허혈성 심장 질환의 돼지 모델에 3D 인쇄 관상 동맥 협착 임플란트의 배포를위한 새로운 경피적 인 접근 방식
Summary
우리는 허혈성 심장 질환의 폐쇄 가슴 돼지 모델을 만들기 위해 3 차원 인쇄 관상 동맥 임플란트의 경피 적 전달을위한 새로운 비용 효율적이고 효율적인 기술을 설명합니다. 임플란트는 높은 성공률을 가진 어머니와 자식 확장 카테터를 사용하여 제자리에 고정되었습니다.
Abstract
큰 동물에서 초점 관상 동맥 좁히기의 모형을 만들기 위한 최소침습 적인 방법은 도전적입니다. 3차원(3D) 인쇄된 관상 동맥 임플란트를 사용하여 신속한 프로토타이핑을 사용하여 국소 관상 동맥 협착증을 예방할 수 있습니다. 그러나 보조 장비를 사용하지 않으면 임플란트의 안정적인 전달이 어려울 수 있습니다. 우리는 임플란트의 안정화및 관상 동맥 혈관의 길이를 따라 원하는 위치에 3D 인쇄 임플란트의 효과적인 전달을위한 어머니와 아이 관상 동맥 가이드 카테터의 사용을 설명합니다. 국소 관상동맥 협착은 관상동맥 시네장조하에서 확인되었고 관상동맥 협착증의 기능적 유의는 가돌리늄 강화 제1패스 심장 관류 MRI를 사용하여 평가되었다. 우리는 허혈성 심장 질환의 돼지 모델 (n = 11)에서 3D 인쇄 관상 동맥 임플란트의 신뢰할 수있는 전달이 어머니와 아이 관상 동맥 가이드 카테터를 용도 변경하여 달성 될 수 있음을 보여주었다. 우리의 기술은 관상 동맥 협착증의 폐쇄 흉부 돼지 모델을 만들기 위해 관상 동맥 임플란트의 경피적 전달을 단순화하고 낮은 절차 실패율로 신속하게 수행 할 수 있습니다.
Introduction
허혈성 심장 질환은 미국에서 사망의 번호를 하나의 원인이 계속1. 대형 동물 모델은 관상 동맥 질환 (CAD) 및 관련 합병증 (심근 경색, 부정맥 사건 및 심부전 포함)을 구동하는 메커니즘뿐만 아니라 새로운 치료법 또는 진단 양식의 테스트를 이해하고 특성화하기 위해 실험적으로 사용되었습니다. 이러한 연구의 결과는 허혈성 심장 질환의 이해, 진단 및 모니터링을 넓히고 임상 실습을 진행하는 데도움이되었습니다 2. 토끼, 개, 돼지 등 여러 동물 모델이 사용되었습니다. 그러나, 관상 동맥 스테노스, 특히 이산 병변은 이러한 동물에서 매우 드물게 발생하며 재현성3을유도하기 어렵다. 이전 작업은 결찰, 폐색기 또는 외부 클램프를 사용하여 인공 관상 동맥 스테노스의 생성을 설명했습니다. 최근에는 3D 프린팅 기술을 사용하여 경피적으로 이산 인공 관상 동맥 축소를 만드는 데 사용할 수 있는 관상 동맥 임플란트를 제조하는 방법을설명했습니다 4. 컴퓨터 지원 설계 소프트웨어를 사용하여 관상 동맥 임플란트를 다양한 내경 및 외부 직경과 임플란트 길이를 가진 중공 튜브로 설계한 다음 시판되는 첨가제를 사용하여 제작했습니다. 임플란트는 둥근 가장자리가있는 부드럽고 중공, 3D 인쇄 튜브입니다. 우리는 내경, 외경 및 길이의 범위와 임플란트 크기의 라이브러리를 설계했다. 임플란트의 외경은 관상 동맥 가이드 카테터의 크기를 기반으로합니다. 내경은 수축된 관상 동맥 혈관 성형술 풍선의 크기를 기반으로 합니다. 우리는 관류의 원하는 심각도를 맞추기 위해 임플란트의 길이를 다양화했습니다. 그러나 이러한 장치의 안전한 경피 적 전달은 큰 동물 사용을 위해 특별히 제조 된 전선 및 카테터의 부족으로 인해 어려울 수 있습니다. 대조적으로, 카테터, 전선 및 지지 장비의 광범위한 컬렉션은 인간의 관상 동맥에서 임상 사용을 위해 사용할 수 있습니다. 이 작품에서는 3D 인쇄 관상 동맥 임플란트의 전달을 위해 임상 등급의 어머니와 어린이 관상 동맥 가이드 카테터를 재사용하는 방법을 보여줍니다.
