Summary
Vi beskriver en ny, omkostningseffektiv og effektiv teknik til perkutan levering af tredimensionalt trykte koronarimplantater for at skabe svin modeller af iskæmisk hjertesygdom. Implantaterne blev fastgjort på plads ved hjælp af en mor-og-barn forlængelse kateter med høj succesrate.
Abstract
Minimalt invasive metoder til at skabe modeller af brændkoronar indsnævring i store dyr er udfordrende. Rapid prototyping ved hjælp af tre-dimensionelt (3D) trykte koronar implantater kan anvendes til perkutan skabe et brændkoronar stenose. Det kan dog være svært at levere implantaterne uden brug af hjælpeudstyr. Vi beskriver brugen af en mor-og-barn koronar guide kateter til stabilisering af implantatet og for effektiv levering af 3D-printet implantat til ethvert ønsket sted langs længden af koronar beholderen. Brændkoronar indsnævring blev bekræftet under koronar cineangiografi og den funktionelle betydning af koronarstenose blev vurderet ved hjælp af gadolinium-forstærket første-pass hjerteperfusion MR. Vi viste, at pålidelig levering af 3D-trykte koronarimplantater i svinemodeller (n = 11) af iskæmisk hjertesygdom kan opnås ved at repurposing mor-og-barn koronar guide katetre. Vores teknik forenkler perkutan levering af koronar implantater til at skabe lukkede bryst svin modeller af brændkoronararteriestenose og kan udføres hurtigt, med en lav proceduremæssig fejlrate.
Introduction
Iskæmisk hjertesygdom fortsætter med at være den største dødsårsag i USA1. Store dyremodeller er blevet brugt eksperimentelt til at forstå og karakterisere mekanismer, der driver koronararteriesygdom (CAD) og tilknyttede komplikationer (herunder myokardieinfarkt, arytmiske hændelser og hjertesvigt) samt til test ning af nye terapeutiske eller diagnostiske modaliteter. Resultaterne af disse undersøgelser har bidraget til at udvide forståelsen, diagnosen og overvågningen af iskæmisk hjertesygdom og til at fremme klinisk praksis2. Flere dyremodeller, herunder kaniner, hunde og svin, er blevet brugt. Men, koronar stenoses, især diskrete læsioner, forekommer meget sjældent i disse dyr og er vanskelige at fremkalde reproducerbart3. Tidligere arbejde beskrev oprettelsen af kunstige koronar stenoses ved hjælp af ligation, occluders, eller eksterne klemmer. For nylig beskrev vi, hvordan man bruger 3D-printteknologi til fremstilling af koronarimplantater, der kan bruges til perkutan tandskab skabe diskret kunstig koronar indsnævring4. Ved hjælp af computer-aided design software, vi designet koronararterie implantater som hule rør med varierende indre og ydre diametre samt implantat længde og derefter fremstillet dem ved hjælp af kommercielt tilgængelige additiv materialer. Implantaterne er glatte, hule, 3D trykte rør med afrundede kanter. Vi designede et bibliotek af implantatstørrelser med en række indvendige diameter, ydre diameter og længde. Implantatets ydre diameter er baseret på størrelsen af koronarguidekateteret. Den indre diameter er baseret på størrelsen af en deflateret koronar ballon. Vi varierede længden af implantatet for at skræddersy den ønskede sværhedsgrad af perfusion. Men sikker perkutan levering af sådanne anordninger kan være udfordrende på grund af manglen på ledninger og katetre fremstillet specielt til stor brug af dyr. I modsætning hertil er en omfattende samling af katetre, ledninger og støttende udstyr til rådighed til klinisk brug i menneskers kranspulsårer. I dette arbejde viser vi, hvordan man kan genbruge en klinisk kvalitet mor-og-barn koronar guide kateter til levering af 3D trykte koronar implantater.
