在缺血性心脏病的猪模型中部署3D打印冠状动脉狭窄植入物的新颖的皮下方法
Summary
我们描述了一种新颖、经济、高效的三维印刷冠状动脉植入物的皮下递送技术，以创建缺血性心脏病的闭胸猪模型。植入物使用母子延长导管固定到位，成功率高。
Abstract
在大型动物中创建焦点冠状缩小模型的微创方法具有挑战性。使用三维（3D）打印冠状植入物进行快速原型设计，可采用皮上形成焦点冠状动脉狭窄。但是，如果不使用辅助设备，植入物的可靠交付可能很困难。我们描述了使用母子冠状动脉稳定植入物，以及将3D打印植入物有效运送到冠状动脉长度的任何所需位置。在冠状动脉镜检查下，确定了焦点冠状动脉缩小，并使用高岭土增强型第一通心脏灌注MRI评估冠状动脉狭窄功能显著性。研究表明，通过重新利用母婴冠状动脉，可以可靠地在缺血性心脏病的猪型（n = 11）中植入3D打印冠状植入物。我们的技术简化了冠状植入物的皮皮传递，以创建焦点冠状动脉狭窄闭胸猪模型，并且可以快速执行，程序故障率低。
Introduction
缺血性心脏病仍然是美国的头号死因。大型动物模型已用于实验，以理解和描述导致冠状动脉疾病 （CAD） 和相关并发症（包括心肌梗死、心律失常和心力衰竭）的机制，以及测试新的治疗或诊断方式。这些研究的结果有助于扩大对缺血性心脏病的理解、诊断和监测，并推进临床实践2。已经使用了一些动物模型，包括兔子、狗和猪。然而，冠状动脉瘤，特别是离散病变，很少发生在这些动物，并难以诱导可重复3。先前的工作描述了使用结扎、遮挡器或外部钳子创建人工冠状动脉。最近，我们描述了如何使用3D打印技术来制造冠状植入物，可用于皮上形成离散人工冠状体缩小4。我们使用计算机辅助设计软件，将冠状动脉植入物设计为内径和外径不同以及植入物长度不同的空心管，然后使用市售的增材进行制造。植入物是光滑，空心，3D打印管与圆边。我们设计了一个内径、外径和长度的植入物尺寸库。植入物的外径基于冠状导管的大小。内径基于气放冠状血管成形气球的大小。我们改变植入物的长度，以定制所需的灌注严重度。然而，由于缺乏专为大型动物使用而制造的电线和导管，此类设备的安全皮下交付可能具有挑战性。相反，广泛的导管、电线和支持设备可供临床用于人类冠状动脉。在这项工作中，我们将演示如何将临床级母婴冠状动脉重新用于 3D 打印冠状植入物的交付。
GuideLineer 导管 （图 1A） 是为皮下冠状动脉介入 （PCI） 开发的，用于深导管座，并增加对复杂病例5的支持。在我们的调查中，选择 GuideLineline 导管是由于对使用和可用性的熟悉，但类似的导管（如有）也可以考虑。被认为是”母子”导管（图1B），该设备适合在典型的冠状导管（”母亲”）内，是同轴柔性管（”儿童”）。该导管可以插入导丝，通过超出冠状导管末端，有效延长典型冠状导管的伸出。GuideLineer 或类似的母子导管可用作部署 3D 打印冠状植入物的附加支持。由于植入物安装在血管成形气球上，通过冠状动脉作为单元插入血管（图1B，1C），导管提供额外的支持，将植入物输送到所需的部位。通过将母子导管定位在气球近端，植入物在气球通缩和回缩期间仍保持在所需位置。尽管其结构有些牢固，但母子导管的独特能力通过导线深入冠状动脉，导管尖端处的放射性标记是植入的基本特征。
我们组装的传送装置包括典型的冠状导管、母子导管和固定在气放冠状血管成形气球上的3D打印植入物（图1B）。作为功能性输送装置，母子导管不仅为设备的交付提供了稳定的额外支持，而且作为剪切装置也得到独特的应用，在通缩和球囊去除过程中保持植入物的到位。导管尖端处的放射性标记用作组装设备的定位指南，并位于血管成形气球的近端位置。这些特性允许精确部署流量限制植入物。这个过程被设计成对动物主体的可重复、高效和人道。
在我们的应用中，母子皮下分娩技术用于创建具有焦点冠状狭窄功能的猪模型，用于评估对比度增强应力心脏灌注磁共振成像 （MRI）。然而，该技术可用于其他研究，包括冠状血管外的血管系统。
Protocol
Representative Results
Discussion
在这项工作中，我们重点研究了冠状动脉狭窄诱导植入物的新型皮下部署策略，并表明可以重新利用母子导管，以便有效实现3D打印冠状植入物的皮下传递。在具有高成功率的猪模型中，可快速创建具有可变严重性的离散人工冠状动脉，并使用标准的人类皮下冠状动脉介入技术和设备，以微创方式创建。这些植入物在急性环境中是安全的，并且还能有效制造严重的血管造影石塞，这与血管扩张器?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
我们感谢加州大学洛杉矶分校转化研究成像中心和美国加州加州大学洛杉矶分校实验室动物医学系的工作人员给予的帮助。这项工作部分得到了加州大学洛杉矶分校大卫·格芬医学院放射和医学系、美国心脏协会（18TPA34170049）和退伍军人健康管理局发展委员会临床科学研究（）VA-MERIT 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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