가이드라이너 카테터(그림1A)는심층 카테터 좌석과 복잡한 케이스에 대한 지지증가를 허용하기 위해 경피적 관상동맥 개입(PCI)을 위해 개발되었다5. 조사에서 GuideLiner 카테터는 사용 및 가용성에 익숙하기 때문에 선택되었지만 사용 가능한 경우 유사한 카테터도 고려될 수 있습니다. “어머니와 자식” 가이드 카테터(그림1B)로간주되는 이 장치는 전형적인 관상 동맥 가이드 카테터(“어머니”) 내부에 적합하며 동축 연강 관(“어린이”)입니다. 이 카테터는 가이드 와이어 위에 삽입할 수 있으며 관상 동맥 가이드의 끝을 넘어 확장하여 일반적인 관상 동맥 가이드 카테터의 도달 범위를 효과적으로 연장합니다. GuideLiner 또는 이와 유사한 모성 및 자식 카테터는 3D 인쇄 관상 동맥 임플란트의 배치를 위한 추가 지원으로 사용될 수 있습니다. 임플란트는 혈관 성형술 풍선 위에 장착되어 관상 동맥 와이어를 통해 용기에 단위로 삽입되기때문에(그림 1B,1C),카테터는 원하는 부위에 임플란트를 전달하기 위한 추가적인 지원을 제공한다. 산모와 자식 카테터를 풍선과 근접하게 배치하면 풍선 디플레이션 및 후퇴 시 임플란트가 원하는 위치에 유지됩니다. 구조가 어느 정도 견고함에도 불구하고, 가이드와이어를 통해 관상 동맥 깊숙이 진열되는 산모와 자식 카테터의 독특한 능력과 카테터 팁의 방사선 파투석 마커는 이식에 필수적인 특성이었습니다.
우리의 조립된 전달 장치는 전형적인 관상 동맥 가이드 카테터, 어머니와 자식 카테터 및 수축된 관상 동맥 혈관 성형술 풍선에 고정된 3D 인쇄 임플란트로 구성되었습니다(그림1B). 기능적 전달 장치로서, 어머니와 자식 카테터는 장비의 전달을 위한 안정적인 추가 지원을 제공할 뿐만 아니라 풍선의 디플레이션 및 제거 시 임플란트를 제자리에 유지하는 전단 장치로 독특하게 적용되었습니다. 카테터 팁의 방사성 파소식 마커는 조립된 장치에 대한 위치 안내선역할을 하고 혈관성형술 풍선과 근접하게 앉았다. 이러한 특성으로 유동 제한 임플란트를 정밀하게 배치할 수 있습니다. 이 과정은 동물 주체를 위해 재현 가능하고 효율적이며 인도적이도록 설계되었습니다.
우리의 응용 프로그램에서, 어머니와 아이 경피 적인 납품 기술은 대조 강화한 긴장 심장 관류 자기 공명 화상 진찰 (MRI)의 평가를 위한 초점 관상 동맥 협착을 가진 돼지 모형을 만들기 위하여 이용되었습니다. 그러나, 이 기술은 관상 동맥 혈관 외부의 혈관 시스템을 포함하는 다른 조사에서 사용될 수 있다.
Protocol
Representative Results
Discussion
이 작품에서는 관상 동맥 협착 유도 임플란트에 대한 새로운 경피 적 배치 전략에 중점을 두었으며 3D 인쇄 관상 동맥 임플란트의 효과적인 경피 적 전달을 위해 산모 및 어린이 카테터를 용도변경 할 수 있음을 보여주었습니다. 가변 적 중증도의 이산 인공 관상 동맥 스테노스는 높은 성공률을 가진 돼지 모델에서 표준 인간 경피 적 관상 개입 기술 및 장비를 사용하여 최소 침습 방식으로 신속하?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
우리는 UCLA 번역 연구 이미징 센터와 캘리포니아 대학, 로스 앤젤레스, 캘리포니아, 미국, 그들의 도움에 대한 실험실 동물 의학의 학과에서 직원에게 감사드립니다. 이 작품은 UCLA의 데이비드 게펜 의과 대학, 미국 심장 협회 (18TPA34170049) 및 재향 군인 건강 관리의 임상 과학 연구, 개발 위원회에 의해 부분적으로 지원됩니다. VA-메리트 I01CX001901).
Materials
| 3D-Printed coronary implants | Study Site Manufactured | ||
| Amiodarone IV solution | Study Site Pharmacy | ||
| Amplatz Left-2 (AL-2) guide catheter (8F) | Boston Scientific, Marlborough, Massachusetts, USA | ||
| Balance Middleweight coronary wire (0.014" 300cm) | Abbott Laboratories, Abbott Park, Illinois, USA | ||
| COPILOT Bleedback Control valve | Abbott Laboratories, Abbott Park, Illinois, USA | ||
| Esmolol IV solution (1 mg/kg) | Study Site Pharmacy | ||
| Formlabs Form 2 3D-printer with a minimum XY feature size of 150 µm | Formlabs Inc., Somerville, Massachusetts, USA | ||
| Formlabs Grey Resin (implant material) | Formlabs Inc., Somerville, Massachusetts, USA | ||
| Gadobutrol 0.1 mmol/kg | Gadvist, Bayer Pharmaceuticals, Wayne, NJ | ||
| GuideLiner catheter (6F) | Vascular Solutions Inc., Minneapolis, Minnesota, USA | ||
| Heparin IV solution | Surface Solutions Laboratories Inc., Carlisle, Massachusetts, USA | ||
| Ketamine IM solution (10 mg/kg) | Study Site Pharmacy | ||
| Lidocaine IV solution | Study Site Pharmacy | ||
| Male Yorkshire swine (30-45 kg) | SNS Farms | ||
| Midazolam IV solution | Study Site Pharmacy | ||
| NC Trek over-the-wire coronary balloon | Abbott Laboratories, Abbott Park, Illinois, USA | ||
| Oxygen-isoflurane 1-2% inhaled mixture | Study Site Pharmacy | ||
| Rocuronium IV solution | Study Site Pharmacy | ||
| Sodium Pentobarbital IV solution (100mg/kg) | Study Site Pharmacy | ||
| Triphenyltetrazolium chloride stain | Institution Pathology Lab |
References
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