Summary
Мы описываем новый, экономически эффективный и эффективный метод для перкутанной доставки трехмерно напечатанных коронарных имплантатов для создания свиноводческих моделей с закрытой грудной клеткой ишемической болезни сердца. Имплантаты были зафиксированы на месте с помощью катетера расширения матери и ребенка с высоким уровнем успеха.
Abstract
Минимально инвазивные методы создания моделей фокусного коронарного сужения у крупных животных являются сложными. Быстрое прототипирование с использованием трехмерных (3D) печатных коронарных имплантатов может быть использовано для перкутанно создать координационный коронарный стеноз. Однако надежная доставка имплантатов может быть затруднена без использования вспомогательного оборудования. Мы описываем использование коронарного катетера для стабилизации имплантата и для эффективной доставки 3D-печатного имплантата в любое нужное место по длине коронарного сосуда. Фокусное коронарное сужение было подтверждено при коронарной кинодиагностике, а функциональная значимость коронарного стеноза оценивалась с помощью гадолиния, усиленного первопроходного сердечного перфузии МРТ. Мы показали, что надежная доставка 3D печатных коронарных имплантатов в свиных моделях (n No 11) ишемической болезни сердца может быть достигнута путем перевоспитания катетеров коронарного руководства матери и ребенка. Наша техника упрощает перкутанную доставку коронарных имплантатов для создания свиноводческих моделей с закрытой грудной клетки с генозом коронарных артерий и может быть выполнена оперативно, с низким частотой процедурных отказов.
Introduction
Ишемическая болезнь сердца продолжает быть причиной смерти номер один в Соединенных Штатах1. Крупные модели животных были использованы экспериментально для понимания и характеристики механизмов, приводящих к ишемической болезни сердца (CAD) и сопутствующих осложнений (включая инфаркт миокарда, аритмические события и сердечную недостаточность), а также для тестирования новых терапевтических или диагностических методов. Результаты этих исследований помогли расширить понимание, диагностику и мониторинг ишемической болезни сердца и продвинуть клиническую практику2. Несколько животных моделей, включая кроликов, собак и свиней были использованы. Тем не менее, коронарные стенозы, особенно дискретные поражения, встречаются очень редко у этих животных и трудно вызвать воспроизводимо3. Предыдущая работа описывала создание искусственных коронарных стенозов с использованием перевязок, окклюдеров или внешних зажимов. Недавно мы описали, как использовать технологию 3D-печати для производства коронарных имплантатов, которые могут быть использованы для перкутанно создать дискретное искусственное коронарное сужение4. Используя компьютерное программное обеспечение для проектирования, мы разработали имплантаты коронарных артерий в виде полых трубок с различными внутренними и внешними диаметрами, а также длиной имплантатов, а затем изготовили их с использованием коммерчески доступных аддитивных материалов. Имплантаты гладкие, полые, 3D печатные трубки с закругленными краями. Мы разработали библиотеку размеров имплантатов с диапазоном внутреннего диаметра, внешнего диаметра и длины. Внешний диаметр имплантата основан на размере коронарного направляющего катетера. Внутренний диаметр основан на размере спущенного коронарного ангиопластики. Мы изменили длину имплантата, чтобы адаптировать желаемую тяжесть перфузии. Тем не менее, безопасная перкутанная доставка таких устройств может быть сложной из-за отсутствия проводов и катетеров, изготовленных специально для использования в крупных животных. В отличие от этого, обширная коллекция катетеров, проводов и вспомогательного оборудования доступны для клинического использования в коронарных артериях человека. В этой работе мы показываем, как перепрофилировать клинический класс коронарного катетера для доставки 3D печатных коронарных имплантатов.
