Evaluation of the Role of Adventitia in Veins of Experimental Animals: Elastic and Viscous Analysis

Abstract

El rol dinámico de la adventicia de los vasos sanguíneos se ha focalizado en el análisis de arterias, pero muy poco en venas. El objetivo de esta investigación fue analizar las propiedades mecánicas de venas yugulares antes y después de la extracción de la adventicia en un modelo animal ex vivo. En 14 ovejas experimentales, bajo anestesia general, se disecaron las venas yugulares izquierdas y se aisló un segmento de 10 cm de largo. A continuación, los vasos se instrumentaron con cristales ultrasónicos para medir el diámetro instantáneo y un sensor de presión intraluminal. Se colocaron dos torniquetes en ambas extremidades de cada segmento vascular. Las maniobras consistieron en producir cambios agudos en la presión intraluminal en cada segmento de vaso intacto después de un aislamiento transitorio utilizando los torniquetes vasculares. Esta maniobra se repitió después de la eliminación de la adventicia. El análisis biomecánico de las venas yugulares (n=10) usando un modelo de tercer orden mostró que los valores medios de rigidez vascular (módulo elástico) obtenidos después de la extracción de adventicia fueron significativamente más altos que los observados en vasos intactos (2.164 ± 1.530 mmHg/mm-1 versus 4.460 ± 3.247 mmHg/mm-1; respectivamente, p <0.05). Por el contrario, no se observaron diferencias estadísticamente significativas en términos de viscosidad vascular, índice de inercia y valores de frecuencia de corte. En este modelo animal ex vivo se demostró que la eliminación de la adventicia aumentaba el módulo elástico en las venas sometidas a niveles de presión sistémica intraluminal.

The dynamic role of the adventitia layer has been largely studied on arteries, whereas less emphasis has been given to the mechanical properties of veins. The purpose of this research was to analyze the biomechanical properties of left jugular veins before and after adventitial removal in an ex-vivo animal model. In 14 experimental sheep under general anesthesia a 10-centimetre long segment was isolated. Ultrasonic crystals to measure instantaneous diameter and a pressure sensor were placed. Two tourniquets were positioned on both extremities of the vascular segment. Acute changes in intraluminal pressure were performed in each intact vessel segment, after temporarily isolating the vessel with the vascular tourniquets. This maneuver was repeated after removing the adventitia. The biomechanical analysis of the jugular veins using a third pole order model showed that mean values of vascular stiffness (elastic modulus) obtained after the removal of the adventitia were significantly higher than those observed in intact vessels (2.164 ± 1.530 mmHg.mm-1 versus 4.460 ± 3.247 mmHg.mm-1 respectively, p<0.05). However, no statistical differences were observed in terms of vascular viscosity, inertial index, and cut-off frequency values. In this ex vivo animal model it was proven that the removal of the adventitia increases the elastic modulus in veins subjected to intraluminal systemic pressure levels.