Summary
Стент-индуцированной артериальной распределения деформаций характеризуется с помощью оптического измерения деформаций поверхности системы. Эта визуализация техника используется, чтобы получить полное представление о воздействии имплантации стента на хозяина судна.
Abstract
Клинические испытания сообщали различные ставки для различных рестеноза стентов 1. Он предположил, что стент-индуцированной деформации концентрации на стенки артерий приводит к повреждение тканей, которое инициирует рестеноза 2-7. Эта гипотеза требует дальнейших исследований, включая лучшие количественных неоднородного распределения деформаций на артерии после имплантации стента. Бесконтактного измерения деформации поверхности методом стентированной артерии, представленные в этой работе. ARAMIS стерео оптического измерения деформаций поверхности Система использует два оптических высокоскоростные камеры для захвата движения каждой точки отсчета, а также решения трехмерных деформаций на поверхности деформации 8,9. В сетку стента развернута в латекс судно со случайным контрастный узор наносится или нарисованные на его внешней поверхности, поверхность деформации записано в каждый момент деформации. Расчетные распределения деформаций может быть использован, чтобы понять воткал поражение ответ проверки расчетных моделей, а также сформулировать гипотезы для дальнейших исследований в естественных условиях.
Protocol
1. Подготовка судна латекса
- Исправить обоих концах латекс судна колючей соединения шлангов, которые крепятся на надежное рабочее место.
- Измерьте площадь процентов на латекс судно для определения поля зрения. Области, представляющие интерес для стента испытание должно быть по центру между колючей разъемы шлангов и включают в себя примерно на один дюйм с каждой стороны стента, чтобы наблюдать деформации вне стентированной области.
- Запишите расстояние от внешнего края одной колючей разъем шланга центре города между разъемами, которые также приблизительно в центре судна латекса. Перевести на расстояние катетер путем измерения от центра стента до катетера. Затем отмечают катетер с маркером.
- Удалить латекс судна из колючей разъемы шланга.
- Подготовка латекс судна путем распыления области интереса со стохастической структуры белой и черной краской или маркировкиобласти интереса со случайными точками с помощью постоянных маркеров. Для небольших образцов и тонкая модель стохастического не требуется.
2. В пробирке система испытания и калибровка системы ARAMIS
- Выберите калибровку панели, что немного больше, чем площадь интерес измеряется в шаге 1.
- Установите панель калибровки между колючей разъемы шланга на область интереса и убедитесь, что область интересов хорошо освещено.
- Отрегулируйте расстояние между двумя камерами, расстояние от образца, и камера высоту на основе калибровки панель выбрана. Каждая панель калибровки отличаются, поэтому руководство ARAMIS пользователь должен будет провести консультации, чтобы определить эти расстояния.
- Откройте новый проект в ARAMIS, выбрав "Файл", затем "New Project". Затем нажмите на "Sensor" и выберите вкладку "калибровка", затем "Полная калибровка".
- Программное обеспечение ARAMIS теперь ходить пользователя через шаги для калибровки т Он камер.
- С диафрагмы объектива полностью открыта, сфокусировать камеру на калибровку панели, ослабив винт на камеру и вращающийся объектив. Как только внимание, затяните винт и закрыть отверстие.
- Возьмите первый образ процесса калибровки. Свернуть или повернуть калибровки панели в соответствии с демонстрацией на компьютере, пока изображение не будет сосредоточено на экране компьютера. Возьмем второе изображение. Повторите этот процесс для остальных калибровки изображения.
- После того как все калибровки изображения взяты, анализ ARAMIS изображений программное обеспечение расчета калибровки параметров. Процесс калибровки следует повторить, если калибровка отклонение больше, чем 0,04. Любые изменения, внесенные в фокус камеры или расстояние между камерами сделает недействительным процесса калибровки.
- Снимите панель калибровки и поместить сосуд окрашенные латексом обратно на колючую соединители шлангов.
- Определить количество кадров в секунду, что требуется для теста. Увеличение кадров в секунду, будет производить более равномерного напряжения.
- Регулировка скорости затвора до менее чем 1 кадр в секунду, так что не красный, изображенные на картинке.
- Возьмите 5 изображений.
- Добавить начать точек на изображении и вычислить ряд испытаний.
- Удерживая клавишу "Ctrl", щелкните по центру образца наблюдается фоновый шум. Если предварительное тестирование шум выше 75 микронап процесс калибровки должен быть переделан.