Катетер GuideLiner(рисунок 1A) был разработан для перкутанного коронарного вмешательства (PCI), чтобы обеспечить глубокое размещение катетера и повышенную поддержку для сложных случаев5. В нашем исследовании, катетер GuideLiner был выбран из-за знакомства использования и доступности, но аналогичные катетеры, где это возможно, также могут быть рассмотрены. Считается "мать и ребенок" руководство катетер(Рисунок 1B), устройство помещается внутри типичного коронарного гида катетер ("мать") и является коаксиальной гибкой трубки ("ребенок"). Этот катетер может быть вставлен через направляющий провод и эффективно удлиняет досягаемость типичного коронарного катетера направляющего выступа, выражаясь за пределы конца коронарного руководства. GuideLiner или аналогичный катетер матери и ребенка может быть использован в качестве дополнительной поддержки для развертывания 3D печатных коронарных имплантатов. Поскольку имплантаты устанавливаются над ангиопластикой воздушных шаров, которые будут вставлены в качестве устройства над коронарной проволокой в сосуд(рисунок 1B,1C),катетер предлагает дополнительную поддержку для доставки имплантата в нужное место. Позиционируя катетер матери и ребенка, только проксимальный к воздушному шару, имплантат остается в нужном месте во время дефляции и опрокидки. Несмотря на некоторую твердость в своей структуре, уникальная способность катетера матери и ребенка быть продвинутой глубоко в коронарные артерии над направляющим проводом и маркером радиопака на кончике катетера были существенными характеристиками для имплантации.
Наш собранный аппарат доставки состоял из типичного коронарного направляющего катетера, катетера матери и ребенка и 3D-печатного имплантата, закрепленного на спущенном коронарном ангиопластике(рисунок 1B). В качестве функционального средства доставки катетер матери и ребенка не только обеспечивал стабильную дополнительную поддержку для доставки оборудования, но и был также уникально применен в качестве стрижки для поддержания имплантатов на месте во время дефляции и удаления воздушного шара. Радиопакетный маркер на кончике катетера служил ориентиром для позиционирования для собранного аппарата и расположен в зависимости от ангиопластики. Эти характеристики позволили точно развернуть имплантаты, ограничивающие поток. Этот процесс был разработан, чтобы быть воспроизводимым, эффективным и гуманным для животных.
В нашем применении, мать и ребенок перкутанных доставки техника была использована для создания свиней модели с координационным коронарным стенозом для оценки контрастно-усиленной стрессовой сердечной перфузионной магнитно-резонансной томографии (МРТ). Тем не менее, этот метод может быть использован в других исследованиях, включая сосудистые системы за пределами коронарных сосудов.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Мы проводили эксперименты в соответствии с руководящими принципами Закона о защите животных, Национальных институтов здравоохранения и Американской ассоциации сердца по исследованию использования животных. Наш Комитет по институциональному уходу за животными и использованию одобрил протокол исследования животных.
1. Предварительная процедура подготовки 3D печатных коронарных стенозных имплантатов
- Используя пинцет, окуните печатные имплантаты в 25% гепарина для предотвращения образования тромбов и дайте проветрить в течение 24 ч.
2. Предварительная процедура подготовки животных
- Пойтете самца йоркширских свиней (SNS Farms, 30–45 кг) прибудут в заведение за неделю до даты эксперимента и дайте им акклиматизироваться.
- Держите свиней в состоянии поста после полуночи за день до процедуры.
3. Процедурная анестезия
- Успокоите свиней внутримышечным кетамином (10 мг/кг) и внутривенным мидазоламом (1 мг/кг).
- Вентилат животных с кислородно-изофлуран (1-2%) Смесь.
- Выполните эндотрахеялки интубации, как только животное субъект ассоциируется.
- Влить внутривенный (IV) rocuronium (2,5 мг/кг/ч) и дать дополнительные болусы (1-3 мг/кг IV каждые 20-30 мин), когда это необходимо для достижения диафрагмальной иммобилизации.
- Поддержание хирургической плоскости анестезии на протяжении всей процедуры путем проверки на пробуждение, движения, широкие колебания жизненных признаков, и другие признаки бедствия или дискомфорта в течение всего эксперимента. Мы наблюдали за свиней в течение примерно 6 ч под наркозом.