GuideLiner kateteret (figur 1A) er udviklet til perkutan koronarintervention (PCI) for at give mulighed for dybe katetersæder og øget støtte til komplekse sager5. I vores undersøgelse blev GuideLiner kateteret valgt på grund af kendskab til brug og tilgængelighed, men lignende katetre, hvor det er muligt, kan også overvejes. Betragtes som en "mor-og-barn" guide kateter(Figur 1B),enheden passer ind i en typisk koronar guide kateter ("mor") og er en koaksial fleksibel rør ("barn"). Dette kateter kan indsættes over en guidewire og effektivt forlænger rækkevidden af en typisk koronar guide kateter ved at strække sig ud over slutningen af koronar guide. GuideLiner eller et lignende mor-og-barn kateter kan bruges som ekstra støtte til indsættelse af 3D trykte koronar implantater. Da implantaterne er monteret over balloner, der skal indsættes som en enhed over en koronartråd i beholderen (figur 1B,1C),giver kateteret ekstra støtte til at levere implantatet til det ønskede sted. Ved at placere mor-og-barn kateterbare proksimale til ballonen, implantatet forbliver på det ønskede sted under ballon deflation og tilbagetrækning. På trods af at have en vis fasthed på sin struktur, mor-og-barn kateter unikke evne til at blive avanceret dybt ind kranspulsårer over en guidewire og den røntgenfaste markør på kateteret spidsen var væsentlige egenskaber for implantation.
Vores samlede leveringsapparat bestod af et typisk koronarguidekateter, mor-og-barnkateteret og et 3D-printet implantat fastgjort på en deflateret koronarballon (figur 1B). Som funktionel fødeenhed ydede mor-og-barnkateteret ikke kun stabil ekstra støtte til levering af udstyret, men blev også entydigt anvendt som en klipningsanordning for at holde implantaterne på plads under deflation og fjernelse af ballonen. Den røntgenfaste markør ved kateterspidsen fungerede som en positionsingsvejledning til det samlede apparat og sidder proksimale til ballonen i gioplastik. Disse egenskaber gjorde det muligt at implementere de flowbegrænsende implantater nøjagtigt. Processen var designet til at være reproducerbar, effektiv og human for dyreforsøgspersonerne.
I vores ansøgning blev mor-og-barn perkutan levering teknik brugt til at skabe svin modeller med brændvidde stenose til evaluering af kontrast-forstærket stress hjerteperfusion magnetisk resonans imaging (MR). Teknikken kan dog anvendes i andre undersøgelser, herunder vaskulære systemer uden for koronarkarrene.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Vi udførte eksperimenter i henhold til retningslinjerne fra Animal Welfare Act, National Institutes of Health, og American Heart Association on Research Animal Use. Vores institutionelle dyrepleje- og brugskomité godkendte dyreforsøgsprotokollen.
1. Præproceduremæssig forberedelse af 3D-trykte koronarstenoseimplantater
- Ved hjælp af pincet, dip-coat de trykte implantater i en 25% heparin løsning for at forhindre trombe dannelse og lad lufttørre i 24 timer.
2. Præproceduremæssig forberedelse af dyreforsøg
- Har mandlige Yorkshire svin (SNS Farms, 30-45 kg) ankommer til institutionen 1 uge før eksperimentet dato og give dem mulighed for at akklimatisere.
- Hold svinet i fastende tilstand efter midnat dagen før proceduren.
3. Proceduremæssig anæstesi
- Se svinet med intramuskulær ketamin (10 mg/kg) og intravenøs midazolam (1 mg/kg).
- Udventilation dyrene med en oxygen-isofluran (1-2%) Blanding.
- Udfør endotrakeal intubation, når dyret emne er bedøvet.
- Indgyde intravenøs (IV) rocuronium (2,5 mg/kg/h) og give yderligere bolus (1-3 mg/kg IV hver 20-30 min), når det er nødvendigt for at opnå diafragma immobilisering.
- Opretholde et kirurgisk plan af anæstesi i hele proceduren ved at kontrollere for opvågnen, bevægelser, store udsving i vitale tegn, og andre tegn på angst eller ubehag i hele varigheden af forsøget. Vi overvågede svin et ca. 6 timer under bedøvelse.
4. Vaskulær adgang
- Brug Seldinger-teknikken, indsæt arterielle og venøse kapper i de bilaterale femorale arterier og vener af emnerne.
- Skyl alle kateterporte kontinuerligt med hepariniseret normal saltvand.
5. Præproceduremæssig medicin administration
- Administrere amiodaron intramuskulært (1,5 mg/kg), lidocain intravenøst (2 mg/kg) og esmolol intravenøst (1 mg/kg) efter behov for profylakse mod arytmi. Giv gentagne doser af amiodaron, lidocain, og esmolol efter behov i løbet af forsøget for at undertrykke ventrikulære rytmer og kontrol pulsrespons.
- Efter vaskulær adgang er opnået, administrere heparin (5.000-10.000 enheder) for at holde en aktiveret koagulationstid (ACT) >300 s. Kontroller ACT hver time i løbet af forsøget og give yderligere intravenøs heparin efter behov for at opretholde ACT mål.
