Hier ist das geplante chirurgische Vorgehen bei Hypophysenadenom beim Pferd für alle daran Interessierten nochmal genauer erklärt und auch bebildert:
QUELLE1.1. Cushing-Krankheit Cushing-Syndrom beschreibt die Anzeichen und Symptome, die mit einem verlängerten Glukokortikoid-Überschuss verbunden sind.
Der amerikanische Neurochirurg Harvey Williams Cushing (1869-1939) war der erste, der ihn im Menschen beschrieb
(Cushing 1932) Cushing H. 1932.
Die basophilen Adenome des Hypophysenkörpers und ihre klinischen Manifestationen (Hypophysen-Basophilismus).
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Cushing-Krankheit bezieht sich auf eine Hypophysen-abhängige Ursache des Cushing-Syndroms anstatt adrenokortikalen oder iatrogenen Glukokortikoid-Überschuss.
In den Pferdearten wird ein verlängerter Zustand des Glukokortikoidüberschusses fast ausschließlich durch die Hypophysenerkrankung verursacht und kann als Folge als Cushing-Krankheit an sich angesehen werden.
(van der Kolk et al., 2001) Van der Kolk JH, IJzer J, Overgaauw PA, van der Linde-Sipman JS. 2001.
Hypophysenun abhängiges Cushing-Syndrom bei einem Pferd.
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Bisher sind Eponyme nicht mehr populär und bevorzugt werden pferdeartige Hypophyse Pars Intermedia Dysfunction (PPID), um die Krankheit zu beschreiben. Das Auftreten eines Hypophysen-Aerosa-Adenoms bei Pferden wurde erstmals 1932 in Deutschland gemeldet.
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In diesem Bericht wurden sieben Kilogramm Haare von einer 18-jährigen Warmblutstute gekämmt. (Eriksson et al., 1956) Eriksson K, Dyrendahl S, Grimfelt D. 1956.
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Cushing-Krankheit tritt häufig bei älteren Pferden mit einem Durchschnittsalter von etwa 20 Jahren auf
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1.2 Behandlung - orale Medikamente gegen chirurgische Behandlung.
Bei Pferden zielt die Behandlung darauf ab, die Schwere der klinischen Zeichen mit oralen Medikamenten zu kontrollieren und zu reduzieren, anstatt das Adenom aus der Hypophyse zu entfernen, da die chirurgische Entfernung bislang technisch unmöglich war.
Die Therapie bei Pferden umfasst drei Klassen von Arzneimitteln: entweder Dopamin-Agonisten (z. B. Bromocriptin und Pergolid), Serotonin-Antagonisten (z. B. Cyproheptadin) oder ein 3ß-Hydroxysteroid-Dehydrogenase-Inhibitor (Trilostan), um die Nebennieren-Steroidogenese zu blockieren.
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Die Prognose der Pferde-Cushing-Krankheit hängt stark von der Wirkung des Medikaments, der beobachteten klinischen Zeichen, der Progression der Krankheit und der Bereitschaft des Besitzers ab, das Pferd richtig zu verwalten.
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Daher sind neue Wege zur Behandlung der Cushing-Krankheit bei Pferden eine Notwendigkeit, um eine effektivere Behandlung zu bieten (Liebe 1993 Liebe S. 1993. Pferde-Cushing-Krankheit. Br Vet J. 149: 139-153. [Crossref], [PubMed], [Google Scholar] ; Grenager 2010 Grenager N. 2010.
Vor allem deshalb, da die Inzidenz der Pferde-Cushing-Krankheit in den letzten zwei Jahrzehnten im Einklang mit der Erweiterung der Bevölkerung älterer Pferde (Jones 2004) gestiegen ist Jones WIR 2004. Fragen zum Cushing-Syndrom.
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1.3. Behandlung - Mensch gegen Pferd
Bei Menschen ist die orale Medikation nicht die Behandlungsmethode der Wahl, sondern die chirurgische Entfernung des Adenoms wird häufig durchgeführt. Drei signifikant unterschiedliche chirurgische Ansätze - der transnasale transsphenoidale, transseptale transsphenoidale und transkranielle Ansatz - ermöglichen den Zugang zur Hypophyse und erlauben die Entfernung.