4. Сосудистый доступ
- Используя технику Селдинджера, вставьте артериальные и венозные оболочки в двусторонние бедренные артерии и вены испытуемых.
- Промыть все порты катетера непрерывно гепарина нормального соля.
5. Администрация предварительного лечения
- Вводят амиодарон внутримышечно (1,5 мг/кг), лидокаин внутривенно (2 мг/кг) и эсмоол внутривенно (1 мг/кг) по мере необходимости для профилактики против аритмии. Дайте повторить дозы амиодарона, лидокаина и эсмолина по мере необходимости в течение эксперимента для подавления желудочковых ритмов и контроля реакции сердечного ритма.
- После получения сосудистого доступа, вводить гепарин (5000-10000 единиц), чтобы сохранить активированное время свертывания (ACT) йgt;300 s. Проверьте ACT каждый час в ходе эксперимента и дать дополнительные внутривенные гепарина по мере необходимости для поддержания цели ACT.
6. Гемодинамический мониторинг
- Используйте единую боковую электрокардиографию (ЭКГ) свинца грудной клетки для записи изменений в сегменте ST, Т-волн и частоты сердечных выражений в течение всего экспериментального периода.
- Используйте преобразователь давления для записи непрерывного давления бедренной артерии на протяжении всей процедуры.
- Прикрепите оксиметр пульса к уху или губе животного для непрерывных записей оксиметрии пульса.
7. Подготовка оборудования для доставки имплантатов
- Перед выполнением коронарной ангиографии, вставьте спущенный NC Trek над проводом коронарный шар через мать и ребенок катетер желаемого размера, так что воздушный шар кончик выходит за кончик катетера.
- Установите 3D печатный имплантат на спущенный воздушный шар ангиопластики так, что имплантат расположен между маркерами воздушного шара и близко к проксимальном маркеру(рисунок 1B).
- Надуть воздушный шар с инсуффлятором до 2-3 атм для того, чтобы зафиксировать имплантат на воздушном шаре. Убедитесь, что имплантат расположен ближе к проксимальной половине шарика, поэтому он будет ближе всего к катетеру матери и ребенка, когда он готов к удалению(рисунок 1B).
8. Коронарная ангиография и развертывание коронарного имплантата
- Расположите флюороскопическое C-рукоятки в проекции anteroposterior (AP).
- Прикрепите клапан управления (см. Таблицу Материалов)к левому или правому коронарному катетеру (см. Таблица материалов).
- Введите направляющий катетер над J-наконечником провода через правую оболочку бедренной артерии и, под флюороскопическим руководством, заранее катетер аорты корень.
- Селективно (или неизбирательно) вовлечь катетер в левую основную коронарную артерию (LMCA) и ввести 5 мл йодинированного контраста под флюороскопией для визуализации левой коронарной системы.
- Расположите направляющий катетер к LMCA для второй ангиограммы(рисунок 2). Если коронарная артерия взаимодействия оказывается трудным, отчасти из-за короткой аортальной арки свиней, рассмотреть вопрос о выполнении неселективных ангиограмм до тех пор, пока они обеспечивают адекватную визуализацию сосудов.
- После того, как занимается в пределах, или расположен вблизи LMCA, под флюороскопией, заранее 0,014 ", 300 см коронарной проволоки (см. Таблица материалов)в LMCA и дальнейшего продвижения провода к дистальной левой передней нисходящей артерии (LAD) или левой окружной коронарной артерии (LCX) при желании (Рисунок 3).
- Под флюороскопическим руководством вставьте ранее собранный катетер матери и ребенка с надувным коронарным шариком ангиопластики и имплантируй над коронарной проволокой и продвигайся в нужное место вдоль коронарного сосуда. Вводят 5 мл йодированного контраста для визуализации дискретного сужения в нужном месте, где должен быть развернут коронарный имплантат(рисунок 4).
