רומן פרעורית הגישה לפריסה של 3D הודפס שתלים היצרות כלילית בתוך מודלים החזירים של מחלת לב איסכמי
Summary
אנו מתארים רומן, חסכוני, וטכניקה יעילה עבור משלוח עורית של שתלים שלושה ממדים המודפס באופן כלילי כדי ליצור בחזה סגור מודלים החזיר של מחלת לב איסכמי. השתלים היו קבועים במקום באמצעות קטטר הארכת אמא וילד עם שיעור הצלחה גבוהה.
Abstract
שיטות פולשניות מינימלית ליצירת דגמים של היצרות כלילית מוקד בבעלי חיים גדולים הם מאתגרים. אבי טיפוס מהירים באמצעות תלת מימדי (3D) שתלים מודפסים כלילית יכול להיות מועסק כדי percutaneously יצור היצרות מוקד כלילית. עם זאת, משלוח אמין של השתלים יכול להיות קשה ללא שימוש בציוד מעזר. אנו מתארים את השימוש בצנתר מדריך כלילית של אמא וילד לייצוב השתל ולמסירה יעילה של השתל 3D מודפס לכל מיקום רצוי לאורך הספינה כלילית. היצרות כלילית מוקד אושרה תחת cineangiography כלילית ואת המשמעות הפונקציונלית של היצרות הכלילית הוערך באמצעות גדוליניום-משופרת לעבור הראשון מעבר סריקת לב MRI. הראנו כי משלוח אמין של 3D שתלים המודפסים כלילית מודלים של חזירים (n = 11) של מחלת לב איסכמי הלב ניתן להשיג באמצעות מחדש לאחר מדריך הכלילי של אמא והילד באמצעות קטטרים. הטכניקה שלנו מפשטת את המסירה העורית של שתלים כלילית כדי ליצור בחזה סגור מודלים החזירים של היצרות עורק כלילית ממוקד ניתן לבצע בזריזות, עם שיעור כישלון פרוצדורלי נמוך.
Introduction
מחלת לב האיסכמי ממשיכה להיות הגורם מספר אחד למוות בארצות הברית1. דגמים גדולים של בעלי חיים השתמשו בניסוי כדי להבין ולאפיין מנגנונים הנוהגים במחלת עורק כלילית (CAD) וסיבוכים משויכים (כולל אוטם שריר הלב, אירועי הפרעות בקצב הלב ואי ספיקת לב), כמו גם לבדיקות של therapeutics או מודלים אבחוניים חדשים. תוצאות ממחקרים אלה סייעו להרחיב את ההבנה, אבחון, וניטור של מחלת לב איסכמי ולקדם פרקטיקה קלינית2. מספר דגמים של בעלי חיים כולל ארנבים, כלבים וחזירים. עם זאת, הכשות כלילית, נגעים בדידים במיוחד, מתרחשים לעתים נדירות מאוד בבעלי חיים אלה קשה לגרוםלתוכג 3. העבודה המוקדמת תיארה את יצירת הסטזות הכליליים המלאכותית באמצעות הארכה, חסימה או מלחציים חיצוניים. לאחרונה, תיארנו כיצד להשתמש בטכנולוגיית הדפסה תלת-ממדית לייצור שתלים כליליים שניתן להשתמש בהם כדי ליצור percutaneously יצירת הצרת כלילית מלאכותית דיסקרטית4. באמצעות תוכנת עיצוב בעזרת מחשב, עיצבנו שתלי עורק כלילי כצינורות חלול עם קטרים פנימיים וחיצוניים משתנים כמו גם אורך השתל ולאחר מכן המציא אותם באמצעות חומרים מסחריים זמינים מסחרית. השתלים הם חלקים, חלול, 3D מודפס צינורות עם קצוות מעוגלים. עיצבנו ספרייה של מידות השתלה עם מגוון קוטר פנימי, קוטר חיצוני ואורך. הקוטר החיצוני של השתל מבוסס על גודל קטטר מדריך כלילית. הקוטר הפנימי מבוסס על גודל של בלון כלילי כלילית מנוכה. היינו שונים את אורך השתל כדי להתאים את החומרה הרצויה של perfusion. עם זאת, משלוח בטוח של מכשירים כאלה יכול להיות מאתגר בשל חוסר חוטים וקטטרים מיוצר במיוחד עבור שימוש בעלי חיים גדולים. לעומת זאת, אוסף נרחב של קטטרים, חוטים וציוד תומך זמינים לשימוש קליני בעורקים הכליליים אנושיים. בעבודה זו, אנו מראים כיצד לכוון מחדש את צנתר מדריך כלילית של אמא וילד בכיתה קלינית להעברת השתלים כלילית מודפס תלת-ממד.