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). Leider ist keines dieser chirurgischen Ansätze für die Hypophysenchirurgie bei Pferden anwendbar.
Wenn ein chirurgischer Ansatz analog zum Menschen durchgeführt wurde, würde eine solche Operation bei Pferden durch mehrere Zentimeter Knochen und die Verwendung von extrem langen und schlanken Instrumenten, die derzeit nicht existieren, durchbohren (Riegel & Hakola 2004)
Riegel RJ, Hakola SE. 2004. Illustrierter Atlas der klinischen Pferde-Anatomie und häufige Erkrankungen des Pferdes. 1. ed. Marysville: Equistar Publikationen.
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1.4. Neues Paradigma - endovaskuläre chirurgische Behandlung
Daher wurde ein neues Paradigma in der Hypophyse Chirurgie bei Pferden entwickelt. Im Gegensatz zum menschlichen Gefäßsystem kann der interkupferartige Sinus des Hypophysen-Abflusstraktes über einen venösen Weg, der für die Equiden durch die oberflächliche Gesichtsvene in der Mitte zwischen dem vorderen Ende des Gesichtsscheitels und dem ventralen Rand des Unterkiefers einzigartig ist, zugänglich sein. Diese oberflächliche Vene kann verwendet werden, um ein flexibles Instrument zur Hypophyse zu führen; Ein Verfahren, das zuvor beschrieben wurde (Irvine & Alexander 1987)
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). Als solches wurde dieses Verfahren für die aktuelle Design-Herausforderung angepasst.
1.5 Ziele dieser Studie
Das Ziel dieser Studie war zweifach: (1) ein Instrument zu entwerfen, zu prototypisieren und zu testen, das die pferdeartige Hypophyse unter Verwendung des für Äquidine einzigartigen Gefäßsystems erreichen und entfernen kann, und (2) die Durchführbarkeit des endovaskulären Ansatzes zu testen. Eine frühere Literaturbefragung ermittelte eine mechanische Morellierung als potentiell durchführbare Entfernungsmethode für die chirurgische Behandlung der Cushing-Krankheit bei Pferden (Sakes et al. 2013
Sakes A, Arkenbout EA, van der Kolk JH, Breedveld P. 2013.
Ein umfassender Überblick über die Entfernungsmethoden für die chirurgische Behandlung von Cushing-Krankheit für menschliche und veterinärmedizinische Anwendungen.
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). Leider sind aktuelle mechanische Morcellator-Designs wie die Gynecare Morcellex® (Ethicon Endo-Chirurgie, Somerville, NJ, USA) und Truclear Ultra® (Smith & Nephew Endosurgery, Andover, MA, USA) nicht mit dem endovaskulären Ansatz kompatibel, was eine Neugestaltung oder Vollständigkeit erfordert Sanierung dieser Instrumente für unsere Zwecke.
2. Designprozess
2.1. Morcellator - Designanforderungen
2.1.1. Geometrie
Um die Geometrie des Morcellators zu definieren, mussten die Dimensionen des equinen Gefäßsystems, wie der Durchmesser, die Länge und der Biegeradius bestimmt werden. Leider waren die Informationen über diese Dimensionen knapp, was die Notwendigkeit von Kadaver-Experimenten erforderte, um sie zu bestimmen. Daher wurden drei Kadaverköpfe von erwachsenen niederländischen Warmblutpferden von Blut für Dimensionsmessungen entwässert.
Die entwässerten Lumen der Gesichtsvenen der drei Kadaver wurden gemessen und mit einem Durchmesser von 6 mm bestimmt.
Da jedoch der Durchmesser der Venen näher an der Hypophyse abnimmt und der gemessene Durchmesser etwas größer war als der tatsächliche In-vivo-Durchmesser, da er aufgrund des Mangels an Blut abgeflacht wurde, wurde ein maximaler Durchmesser von 5 mm als Design eingestellt Anforderung.
Anschließend wurde ein strahlenundurchlässiger Katheter (Ø 3 mm, Typ 98402 Neoplex, Coloplast Porgès, Sarlat, Frankreich) durch die oberflächliche Gesichtsvene geführt und in engem Kontakt mit der Hypophyse positioniert, die visuell bestätigt wurde, um die minimal benötigte Länge zu bestimmen
Der morcellator Die minimal benötigte Länge wurde im Durchschnitt mit 300 mm bestimmt. Um jedoch potentielle anatomische Variationen zwischen Pferden zu kompensieren, wurde eine zusätzliche Länge von 50 mm hinzugefügt, wobei die erforderliche Gesamtlänge des Morcellators auf 350 mm eingestellt wurde.