- После того, как имплантат находится в положении, заранее мать и ребенок катетер к проксимальном маркеру надутого шара.
- Сдуть воздушный шар и втянуть его через катетер матери и ребенка. Этот процесс позволяет катетеру матери и ребенка срезать имплантат с воздушного шара при его убранности и фиксирует положение имплантата в специально отведенном сегменте сосуда.
- Удалите воздушный шар, катетер матери и ребенка и коронарную проволоку.
- Выполните окончательные ангиограммы, чтобы задокументировать расположение нового искусственного стеноза внутри сосуда. Когда это возможно, ангиограммы должны быть выполнены в двух ортогоналовых взглядов для приобретения визуальной оценки стеноз тяжести. Окончательная ангиография(рисунок 5) также может быть выполнена с субселективным позиционированием катетера матери и ребенка в проксимальном сосуде, что обеспечивает отличную отихоокеанскость с минимальным контрастом.
- Немедленно перенесите животное в мрт-люкс для прохождения сердечного стресса перфузии МРТ с помощью гадобутрола (0,1 мМ/кг) вводят со скоростью 2 мл/сек.
ПРИМЕЧАНИЕ: Стресс агент используется 4 мин инфузии аденозина на 300 мкг /кг / мин. Протокол визуализации включал 1) визуализацию скин (поле зрения (FOV) 292 x 360 мм, размер матрицы - 102 х 126, время повторения (TR) - 5,22 мс, эхо-время (ТЭ) - 2,48 мс, толщина срезов 6 мм, ширина пикселей - 450 Гц, угол флипа - 12); 2) первый проход перфузии в покое и на пике аденозин сосудорасширяющий стресс с использованием испорченного градиента эхо последовательности (FOV 320 х 320 мм, размер матрицы 130 х 130, TR 2,5 мс, TE 1,1 мс, толщина ломтика 10 мм, пиксельная пропускная способность и 3) поздний гадолиний повышение изображения с использованием ЭКГ-gated, сегментированные, испорченный градиент-эхо фазы-чувствительный-инверсии-восстановления последовательности (FOV 225 х 340 мм, размер матрицы 131 х 175 мм, TR 5,2 мс, TE 1,96 мс, срез толщина 8 мм, время инверсии (TI) ixel пропускная способность - 465 Гц, угол флип - 20 градусов). Иллюстративное изображение перфузии первого прохода показано на рисунке 6. - После завершения Протокола МРТ, эвтаназии свиней путем инфузии пентобарбитала натрия (100 мг/кг).
- Выполните боковую торакотомию, вырезать сердце, и вскрыть сердце ex vivo подвергать коронарных сосудов. Обратите внимание на расположение имплантата в связи с диагональными ветвями (территория LAD) или тупой маргинальной ветви (территория LCX), и получить имплантаты.
- Используя притупленные и изогнутые ножницы Metzenbaum, откройте коронарное судно и проинспектируете судно на предмет грубых повреждений (см. рисунок 7). Фотография ткани сердца для грубой патологии и пятна с трипольтретразолия хлорида, чтобы исключить инфаркт миокарда (см. Рисунок 8).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
После первоначальной оптимизации процедуры интервенционный компонент был завершен в течение 30 минут. Имплантаты были успешно поставлены во всех 11 субъектах (100%). Имплантат был извлечен при вскрытии всех 11 субъектов (100%). Используя диагональные ветви (вдоль LAD) или тупые маргинальные ветви (вдоль LCX) в качестве позиционных маркеров, мы обнаружили, что положение имплантата при флюороскопической управляемой развертывания и при вскрытии, чтобы быть последовательным в 10 из 11 (91%) предметы, где имплантат был извлечен. В одном предмете произошла небольшая дистальная миграция имплантата, которая может быть связана с вазодилатацией, вызванной внутрикоронарной инъекцией нитроглицерина при коронарном спазме. Из 11 исследованных предметов 9 выжили на протяжении всей катетеризации и завершили протокол МРТ, что дало нам 82% процессуального успеха. Два испытуемых умерли после того, как имплантаты были развернуты. Первый субъект разработал фибрилляцию желудочков в МРТ-комплексе и после развертывания имплантата. Второй умер в МРТ сканер а также в условиях гипотензии в середине эксперимента. Во время вскрытия, мы не видели тромб в имплантатов или другие признаки структурных повреждений сосудов. Высокий уровень выживаемости (2 смерти, 9 из 11 выжили) подчеркивает важность эффективного режима антиаритмической профилактики. Иллюстративный пример стресса сердечной перфузии МРТ приводится в Рисунке 6. Подробная конструкция имплантата и полные результаты проверки МРТ будут сообщены отдельно.