6. Hæmodynamisk overvågning
- Brug en enkelt lateral elektrokardiografi (EKG) bryst bly til registrering af ændringer i ST segment, T-bølger, og puls i hele forsøgsperioden.
- Brug en tryktransducer til at registrere kontinuerligt lårpulstryk under hele proceduren.
- Fastgør et pulsoximeter til dyrets øre eller læbe for kontinuerligpulsoximetrioptagelser.
7. Forberedelse af implantatleveringsudstyr
- Før du udfører koronar angiografi, indsætte en deflateret NC Trek over-the-wire koronar ballon gennem en mor-og-barn kateter af den ønskede størrelse, således at ballonen spidsen strækker sig ud over spidsen af kateteret.
- 3D-printet implantat monteres på den deflaterede ballon i gioplastik, således at implantatet er placeret mellem ballonens markører og tæt på den proksimale markør (figur 1B).
- Oppust ballonen med en insufflator til 2-3 atm for at fastsætte implantatet på ballonen. Kontroller, at implantatet er placeret tættere på ballonens proksimale halvdel, så det vil være tættest på mor-og-barn kateteret, når det er klar til fjernelse (figur 1B).
8. Koronar angiografi og indsættelse af koronar implantat
- Placer den fluoroskopiske C-arm i projektionen af anteroposterior (AP).
- Fastgør en reguleringsventil (se Materialetabel)til et venstre eller højre koronarguidekateter (se Materialetabel).
- Præsenter guidekateteret over en J-tippet ledning gennem højre lårpulsårekappe, og udryk kateteret til aortaroen under fluoroskopisk vejledning.
- Selektivt (eller ikke selektivt) engagere kateteret i venstre hovedkoronararterie (LMCA) og injicere 5 ml jod kontrast under fluoroskopi til at visualisere venstre koronar system.
- Placer styrekateteret mod LMCA for det andet angiogram (figur 2). Hvis koronararterieengagement viser sig at være vanskeligt, til dels på grund af svinets korte aortabue, bør du overveje at udføre ikke-selektive angiograms, så længe de giver tilstrækkelig visualisering af fartøjerne.
- Når den er aktiveret i eller placeret i nærheden af LMCA, under fluoroskopi, føre en 0,014", 300 cm koronartråd (se Tabel over materialer)i LMCA og yderligere fremme wiren til distale venstre anterior faldende arterie (LAD) eller venstre circumflex koronararterie (LCX) hvis det ønskes (Figur 3).
- Under fluoroskopisk vejledning skal du indsætte det tidligere samlede mor-og-barnkateter med den oppustede koronar ballon og implantat over koronartråden og gå videre til det ønskede sted langs koronarkarret. Tiljæicer 5 ml jod kontrast for at visualisere en diskret indsnævring på det ønskede sted, hvor koronarimplantatet skal indsættes (figur 4).
- Når implantatet er på plads, skal du rykke mor-og-barnkateteret til den proksimale markør for den oppustede ballon.
- Deflater ballonen og træk den tilbage gennem mor-og-barn kateteret. Denne proces gør det muligt for mor-og-barn kateteret at forskyde implantatet fra ballonen, da det er trukket tilbage og løser placeringen af implantatet i det udpegede segment af fartøjet.
- Fjern ballonen, mor-og-barn kateter, og koronar wire.
- Udfør endelige angiograms at dokumentere placeringen af den nye kunstige stenose i fartøjet. Når det er muligt, bør angiograms udføres i to ortogonale synspunkter for at erhverve visuel estimering af stenose sværhedsgrad. En endelig angiografi (figur 5) kan også udføres med subselektiv placering af mor-og-barn kateter i det proksimale fartøj, som giver fremragende opacification med minimal kontrast.
- Straks overføre dyret til MR suite til at gennemgå hjertestress perfusion MR ved hjælp af gadobutrol (0,1 mM / kg) injiceres med en hastighed på 2 ml / sek.