Schließlich wurde der minimale Biegeradius, den das Instrument auf dem Weg zur Hypophyse unterbringen mußte, die die starre Spitzenlänge einschränkte, bestimmt und gemessen, indem man ein Röntgenbild in der Sagittalebene des Pferdekopfes mit dem innen liegenden Radiopaque-Katheter nahm.
Es wurde festgestellt, dass der minimale Biegeradius knapp oberhalb des Eintrittspunktes liegt und gleich 21 mm (minimal) ist.
2.1.2. Funktionalität
Aus der konstruktiven Perspektive wird die Verwendung des Pferdegefäßsystems als chirurgischer Einstiegspunkt zur Hypophyse erhebliche Einschränkungen für den zu entwickelnden chirurgischen Morcellator schaffen. Um dem minimalen Biegeradius und den verbleibenden Biegungen des Gefäßsystems gerecht zu werden, ist ein flexibler Morcellator, der in der Lage ist, eine nichttraumatische, nachgiebige Lenkung durch das Gefäßsystem zu ermöglichen, eine Notwendigkeit. Zu diesem Zweck und basierend auf dem minimalen Biegeradius wurde eine maximale starre Spitzenlänge am distalen Ende des Morcellators auf 14 mm eingestellt. Da außerdem mehrere gleichzeitige oder aufeinanderfolgende Instrumenteneinführungen nicht möglich sind, da dies die Wahrscheinlichkeit von Gefäßschäden erhöhen würde, wurde beschlossen, ein einzelnes flexibles Morzierungsinstrument zu entwickeln, das in der Lage ist, Gewebe kontinuierlich aus den umgebenden Strukturen zu resezieren und zu entfernen. Die Schneidklinge sollte intern kraftausgeglichen sein, was bedeutet, dass die mit dem Schneidmesser verbundenen Kräfte die anatomische Umgebung mit Ausnahme des eigentlichen Gewebes, das für die Resektion bestimmt ist, nicht beeinflussen und somit beschädigen.
Größenbeschränkungen und die Flexibilität des Instruments haben zu der Entscheidung für die fern- oder proximale Platzierung des Aktors geführt. Um die Aktuatorbewegung auf die Schneidklinge an der Instrumentenspitze zu übertragen, läuft ein flexibles Kabel durch die flexible Welle. Weiterhin wurde die Wahl getroffen, um einen Morcellator mit radial rotierendem Schneidmesser zu entwickeln. Dieser Entwurf kann in einer kontinuierlichen Weise resezieren, die Zeit spart. Schließlich wird Aspiration für die Entfernung und den Transport von Tissue-Trümmern von der Operationsstelle verwendet.
2.2 Morcellator - endgültiges Design
Die konzeptionelle morcellator-Konstruktion wurde in eine detaillierte Gestaltung (Fig. 1 und 2) umgesetzt, die die Grundlage des fertig hergestellten Prototyps bildete (siehe Fig. 3 und 4). Die endgültige starre Spitzengestaltung des Morcellators umfasst drei Funktionselemente: (1) eine radial rotierende Schneidklinge, (2) ein statisches Spitzenelement und (3) ein Verbindungsstück; Die die Spitze des Morcellators mit der flexiblen Welle verbindet (siehe Fig. 1 und 4). Die gesamte zusammengesetzte Länge der Spitze beträgt 13,9 mm, was eine nichttraumatische Lenkung durch das Gefäßsystem vom proximalen Ende ermöglicht. Das radial drehende Schneidmesser (Fass von Ø 4 und 4,4 mm Breite, aus Hochgeschwindigkeitsstahl) besteht aus mehreren Schneidkanten, um die Aktionskraft während der Resektion zu liefern und liefert die notwendige Greifkraft, um das Gewebe auf die zweite Schneidkante zu ziehen Der Morcellator, der in das abgestumpfte quaderförmige statische Spitzenelement (5 mm Quadrat und Wandstärke von 0,3 mm) eingebaut ist. Die Konstruktion ermöglicht eine unidirektionale Resektion im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn.