Рисунок 1: Конструкция катетера и собранный аппарат с установленным коронарным имплантатом. (A) Диаграмма компонентов катетера матери и ребенка6. (B) Собранный аппарат, показывающий коронарный шар, надутый с 3D-печатным имплантатом, установленным и закрепленным на ведущей головке катетера, который выступает через направляющий катетер. (C) Увеличенное изображение 3D печатного имплантата показано установленным на шарике ангиопластики. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Рисунок 2: Коронарная ангиограмма в проекции антеропостерио показывает селективное контрастное повышение левой основной коронарной артерии системы. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Рисунок 3: Коронарная ангиограмма в проекции anteroposterior показывает 0.014" 300 см коронарной проволоки в левой передней нисходящей артерии. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Рисунок 4: Коронарная ангиограмма в проекции антеронестериора. На рисунке слева изображен собранный катетер матери и ребенка с надувным коронарным шаром и имплантатом в середине дистального сегмента левой передней нисходящей артерии. В правой панели показано более высокое увеличение собранного аппарата внутри коронарного сосуда. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Рисунок 5: Антеронестериор ангиограмма. На рисунке слева показан фокусный стеноз в дистальной левой передней нисходящей артерии после развертывания имплантата. Более высокое увеличение дискретного коронарного сужения, индуцированного имплантатом, показано в правой панели. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Рисунок 6: Стресс сердечной перфузии магнитно-резонансных изображений коронарного имплантата развернуты в проксимальной до середины левой передней нисходящей артерии. Изображения в покое (верхняя панель) и пик аденозинов сосудорасширяющий стресс (нижняя панель) показывают индуцированные дефекты перфузии в сегментах, засоренных левой передней нисходящей артерии. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Рисунок 7: Изображения вскрытия. (A) Имплантат на дистальном левом передней, нисходящей артерии. (B) Отсутствие грубой травмы коронарного сосуда. (C) Имплант без тромба. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Рисунок 8: Гистопатология ткани свиной миокарда. ()Грубая патология и (B) тримениллетразолий хлорид пятна в одном предмете показали никаких признаков инфаркта миокарда ткани. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
В этой работе мы сосредоточились на новой стратегии перкутанного развертывания коронарных стеноз-индуцирующих имплантатов и показали, что катетер матери и ребенка может быть перепрофилирован для эффективной перкутанной доставки 3D печатных коронарных имплантатов. Дискретные искусственные коронарные стенозы переменной степени тяжести могут быть созданы быстро в свиных моделях с высокой скоростью успеха и в минимально инвазивной манере с использованием стандартных человеческих перкутанных коронарных интервенционных методов и оборудования. Эти имплантаты были показаны, чтобы быть безопасным в острой обстановке, а также были эффективны в создании тяжелых ангиографических стенозов, которые коррелируют со стрессом индуцированных дефектов перфузии во время сосудорасширяющего стресса сердечной МРТ. По сравнению с методами открытой грудной клетки, перкутанные поставки стеноз вызывающих имплантаты менее инвазивным и более гуманным.