BEMÆRK: Det anvendte stressmiddel var en 4 min infusion af adenosin ved 300 μg/kg/min. Billedprotokollen omfattede 1) cine imaging (synsfelt [FOV] = 292 x 360 mm, matrix størrelse = 102 x 126, gentagelsestid [TR] = 5,22 ms, ekko tid [TE] = 2,48 ms, skivetykkelse = 6 mm, pixel båndbredde = 450 Hz, flip vinkel = 12°); 2) first-pass perfusion i hvile og i toppen adenosin vasodilator stress ved hjælp af en forkælet gradient ekko sekvens (FOV = 320 x 320 mm, matrix størrelse = 130 x 130, TR = 2,5 ms, TE = 1,1 ms, skivetykkelse = 10 mm, pixel båndbredde = 650 Hz, flip vinkel = 12 °; og 3) sen gadolinium ekstraudstyr billeddannelse ved hjælp af en EKG-gated, segmenteret, forkælet gradient-ekko fase-følsomme-inversion-recovery sekvens (FOV = 225 x 340 mm, matrix størrelse = 131 x 175 mm, TR = 5,2 ms, TE = 1,96 ms, skivetykkelse = 8 mm, inversion tid (TI) = optimeret til null myocard, p ixel båndbredde = 465 Hz, flip vinkel = 20°). Et illustrativt førstegennemløbsperfusionsbillede vises i figur 6. - Efter afslutningen af MR-protokollen aflivesvinet ved en infusion af natriumpentobarbital (100 mg/kg).
- Udfør en lateral thoracotomy, punktafgifter hjertet, og dissekere ex vivo hjerte for at afsløre koronar fartøjer. Bemærk implantatets placering i forhold til enten de diagonale grene (LAD-området) eller stumpe marginale grene (LCX-område) og hente implantaterne.
- Brug stumpede og buede Metzenbaum saks, åbne koronar beholderen og inspicere fartøjet for grov skade (se figur 7). Fotografi hjertevævet for grov patologi og plet med triphenyltetrazoliumchlorid for at udelukke myokardieinfarkt (se figur 8).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Efter den første optimering af proceduren blev interventionskomponenten afsluttet inden for 30 minutter. Implantaterne blev med succes leveret i alle 11 forsøgspersoner (100%). Implantatet blev hentet ved obduktionen i alle 11 forsøgspersoner (100%). Ved hjælp af de diagonale grene (langs LAD) eller stump marginale grene (langs LCX) som positionsmarkører fandt vi implantatets position ved fluoroskopisk styret indsættelse og ved obduktion at være konsistent i 10 af de 11 (91%) forsøgspersoner, hvor implantatet kunne hentes. I et forsøg, der var let distal migration af implantatet, som kan være relateret til vasodilatation induceret af intrakoronar nitroglycerin injektion for koronar krampe. Af de 11 undersøgte emner overlevede 9 for hele kateterisationen og afsluttede MR-protokollen, hvilket gav os en 82% proceduremæssig succesrate. To forsøgspersoner døde, efter implantaterne var indsat. Det første emne udviklede ventrikulær fibrillation i MR-suiten godt efter indsættelse af implantatet. Den anden døde i MR-scanneren i indstillingen af hypotension midtvejs gennem eksperimentet. På dissektionstidspunktet så vi ikke trombus i implantaterne eller andre tegn på strukturel skade på fartøjerne. Den høje overlevelsesrate (2 dødsfald, 9 af 11 overlevede) fremhæver betydningen af et effektivt antiarytmisk profylakseregime. Et illustrativt eksempel på mr-scanning med stresshjerteperfusion findes i figur 6. Detaljeret implantatdesign og fulde resultater af MR-valideringen vil blive rapporteret separat.
Figur 1: Kateterdesign og samlet apparat med monteret koronarimplantat. A) Diagram over bestanddelene i mor-og-barn kateteret6. (B) Samleapparat, der viser koronarballonen, der er oppustet med det 3D-printede implantat monteret og fastgjort ved kateterets forreste hoved, som stikker ud gennem styrekatetret. C) Et forstørret billede af det 3D-printede implantat er vist monteret på ballonen angioplastik. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 2: Koronar angiogram i anteroposterior projektion viser selektiv kontrast-forbedring af venstre vigtigste koronararteriesystem. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 3: Koronar angiogram i anteroposterior projektion viser 0,014"300 cm koronarwire i venstre anterior faldende arterie. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 4: Koronar angiogram i anteroposterior projektion. Billedet til venstre viser det samlede mor-og-barn kateter med den oppustede koronar ballon og implantat i midten til distale segment af venstre anterior faldende arterie. En højere forstørrelse af det samlede apparat i koronarbeholderen vises i højre panel. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 5: Anteroposterior angiogram. Billedet til venstre viser en fokal stenose i den distale venstre anterior faldende arterie efter indsættelse af implantatet. En højere forstørrelse af den diskrete koronar indsnævring induceret af implantatet er vist i højre panel. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 6: Stress hjerteperfusion magnetisk resonans billeder af en koronar implantat indsat i proksimal til midten venstre anterior faldende arterie. Billederne i hvile (øverste panel) og peak adenosin vasodilator stress (nederste panel) viser utilstedelige perfusion defekter i segmenter underspillet af venstre anterior faldende arterie. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 7: Obduktionsbilleder. (A) Implantatet ved distalen venstre anterior, faldende arterie. B) Den manglende alvorlig skade på koronarbeholderen. (C) Implantat uden trombe. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 8: Histopatologi af svinemyokardievæv. (A) Grov patologi ogb) triviyltetrazoliumchlorid pletter i et forsøgsperson viste ingen tegn på myokardievæv infarkt. Klik her for at se en større version af denne figur.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