4. Стента
- Выберите количество изображений желал принимать во время теста. 200 изображений будет достаточно для расширения стента.
- Постепенно вставить катетер в сосуд из латекса, и с помощью маркера индикатор на катетер, чтобы вести стента, пока не достигнет центрального расположения.
- Начните принимать изображения с Арамис.
- Для шар-стента, постепенно увеличивать давление шара расширить стент до баллон полностью расширена, а затем постепенно снижается давление баллона к нулю, и спущенный воздушный шар и изъяты вместе с катетером.
- Для самостоятельного расширения стента, постепенно удалить оболочку, пока стент полностью расширена, а затем постепенно убрать катетер.
5. Анализ изображений
- Штамм истории конкретной точке на судне
- Создать этап точки, удерживая клавишу "Ctrl" ключ и нажать на область интереса.
- Выберите тип деформации, что требуется, то есть напряжение в X, Y, XY, основные напряжения, незначительные деформации, или Мизеса напряжения.
- Участок в нижнем правом углу появится напряжение в точке выбран в течение срока испытания.
- Пространственные деформации вдоль определенного пути судна
- CrЭАТС линии многоступенчатой точки, нажав на кнопку "разделов" на вкладке, а затем "Создать раздел". Выберите линии на изображении параллельно оси X на Y равно нулю. Это позволит создать ряд этап точки в одну линию.
- После многоступенчатой линии создается участок в нижнем углу появится ряд линий на одном участке. Каждая строка представляет деформации в одном случае во времени по всей длине секции.
- Создание наилучшего цилиндр для анализа скорости расширения и радиус сосуда
- В верхней панели инструментов выбрать "примитивы", затем "наилучшего цилиндр".
- Выберите небольшой участок изображения, используя "select через поверхность" инструмент на правой панели инструментов.
- Программное обеспечение ARAMIS будет генерировать трехмерное наилучшего цилиндра.
- Изображения могут быть циклически через наблюдать, как диаметр сосуда латекса различной.
- Оценка расстояния междудвумя точками
- В разделе "Анализ" на вкладке нажмите на кнопку "точка-точка расстоянии».
- Выберите длину на изображение, которое требуется для проведения анализа, выбрав два очка.
- Изображения могут быть циклически через наблюдать изменение расстояния между двумя точками с течением времени.
6. Представитель Результаты
Стент стойки расширения за пределы стенки сосуда, штаммы, как правило, выше вокруг стента месте. На рисунке 1 приведен пример деформации отображение во время отдачи процесс шар стента, а также основные истории деформации в одной конкретной точке. Черные точки на рисунке 1, являются ориентирами, которые были использованы высокоскоростные камеры для сбора и отслеживания перемещений этих опорных точек на канал. На основании записанных движения опорных точек, программное обеспечение будет использоваться для расчета деформации трубопровода илиНью-Йорк других целевых объектов. Основные деформации, также известный как максимальный основной напряжения, рассчитывается следующим образом:
Ясно, что имплантированный стент привели к неравномерному распределению деформаций на поверхности сосуда. Это может быть объяснено отдачи нагрузку от концов, ограничен латекс канал и сетка структуры стента. Этот штамм поле соответствует начальной стадии стента отдачи, как это определено в красный маркер креста в нижнем изображении на рисунке 1. Основные деформации кривой истории конкретного пункта 10 продемонстрировал различимые этапы имплантации стента. Воздушный шар расширение происходит примерно от 10 до 12 секунд и стента отдачи после дефляции шара происходит между 12 и 14 секунд.
Рисунок 1.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Стерео оптического измерения деформаций поверхности системы, используемые для измерения локальных деформаций на поверхности деформации как внутри и вне плоскости движения без контакта с образцом. Эта система использует два высокоскоростных оптических камер снимать случайных контрастный узор положить на поверхность для построения точных измерений движений каждой точке, с высокой точностью разрешения поверхности штаммов.
Следует отметить, что необходимый контрастный рисунок нужно прилипает к поверхности достаточно достаточно, чтобы обеспечить точность измерений. Кроме того, в целевой области образца необходимости быть хорошо освещены, без бликов, для камер различать движения контрастный узор. В противном случае снимки яркого света создаст регионах недействительными данных. Два источника света, на противоположных концах судна латекс, под углом примерно 45 градусов по отношению к трубки рекомендуется. Плоский краской, а нелак для стохастических модель также поможет уменьшить количество бликов.