Есть несколько других минимально инвазивных методов в настоящее время доступны для создания сокращения потока в крупных моделей животных. 3D печатные коронарные имплантаты принципиально отличаются от окклюзии шара и окклюзии катушки тем, что стенозы, индуцированные 3D печатными имплантатами, не полностью окклюзии сосуда. Это главное отличие, которое позволяет моделирование стресс-индуцированной ишемии, а не инфаркт7,8. Rissanen et al.9 описывают перкутанный метод, который создает ограничивающие потоки, необструктивные стенозы в свиных моделях с использованием коронарного стента, завернутого в трубку политетрафторэтилена. Трубки могут быть сформированы с использованием игл ы и тепла для создания светящегося сужения различной степени. Очевидно, что имплантаты, которые мы использовали, отличаются дизайном и тщательным описанием с полной проверкой выходит за рамки текущей работы, которая заключается в описании новой методологии, используемой для доставки 3D печатных коронарных имплантатов. Использование катетера матери и ребенка позволило точно ввести имплантаты глубоко в коронарных артериях. Трудно сравнить процессуальный успех между нашими исследованиями, как другие исследователи исследовали хроническую модель и держали свиней в живых в течение длительного периода времени9. Bamberg et al. описали метод использования катетеров шара, надутых в пределах 3 мм стентов для создания стенозов 50% и 75% в левой передней нисходящей артерии. Этот последний метод отличается от нашего исследования тем, что стенозы создали необходимые катетеры, чтобы остаться внутри животных. Невозможно создать искусственное разломить и удалить все оборудование. Хотя жизнеспособный, метод Бамберга не позволяет для расследования ишемии за острые настройки и остаточные провода вызовет изображения артефактов10.
Роль катетеров матери и ребенка в коронарных вмешательствах хорошо известна, но их использование для доставки имплантатов в сосудистые кровати ранее не было описано5,6. Два наиболее сложных аспекта доставки перкутанных имплантатов включают выборочное развертывание в точном коронарном сегменте и профилактику ретроградной миграции. Попытка развернуть устройство над ангиопластикой воздушных шаров не была эффективной, потому что имплантат может быть вытащил проксимально в сосуде после дефляции воздушного шара. По нескольким причинам катетер матери и ребенка оказался ценным инструментом для фиксации имплантатов на месте во время вывода воздушного шара. Катетеры матери и ребенка легко вписываются в коронарные катетеры гида, и их размер был идеальным для нашего вмешательства. Они были немного больше, чем спущенный коронарный шар, что позволило нам стрижки имплантата и предотвратить ретроградную миграцию имплантата, как воздушный шар был снят. Поддержка, оказываемая катетером матери и ребенка, позволила имплантатам глубоко посидеть в коронарной артерии с сильным креплением к просвету сосуда. Кроме того, маркер радиопака на кончике катетера матери и ребенка помог расположить катетер только проксимальным к имплантату, как это определено маркером на воздушном шаре доставки. Хотя метод был в основном эффективным, в одном предмете была небольшая дистальная миграция после родов имплантата. Это, возможно, было связано с инъекцией внутрикоронарного нитроглицерина для коронарного вазоспазма и в результате вазодилатации, ведущей к дистальной миграции имплантата. Катетер GuideLiner был выбран из-за знакомства с использованием, но есть ряд других подобных устройств, которые потенциально могут быть использованы на его месте. Guidezilla Руководство расширение Катетер (Бостон Научный, Мальборо, штат Массачусетс, США) также доступна в 6F размер и имеет аналогичную структуру GuideLiner. Существует также Guidion быстрого обмена руководство расширение катетер (Интервенционные медицинские решения устройства, Роден, Нидерланды), который поставляется в размерах 5-8F, а также потенциально может быть использован вместо катетера GuideLiner.