Abbildung 1. siehe unten angefügte GrafikDie letzte Spitze und die flexible Wellengestaltung des Morcellators. Die Spitze besteht aus dem Schneidmesser (rosa), dem starren Spitzenelement (hellblau) und dem Verbindungsstück (gelb). Die Welle des Morcellators besteht aus dem flexiblen Kabel (blau), zwei kraftabsorbierenden Federn (grün) und einem flexiblen Schacht (hellgrau). Der schwarze Pfeil zeigt die Aspirationskraft auf das Gewebe an und verursacht Kontaktinitiierung und Gewebetransport.
Abbildung 2. siehe unten angefügte Grafik Der mittlere Abschnitt der endgültigen Gestaltung des Griffstückes des Morcellators. Das Griffstück bietet eine Betätigung und Kabelspannung mit dem Kabel (blau) / Riemenscheibenmechanismus (Silber) in Verbindung mit einem Elektromotor und Masse. Die roten Pfeile zeigen die Bewegungsrichtung des Stellantriebs entweder im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn an. An der Rückseite des Griffstückes ist die Vakuumpumpe angeschlossen, die Gewebeablagerungen aus dem Arbeitsbereich entfernt (punktierter hellblauer Pfeil).
Abbildung 3, siehe unten angefügte Grafik.
Der Morcellator-Prototyp mit einer Standard-Match für Skala Zwecke.
Abbildung 4, siehe unten angefügte Grafik.
Die Spitze des Morcellator-Prototyps einschließlich einer Standard-Match für Skala Zwecke.
Das für die Betätigung des Schneidmessers verwendete, axial verschiebende flexible Stahlseil (Ø 0,3 mm) befindet sich in einem in der Schneidklinge eingebauten, nicht zentrierten Trapezschlitz. Der Trapezschlitz bietet eine hohe Oberfläche zwischen dem Kabel und dem Schlitz und hat eine automatische Anzugseffekt auf das Kabel. Beide erhöhen die gegenseitige Reibungskraft während des Betriebes und ermöglichen wiederum eine sanfte Bewegungsübertragung vom Kabel zum Schneidmesser.
Die statische Spitze des Morcellators ist mit der flexiblen Welle verbunden (Øouter 5 mm, 1 mm Wandstärke und 350 mm lang), aus Polysiloxan hergestellt; Ein gemeinsames biokompatibles Baustoff für Gefäßkatheter (Canaud 2000 Canaud B. 2000. Reduktion von Infektionen mit zentralen Venenkathetern. Semin Dial. 13: 206 & ndash; 207.[Crossref], [PubMed], [Web of Science ®], [Google Scholar]), Mittels des Anschlussstückes.
Dieses Verbindungsstück sichert auch zwei kraftabsorbierende Federn, die das Kabel umhüllen.
Die beiden Hauptfunktionen dieser kraftabsorbierenden Federn sind es, ein Knicken der Morcellatorwelle während des Betriebes zu verhindern, indem sie die Zugkräfte absorbieren und die flexible Welle vor Schäden schützen, die möglicherweise durch das Kabel verursacht werden.
Neben dem Gehäuse des Kabelstellglieds ermöglicht die flexible Welle auch, dass resezierte Gewebestücke bis zu einem Durchmesser von 1 mm zum proximalen Ende des Morcellators transportiert werden.
Das Griffstück (3D gedruckt von Objet VeroBlue ™ RGD840 Material (Stratasys, Eden Prairie, MN, USA), mit einem Objet Eden260V ™ 3D Drucker) ist das Verbindungselement für die Betätigung, Kabelspannungsmechanismus und Aspirationsmechanismus des Morcellators, Wie in Abbildung 2 und 3 dargestellt.
Die Betätigung erfolgt durch Anschluss eines Elektromotors mit Drehzahlregelung (6271 DWAE, Makita, Anjo, Japan, 0 - 1300 U / min) an die Antriebsachse.