הצנתר GuideLiner (איור 1א) פותחה עבור התערבות כלילית מעורית (PCI) כדי לאפשר מושבים קטטר עמוק ותמיכה מוגברת עבור מקרים מורכבים5. בחקירה שלנו, קטטר GuideLiner נבחר בשל היכרות של שימוש וזמינות, אבל הקטטרים דומה, שם זמין, יכול להיחשב גם. נחשב צנתר מדריך “אמא וילד” (איור 1B), המכשיר מתאים בתוך קטטר אופייני מדריך כלילית (“אמא”) והוא צינור גמיש קואקסיאליים (“הילד”). קטטר זה ניתן להוסיף על חוט הנחיה וביעילות מאריך את ההישג של קטטר אופייני מדריך כלילית על ידי הארכת מעבר לסוף מדריך כלילית. GuideLiner או משתמש דומה אמא וילד ניתן להשתמש כתמיכה נוספת עבור הפריסה של 3D שתלים המודפסים כלילית. בגלל השתלים הם רכוב על אנגיופלסטיקה בלונים להיות מוכנס כיחידה על חוט כלילית לתוך הכלי (איור 1B, 1c), הצנתר מציע תמיכה נוספת כדי לספק את השתל לאתר הרצוי. על ידי מיקום קטטר האם-וילד רק המנזר, השתל נשאר במיקום הרצוי במהלך הדלציה בלון והנסיגה. למרות שיש כמה מוצקות למבנה שלה, היכולת הייחודית של האם והילד של קטטר להיות מתקדם עמוק לתוך עורקים כלילית על חוט הנחיה הסמן הרדיאטום על קצה הקטטר היו מאפיינים חיוניים עבור השרשה.
מנגנון המסירה התאספו שלנו כללה קטטר אופייני מדריך כלילית, הצנתר האם-והילד, והשתל 3D מודפס קבוע על בלון כלילית אנגיופלסטיקה הכליליים (איור 1B). כיחידת משלוח תפקודית, הקטטר האם-והילד לא רק סיפק תמיכה נוספת יציבה להעברת הציוד אלא גם הוחל באופן ייחודי כמכשיר הגז כדי לשמור על השתלים במקום במהלך הסרת הבלון. סמן הקרינה האטומה על קצה הקטטר שימש מדריך מיקום עבור המנגנון התאספו ויושב האבובית לבלון הניתוח אנגיופלסטיקה. מאפיינים אלה מותרים לפריסה מדויקת של השתלים המגבילות את הזרימה. התהליך נועד להיות מיוכן, יעיל ואנושי עבור הנבדקים בעלי החיים.
ביישום שלנו, את הטכניקה אמא וילד משלוח הילדים שימש כדי ליצור מודלים החזיר עם היצרות כלילית מוקד להערכת ניגודיות משופרת לחץ לב לעורית תהודה מגנטית הדמיה (MRI). עם זאת, הטכניקה עשויה להיות מועסק בחקירות אחרות, כולל מערכות כלי דם מחוץ לכלי הדם הכליליים.
Protocol
Representative Results
Discussion
בעבודה זו, אנו התמקדו אסטרטגיית הפריסה הרומן הפרעורית עבור שתלים היצרות כלילית ממריץ והראה כי קטטר אמא וילד יכול להיות מחדש עבור משלוח יעיל לאספקה של 3D שתלים המודפסים כלילית. מלאכותי דיסקרטית כלילית מלאכותית של חומרת משתנה ניתן ליצור במהירות במודלים חזירים עם שיעור הצלחה גבוהה באופן פול?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
אנו מודים לחברי הצוות במרכז לדימות מחקר טרנסלמטריקה של UCLA והמחלקה לרפואת חיות מעבדה באוניברסיטת קליפורניה, לוס אנג’לס, CA, ארה ב לעזרתם. עבודה זו נתמכת בחלקו על ידי המחלקה לרדיולוגיה ורפואה בבית הספר דוד גפן לרפואה באוניברסיטת קליפורניה, איגוד הלב האמריקני (18TPA34170049), ועל ידי המדע הקליני מחקר, מועצת הפיתוח של המינהל לבריאות ותיקי ( VA-ההצטיינות 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
- 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. , (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).