Здесь мы приведем протокол поверхности деформации измерений с помощью издевались над судном, которое может быть использовано для проверки отображения неоднородной нагрузкой на гетерогенных родного судна. Ex естественных родной исследования суда будут инкубировать в физиологическом растворе для поддержания клеточной активности. Общий черный перо струйных может быть использована для окраски реальной сосудистой, который был использован на бедренной артерии кролика Squire и др. 10. Эта оптическая поверхность измерения деформаций системы могли бы захватить движения опорных точек через прозрачное окно. Поверхность деформаций измерений с помощью бывшего живом родном судов гистологической оценки судов даст больше представление о механизме травмы стентированной артерии. Трехмерных деформаций поверхности показали в этой работе может быть расширено, чтобы получить штамм карту в любом местегетерогенных испытательного образца в том числе его внутренней поверхности, а также по толщине судна путем дальнейшего численного анализа.
Представленные стерео оптические поверхности измерения деформаций системы является одним из самых уникальных методов, которые могут захватить и измерять локальные деформации, наблюдаемые на протяжении всей деформации поверхности, фактически не обращаться к образцу и с высокой точностью как в и вне плоскости движения поверхности. Он был по сравнению с другими системами измерения деформаций, таких как внутрисосудистого ультразвукового исследования (ВСУЗИ) изображений, а также инфляции тест 11,12. Традиционный тест инфляция полезна для получения усредненной деформации вдоль испытание трубопровода 11, однако он не может предоставить трехмерные локальной деформации захвачен оптической поверхности измерения деформации системы в этой работе. ВСУЗИ эластографии 12 может получить двумерные карты штамма по всему сечению сосуда и имеют большойпотенциал для клинического применения. Оптическая система продемонстрировала в этой работе есть свои уникальные преимущества, предоставляя трехмерной деформации поверхности и перемещения на неровных поверхностях, в частности, в результате неправильной формы или неоднородных тел.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Нет конфликта интересов объявлены.
Acknowledgments
Это исследование было частично поддержана NASA Небраска космического Грант и Национальный научный фонд под грант № 0926880.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| ARAMIS Camera System | GOM: Optical Measuring Techniques | ||
| PALMAZ Genesis TRANSHEPATIC BILIARY STENT | Cordis Corporation | PG5910B | Balloon-expandable stent |
| Z-MED Balloon Dilatation Catheter | B. Braun Medical Inc. | PDZ336 | Balloon dilatation catheter |
References
- Fischman, D. L., Leon, M. B., Baim, D. S. A randomized comparison of coronary-stent placement and balloon angioplasty in the treatment of coronary artery disease. Stent Restenosis Study Investigators. N. Engl. J. Med. 331, 496-501 (1994).
- Abul Hasan Muhammad Bashar, T. K. Mechanical Properties of Various Z-Stent Designs: An Endovascular Stent-Grafting Perspective. Artificial Organs. 27, 714-721 (2003).
- Nuutinen, J. uha-P. ekka Mechanical properties and in vitro degradation of bioabsorbable self-expanding braided stents. Journal of Biomaterials Science -- Polymer Edition. , 255-266 (2003).
- C. Schulz, R. A. Coronary stent symmetry and vascular injury determine experimental restenosis. Heart. 83, 462-467 (2000).
- Jiménez, J. M., Davies, P. F. Hemodynamically Driven Stent Strut Design. Annals of Biomedical Engineering. 1483, (2009).
- Johnston, C. R. The Mechanical Properties of Endovascular Stents: An In Vitro Assessment. Cardiovascular Engineering: An International Journal. 10, 128-135 (2010).
- Mejia, J. uan Evaluation of the effect of stent strut profile on shear stress distribution using statistical moments. Biomedical Engineering Online. , 1-10 (2009).
- ARAMIS User Manual. , GOM mbH. Braunschweig, Germany. (2009).
- GOM mbH. (n.d.). New ARAMIS/PONTOS 12M and HS sensors available. , GOM: Optical Measuring Techniques. Available from: http://www.gom.com/news/history/single/article/new-aramispontos-12m-and-hs-sensors-available.html (2011).
- Chesler, N. C., Thompson-Figueroa, J., Millburne, K.
- de Korte, C. L., Sierevogel, M. J., Mastik, F., Strijder, C., Schaar, J. A., Velema, E., Pasterkamp, G., Serruys, P. W., van der Steen, A. F. W. Identification of Atherosclerotic Plaque Components With Intravascular Ultrasound Elastography In Vivo A Yucatan Pig Study. Circulation. 105, 1627-1630 (2002).