Die Kabelspannung wird durch einen Mechanismus erreicht, der aus einer Riemenscheibe, einem Führungszylinder und einer Masse besteht. Bei diesem Mechanismus ist ein Seilende mit der Riemenscheibe verbunden, während das zweite Seilende um die Riemenscheibe gewickelt ist, die durch die kraftabsorbierenden Federn in Richtung des Schneidmessers geführt ist, und zurück zum Griffstück, wo es mit einer einstellbaren Masse verbunden ist Das spannt das kabel Die Betätigung der Antriebsachse bewirkt dann, dass das Kabel das Schneidmesser dreht und gleichzeitig von der Riemenscheibe umwickelt oder abgewickelt wird. Schließlich wird die Aspiration und damit die Kontaktinitiierung und der Gewebetransport durch eine vollständige Abdichtung des Griffstückes in Verbindung mit dem Anschluss einer Vakuumpumpe (TF1.5T / 6651702, Brey, Memmingen, Deutschland, Durchflussrate von 25 dm3 / min erreicht ) Zum Griff.
3. Nachweis des GrundsatzversuchsDie Hauptziele des Nachweises des prinzipiellen Experiments waren dreifach: (1) Validierung des endovaskulären Ansatzes für die chirurgische Behandlung der Pferdekrankheit, (2) Validierung des Arbeitsprinzips der flexiblen Kabelbetätigung und (3) Validierung des Arbeitsprinzips von Die radial rotierende Schneidklinge in Kombination mit der angelegten Aspiration. Der Prototyp wurde mit dem in Abbildung 5 dargestellten Aufbau validiert. In diesem Aufbau wurde der Morcellator mit dem Stellantrieb, der Vakuumpumpe und einem Gewebebehälter verbunden, woraufhin er in die V. facial eingeführt wurde. Um das erforderliche Maß an Seilspannung für eine reibungslose Bewegungsübertragung vom Kabel zum Schneidmesser zu ermitteln, wurde das Kabel mit einer einstellbaren Masse gespannt, bis eine glatte Energieübertragung bei 300 Gramm erreicht wurde, was etwa 3 N Seilspannkraft ergab.
Abbildung 5, siehe unten angefügte Grafik.
Nachweis des prinzipiellen Versuchs-Testaufbaus. Der Morcellator wird in die V. facialis eingefügt (rosa) und anschließend zur Hypophyse (lila) geführt. Der Morcellator wird mit einem Rotations-Elektromotor (rot) betätigt. Aspiration wird erreicht durch die Verbindung von Gewebebehälter (grün) und Vakuumpumpe (blau) zum Morcellator und einander.
Für das In-vitro-Experiment wurde ein Kopf einer Pferdekadaver verwendet, der in die Mittellinie zur Visualisierung der Hypophyse geschnitten wurde. Es wurde ein transkutaner Einschnitt gemacht, um die V. facialis freizulegen und den Gefäßsystem zu gewinnen. Anschließend wurde der Morcellator in Richtung der Hypophyse geführt, indem er ihn sanft durch das Gefäßsystem hindurch drückte. Nach der visuellen Bestätigung der korrekten Positionierung des Morcellators in Bezug auf die Hypophyse wurde die Vakuumpumpe eingeschaltet, um den Kontakt mit dem Hypophysengewebe einzuleiten, woraufhin der Aktuator eingeschaltet wurde, um den Resektions- und Gewebetransportvorgang zu starten.
4. Ergebnisse
Nach dem Aussetzen und Einführen eines Einstiegspunktes in die oberflächliche Gesichtsvene wurde der Morcellator erfolgreich in diese Vene eingeführt. Die passive Lenkung durch das Gefäßsystem war relativ leicht zu erreichen, wenn der Morcellator die Hypophyse erreichen konnte. Einmal in der Nähe der Hypophyse positioniert, war das Kabel in der Lage, die Schneidklinge zu betätigen, ohne die flexible Welle zu knicken oder zu bewegen. Die Reibungskraft zwischen dem Kabel und dem Trapezschlitz erwies sich als ausreichend bei der Bereitstellung eines sanften Bewegungsübergangs des axial translatierenden Kabels zu dem radial rotierenden Schneidmesser, was es dem Morcellator ermöglicht, einige kleine Gewebestücke aus der Hypophyse zu entfernen. Weiterhin war die Schneidklinge in der Lage, das Molekulare Gewebe im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn durch Umkehr der Drehrichtung des Stellglieds zu resezieren. Die Resektionszeit in einer bestimmten Richtung war jedoch durch die Kabellänge begrenzt. In Kombination mit dem Schneidwerksdesign erwies sich die Aspiration als ausreichend bei der Kontaktinitiierung zwischen Schneidmesser und Gewebe. Allerdings erwies sich die Aspiration als unzureichend, um das Gewebe in Richtung des Gewebebehälters zu transportieren.