I dette arbejde fokuserede vi på en ny perkutan implementeringsstrategi for koronarstenosefremkaldende implantater og viste, at et mor-og-barnkateter kan repurposed for effektiv perkutan levering af 3D trykte koronar implantater. Diskrete kunstige koronar stenoses af variabel sværhedsgrad kan oprettes hurtigt i svin modeller med en høj succesrate og på en minimalt invasiv måde ved hjælp af standard menneskelige perkutan koronar interventionale teknikker og udstyr. Disse implantater viste sig at være sikre i den akutte indstilling og var også effektive til at skabe alvorlige angiografiske stenoses, som korreleret med stress-induceret perfusion defekter under vasodilator stress hjerte MR. Sammenlignet med åbne bryst teknikker, perkutan levering af stenose-inducerende implantater er mindre invasive og mere human.
Der er flere andre minimalt invasive teknikker i øjeblikket til rådighed til at skabe flow reduktion i store dyremodeller. 3D-printede koronarimplantater adskiller sig grundlæggende fra ballonokklusion og spoleokklusion, idet stenæserne induceret af 3D-printede implantater ikke helt besætter fartøjet. Dette er en væsentlig forskel , der giver mulighed for modellering af stress-induceret iskæmi snarere end infarction7,8. Rissanen et al.9 beskriver en perkutan teknik, der skaber flowbegrænsende, ikke-obstruktiv stenoses i svinemodeller ved hjælp af en koronarstent pakket ind i en polytetrafluorethylenslange. Slangen kunne formes ved at anvende nåle og varme til at skabe luminal indsnævring af forskellige grader. Det er klart, at de implantater, vi brugte, er forskellige i design og grundig beskrivelse med fuld validering, ligger uden for rammerne af det nuværende arbejde, som er at beskrive den nye metode, der anvendes til levering af 3D-trykte koronarimplantater. Udnytte mor-og-barn kateter tilladt for præcis indsættelse af implantater dybt i kranspulsårerne. Det er vanskeligt at sammenligne proceduremæssig succes mellem vores undersøgelser som andre efterforskere udforsket en kronisk model og holdt svin i live i en længere periode9. Bamberg et al. beskrev en metode ved hjælp af ballonkatetre oppustet inden for 3 mm stents til at skabe stenoses på 50% og 75% i venstre anterior faldende arterie. Sidstnævnte metode adskiller sig fra vores undersøgelse i, at stenoses skabt kræves katetre, der skal efterlades inde i dyrene. Der er ingen måde at skabe en kunstig læsion og fjerne alt udstyr. Selvom det er levedygtigt, tillader Bamberg-metoden ikke undersøgelse af iskæmi ud over den akutte indstilling og resttråde, men billedartefakter10.
Mor-og-barn katetre i koronar interventioner er blevet veletableret, men deres anvendelse til at levere implantater i vaskulære senge er ikke tidligere blevet beskrevet5,6. De to mest udfordrende aspekter af perkutan implantat levering omfatter selektiv indsættelse i en præcis koronar segment og forebyggelse af retrograd migration. Forsøg på at implementere enheden over ballonballoner var ikke effektivt, fordi implantatet kunne trækkes proksifin i karret efter ballondeflation. Af flere grunde viste mor-og-barn kateteret sig at være et værdifuldt redskab til fastsættelse af implantater på plads under ballon tilbagetrækning. Mor-og-barn katetre passer nemt i koronar guide katetre og deres størrelse var ideel til vores intervention. De var lidt større end den deflaterede koronarballon, så vi kunne forhøre implantatet og forhindre retrograd migration af implantatet som ballonen blev trukket tilbage. Støtten fra mor-og-barn kateter gjorde det muligt for implantater ne at være dybt siddende i koronararterie med stærk anposition til karlumen. Derudover hjalp den røntgenfaste markør på spidsen af mor-og-barn kateteret placere kateteret bare proksimale til implantatet, som identificeret ved markøren på levering ballonen. Selvom teknikken var for det meste effektiv, i et emne var der lidt distale migration efter implantat et levering. Dette kan skyldes injektion af intrakoronar nitroglycerin til koronar vasospasme og resulterende vasodilation fører til distale migration af implantatet. GuideLiner kateteret blev valgt på grund af kendskab til brug, men der er en række andre lignende enheder, som potentielt kunne anvendes i stedet. Guidezilla Guide Extension Kateter (Boston Scientific, Marlborough, Massachusetts, USA) fås også i en 6F-størrelse og har en struktur, der ligner GuideLiner. Der er også en Guidion hurtig udveksling guide forlængelse kateter (Interventional Medical Device Solutions, Roden, Holland), som kommer i størrelserne 5-8F og kan også potentielt anvendes i stedet for GuideLiner kateter.