Наша техника развертывания может быть выполнена эффективно и гуманно у свиней с низким уровнем процедурного отказа. В нашем предварительном исследовании уровень процедурного сбоя составил 18%. Существовал кривой обучения, связанные с техникой, как мы упорядочить наши выступления. Однако, несмотря на кривую обучения, все животные выжили после первоначального вмешательства по развертыванию имплантатов. Поражений, созданных были координационными и сужение диапазоне в тяжести, но они не были окклюзионными. Эти стенозы были ангиографически значительными и производили индуцированные дефекты перфузии во время стрессовой перфузии МРТ. Рисунок 6 является примером фокусного дефекта перфузии, наблюдаемого на МРТ после успешного развертывания имплантата в LAD. Мы стремились создать ишемию, а не инфаркт. На рисунке 8 показан пример гистопатологического анализа ткани миокарда, который не показывает признаков инфаркта. Метод опирается на оборудование коронарной ангиопластики человека, и сходство в свиней коронарных размеров с теми из людей. Внешний диаметр 3D-печатного имплантата был основан на внутреннем диаметре направляющего катетера и внутреннем диаметре катетера матери и ребенка. Минимальный светящийся диаметр стеноза был основан на размере спущенного коронарного шара. Окончательная степень ограничения потока дискретного стеноза основана на внутреннем диаметре и длине имплантата. Несмотря на то, что сохраняющийся ангиографический поток был сохранен, максимальный коронарный кровоток был уменьшен, о чем свидетельствует мРТ перфузионное сканирование. Будущая работа будет сосредоточена на замене провода доставки шара с проводом давления и измерения дробного резерва потока или мгновенного резерва потока. Аналогичным образом, микрососудистые повреждения ниже по течению могут быть получены в результате локальных инъекций микросфер либо через воздушный шар для родов, либо через сам катетер матери и ребенка.
Наш низкий уровень процедурных отказов в модели свиней с закрытой грудью показывает перспективу для будущей реализации. Поскольку полное окклюзии не проводилось, инфаркта миокарда удалось избежать, и, возможно, способствовали снижению частоты злокачественных аритмий. В нашем исследовании только у 1 субъекта развилась фибрилляция желудочков. После первоначального периода оптимизации мы сократили процедурное время примерно до 30 минут на каждый случай.
Таким образом, наши результаты демонстрируют новую технику для развертывания 3D печатных коронарных имплантатов и показывают целесообразность создания свиной модели с закрытой грудной клетки дискретного очагового коронарного стеноза. Этот минимально инвазивный метод может быть использован для тестирования и разработки новых методов диагностической визуализации при ишемической болезни сердца. Мы использовали стресс сердечной перфузии МРТ, но другие условия могут включать в себя ядерную визуализацию, ультразвук, и компьютерной томографии. Хотя эта модель немедленно применима к ишемической болезни сердца, с незначительными изменениями, метод может быть использован для других окклюзивных сосудистых заболеваний государств.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Авторам нечего раскрывать.
Acknowledgments
Мы благодарим сотрудников Центра визуализации трансляционных исследований Калифорнийского университета и Кафедры лабораторной медицины животных Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, штат Калифорния, США за их помощь. Эта работа частично поддерживается кафедрой радиологии и медицины в Медицинской школе Дэвида Геффена в Калифорнийском университете, Американской ассоциацией сердца (18TPA34170049), а также Клиническими научными исследованиями, Советом по развитию Управления здравоохранения ветеранов ( VA-MERIT I01CX01901).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 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
- The US Burden of Disease Collaborators. The State of US Health, 1990-2016: Burden of Diseases, Injuries, and Risk Factors Among US States. The Journal of the American Medical Association. 319 (14), 1444-1472 (2018).
- Liao, J., Huang, W., Lium, G. Animal models of coronary heart disease. The Journal of Biomedical Research. 31 (1), 3-10 (2017).
- Lee, K. T., et al. Production of advanced coronary atherosclerosis, myocardial infarction and "sudden death" in swine. Experimental and Molecular Pathology. 15 (2), 170-190 (1971).