5. DiskussionDer Nachweis des prinzipiellen Experiments hat gezeigt, dass die chirurgische Behandlung der Cushing-Krankheit bei Pferden über den endovaskulären Ansatz möglich ist. Allerdings erfordert die klinische Anwendung eine Fortsetzung der aktuellen Forschungsanstrengungen. Anstrengungen sollten in die Optimierung der Gestaltung des Morcellators gehen, die Bestimmung der klinischen Implikationen des Ansatzes und schließlich in Richtung klinischen Studien, um die Machbarkeit in mehreren Themen zu bestimmen.
5.1. Morcellator Design - Zukunft PerspektiveDas aktuelle morcellator-Design sollte in Zukunft für den klinischen Einsatz optimiert und erweitert werden. Gegenwärtig hat der Morcellator eine relativ geringe Gewebe-Resektionsgeschwindigkeit. Daher sollte mehr Forschung in die Optimierung der Schneidmesser Design gehen. Weiterhin sollte in Kombination mit dem Schneidwerksdesign die Ansaugkraft auf das Gewebe erhöht werden. Dies wirkt sich nicht nur positiv auf die Resektionsgeschwindigkeit aus, sondern ist auch eine Notwendigkeit, ein Verstopfen der Welle zu verhindern. Schließlich ist eine Neugestaltung des Spann- und Riemenscheibenmechanismus notwendig, um einen kontinuierlichen Betrieb des Morcellators zu ermöglichen.
Die Erweiterung des aktuellen Entwurfs sollte dazu beitragen, ein Mittel zur Visualisierung der Hypophyse und der umgebenden Strukturen zu schaffen sowie ein Mittel hinzuzufügen, um den Morcellator aktiv abzulenken. Die Visualisierungshilfe sollte in der Lage sein, zwischen Blut, gesundem Gewebe und neoplastischem Gewebe zu unterscheiden. Dies ist beispielsweise durch die Verwendung von IntraVascular UltraSound oder Optical Coherence Tomography möglich. In Kombination mit der Visualisierung des Arbeitsbereichs ist die Fähigkeit, die Spitze aktiv abzulenken, notwendig, um die Präzision zu erhöhen, mit der das Instrument betrieben werden kann. Dies wird dazu beitragen, die Hypophyse zu erreichen, ohne die Blutgefäßwand zu beschädigen und eine präzisere Entfernung des Adenoms mit minimalem Verlust an gesundem Gewebe zu unterstützen.
5.2. Klinische Anwendung - endovaskulärer AnsatzDer endovaskuläre Ansatz und seine Implikationen sollten ebenfalls berücksichtigt werden. Seit heute ist keine chirurgische Behandlung der pferdeartigen Hypophyse versucht worden, die postoperativen Ergebnisse sind noch unklar. Die Möglichkeit der Nachentfernung sind vorhanden sowie die möglichen Schäden an den umliegenden Strukturen. Weiterhin kann das Vorhandensein des Morcellators im Gefäßsystem möglicherweise eine Beschädigung des Gefäßsystems, wie die Ventile und die Gefäßwand, verursachen.
6. SchlussfolgerungenDer morcellator-Prototyp hat ein innovatives, flexibles, kabelbetätigtes Schneidwerkzeugdesign, das derzeit in keinem anderen klinisch aufgebrachten flexiblen Instrument gesehen wird. Der Prototyp hat die Machbarkeit des endovaskulären Ansatzes für die chirurgische Behandlung der Cushing-Krankheit bei Pferden veranschaulicht. Die fortgesetzte Entwicklung dieses Ansatzes kann zeitlich die Lebensqualität von Pferden, die an Cushing-Krankheit leiden, verbessern.
Danksagungen
Die Autoren danken David Jager, Paul Henselmans, Wim Back und Louis van der Boom für ihre Unterstützung und Führung bei der Prototypenentwicklung und -prüfung.
Offenlegungserklärung
Es wurde kein potenzieller Interessenkonflikt von den Autoren gemeldet.
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