Vores implementeringsteknik kan udføres effektivt og humant i svin med en lav procedurefejlrate. I vores indledende undersøgelse var antallet af proceduremæssige fejl procent 18%. Der var en indlæringskurve forbundet med teknikken, da vi strømlinede vores interventioner. Men på trods af indlæringskurven overlevede alle dyreforsøg den indledende implantatindsættelsesintervention. De skabte læsioner var brændvidde og indsnævring varierede i sværhedsgrad, men de var ikke okklusiv. Disse stenoses var angiografisk signifikante og producerede inducible perfusionsdefekter under stressperfusion MR. Figur 6 er et eksempel på en brændperfusionsdefekt, der ses på MR-scanning efter vellykket implantatindsættelse på lad. Vi havde til formål at skabe iskæmi snarere end infarction. Figur 8 viser et eksempel på histopatologisk analyse af det myokardievæv, som ikke viser tegn på infarkt. Metoden bygger på menneskelige koronar angioplastik udstyr, og ligheden i svin koronar størrelse til mennesker. Den ydre diameter af det 3D-printede implantat var baseret på den indvendige diameter af det vejledende kateter og den indvendige diameter af mor-og-barn kateteret. Den minimale luminale diameter af stenose var baseret på størrelsen af deflateret koronar ballon. Den endelige flowbegrænsende sværhedsgrad af den diskrete stenose er baseret på den indre diameter og længden af implantatet. Selv om hvile angiografiske flow blev bevaret, maksimal koronar blodgennemstrømning blev reduceret, som det fremgår af MR-perfusion scanninger. Det fremtidige arbejde vil fokusere på at udskifte ballonfremføringsledningen med en tryktråd og måling af fraktioneret flowreserve eller øjeblikkelig flowreserve. På samme måde kan mikrovaskulær skade fra nedstrøms produceres ved hjælp af lokale injektioner af mikrosfærer enten gennem leveringsballonen eller selve mor-og-barnkateteret.
Vores lave procedurefejl i en svinemodel med lukkede bryster viser lovende for den fremtidige gennemførelse. Da fuldstændig total okklusion ikke blev udført, blev myokardieinfarkt undgået og kan have bidraget til den lavere ondartede arytmi. I vores undersøgelse kun 1 emne udviklet ventrikulær fibrillation. Efter en indledende periode med optimering, skærer vi ned procedure tid til omkring 30 min pr sag.
Sammenfattende viser vores resultater en ny teknik til indsættelse af 3D-trykte koronarimplantater og viser muligheden for at skabe en swinemodel med lukket bryst af diskret brændviddenosestenose. Denne minimalt invasive teknik kan bruges til test og udvikling af nye diagnostiske billeddannelse teknikker i iskæmisk hjertesygdom. Vi brugte stress hjerteperfusion MR, men andre modaliteter kan omfatte nuklear billeddannelse, ultralyd, og computertomografi. Selv om denne model er umiddelbart gældende for iskæmisk hjertesygdom, med mindre ændringer, teknikken kan anvendes til andre okklusiv vaskulær sygdom stater.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne har intet at afsløre.
Acknowledgments
Vi takker medarbejdere på UCLA Translational Research Imaging Center og Institut for Laboratory Animal Medicine ved University of California, Los Angeles, CA, USA for deres hjælp. Dette arbejde er støttet til dels af Institut for Radiologi og Medicin på David Geffen School of Medicine på UCLA, American Heart Association (18TPA34170049), og af Clinical Science Research, Development Council of the Veterans Health Administration ( VA-MERIT I01CX001901).
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).