- Colbert, C. M., et al. A Swine Model of Selective Coronary Stenosis using Transcatheter Delivery of a 3D Printed Implant: A Feasibility MR Imaging Study. Proceedings of the International Society for Magnetic Resonance in Medicine 27th Scientific Sessions. , Montreal, Canada. (2019).
- Kovacic, J., et al. GuideLiner Mother-and-Child Guide Catheter Extension: A Simple Adjunctive Tool in PCI for Balloon Uncrossable Chronic Total Occlusions. Journal of Interventional Cardiology. 26 (4), 343-350 (2013).
- Fabris, E., et al. Guide Extension, Unmissable Tool in the Armamentarium of Modern Interventional Cardiology. A Comprehensive Review. International Journal of Cardiology. 222, 141-147 (2016).
- Gálvez-Montón, C., et al. Comparison of two preclinical myocardial infarct models: coronary coil deployment versus surgical ligation. Journal of Translational Medicine. 12 (1), 137 (2014).
- Koudstaal, S., et al. Myocardial Infarction and Functional Outcome Assessment in Pigs. Journal of Visualized Experiments. (86), 51269 (2014).
- Rissanen, T. T., et al. The bottleneck stent model for chronic myocardial ischemia and heart failure in pigs. American Journal of Physiology. 305 (9), 1297-1308 (2013).
- Bamberg, F., et al. Accuracy of dynamic computed tomography adenosine stress myocardial perfusion imaging in estimating myocardial blood flow at various degrees of coronary artery stenosis using a porcine animal model. Investigative Radiology. 47 (1), 71-77 (2012).
- Schwitter, J., et al. MR-IMPACT: comparison of perfusion-cardiac magnetic resonance with single-photon emission computed tomography for the detection of coronary artery disease in a multicentre, multivendor, randomized trial. European Heart Journal. 29, 480-489 (2008).
- Mahrholdt, H., Klem, I., Sechtem, U. Cardiovascular MRI for detection of myocardial viability and ischaemia. Heart. 93 (1), 122-129 (2007).
- Herr, M. D., McInerney, J. J., Copenhaver, G. L., Morris, D. L. Coronary artery embolization in closed-chest canines using flexible radiopaque plugs. Journal of Applied Physiology. 64, 2236-2239 (1988).
- Rochitte, C. E., Kim, R. J., Hillenbrand, H. B., Chen, E. L., Lima, J. A. Microvascular integrity and the time course of myocardial sodium accumulation after acute infarction. Circulation Research. 87, 648-655 (2000).
- Krombach, G. A., Kinzel, S., Mahnken, A. H., Günther, R. W., Buecker, A. Minimally invasive close-chest method for creating reperfused or occlusive myocardial infarction in swine. Investigative Radiology. 40 (1), 14-18 (2005).
- Suzuki, Y., Yeung, A. C., Ikeno, F. The representative porcine model for human cardiovascular disease. Journal of Biomedical Biotechnology. 2011, 195483 (2010).
- Eldar, M., et al. A closed chest pig model of sustained ventricular tachycardia. Pacing Clinical Electrophysiology. 17, 1603-1609 (1994).
- Reffelmann, T., et al. A novel minimal-invasive model of chronic myocardial infarction in swine. Coronary Artery Disease. 15 (1), 7-12 (2004).
- Haines, D. E., Verow, A. F., Sinusas, A. J., Whayne, J. G., DiMarco, J. P. Intracoronary ethanol ablation in swine: characterization of myocardial injury in target and remote vascular beds. Journal of Cardiovascular Electrophysiology. 5, 422-431 (1994).
- Kraitchman, D., Bluemke, D., Chin, B., Heldman, A. W., Heldman, A. W. A minimally invasive method for creating coronary stenosis in a swine model for MRI and SPECT imaging. Investigative Radiology. 35 (7), 445-451 (2000).
