Name: 支架内再狭窄的影像:一种廉价的，可靠，快速的临床前模型 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2009-09-14T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 46 s
Description: 了解使用光学相干断层扫描技术在大鼠模型中进行支架植入和活体成像的方法，以研究支架内再狭窄的发展机制。该临床前模型廉价、可靠且快速，有助于深入理解血管再狭窄病理过程并改进心血管介入治疗策略。

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

基金 
本研究得到了美国加利福尼亚州斯坦福市斯坦福大学医学院心胸外科福克研究基金的支持。Tobias Deuse 获得了德国心脏病学会研究基金的资助。Sonja Schrepfer 收到了德国研究基金会（DFG）（SCHR992/2-1）的研究资助。

主动脉支架置入
<ol>
 <li>从 Harlan 公司（美国印第安纳州印第安纳波利斯）购买体重为 550–600 g 的雄性 Sprague-Dawley 大鼠。在常规条件下饲养大鼠，自由摄取标准大鼠饲料和饮水。</li>
 <li>使用异氟烷（2%）和氯胺酮（25 mg/kg）对大鼠进行麻醉。在显微镜下进行上腹部正中微小剖腹术，暴露肾下腹主动脉。</li>
 <li>从肾动脉水平至分叉处，游离腹主动脉周围组织。注意：无需将主动脉与下腔静脉（IVC）分离。</li>
 <li>使用微血管夹阻断主动脉血流。先放置近端血管夹，再放置远端血管夹。</li>
 <li>在主动脉上做一小的横向切口，并用肝素（200 单位）冲洗主动脉。</li>
 <li>通过插入 2 法国规格的 Fogarty 动脉取栓导管（Baxter Healthcare，美国伊利诺伊州迪尔菲尔德）来去除主动脉内皮。</li>
 <li>使用长度在 8 mm 至 12 mm、直径在 2.5 mm 至 3 mm 之间的任何人用支架。注意：支架直径不应超过血管直径的 10%，以避免支架植入前后发生狭窄。注意：在同一项研究中不得更换支架长度。</li>
 <li>使用适当的球囊压力释放支架，以达到目标直径。</li>
 <li>使用 9-0 Prolene 缝线（Ethicon，德国诺德施泰特）逐层缝合小主动脉切口。</li>
 <li>使用 4-0 Vicryl 连续缝线（Ethicon，德国诺德施泰特）逐层关闭腹部切口。 即使使用了 Vicryl 缝线，皮肤缝线仍应在术后 7–14 天内拆除。</li>
 <li>动物术中接受卡洛芬（6 mg/kg）给药，并在术后 7 天内通过饮水给予安乃近。</li>
</ol>
光学相干断层扫描（OCT）成像
使用M2 OCT成像系统（LightLab Imaging, Inc., Westford, MA, USA）获取OCT图像。ImageWire是一种成像探头，用于将光传递至组织并收集信号。ImageWire包含直径为0.006"（0.15 mm）的光纤核心，置于最大外径为0.019"（0.48 mm）的护套内。
<ol>
 <li>使用异氟烷（2%）和氯胺酮（25 mg/kg）对大鼠进行麻醉。在显微镜下进行正中再次剖腹手术，暴露肾下腹主动脉。</li>
 <li>夹闭近端腹主动脉及双侧髂动脉。</li>
 <li>在腹主动脉远端行横向动脉切开，使用28G导管以1 mL PBS冲洗，插入OCT导管并将其推进至主动脉内。</li>
 <li>以1.0 mm/s的回撤速度进行自动回撤OCT成像。</li>
 <li>以每秒15帧的速度采集图像；图像采用彩色查找表显示，并进行数字存档。</li>
 <li>闭合动脉切口。</li>
 <li>使用4-0 Vicryl连续缝合线（Ethicon, Norderstedt, Germany）缝合腹壁切口； 即使使用Vicryl缝线，皮肤缝线仍需在术后7–14天内拆除。</li>
 <li>支架植入后6周内将达到最大新生内膜形成程度。</li>
</ol>
分析OCT图像
使用 LightLab OCT 成像专有软件并结合大鼠专用界面进行 OCT 测量。
<ol>
 <li>使用OCT成像导丝的反射信号对该系统进行校准，这是该系统的标准校准方法。</li>
 <li>以每1.0 mm为间隔，手动追踪管腔和支架的横截面积（CSA）。</li>
 <li>通过支架CSA减去管腔CSA计算斑块横截面积。将斑块CSA除以支架CSA得到斑块面积百分比（%），并计算平均斑块面积百分比。</li>
</ol>
OCT 技术的验证
OCT结果与组织病理学结果具有良好的相关性（图1）。组织学斑块横截面积（CSA）的计算方法如上所述。组织学显示内膜增生，伴有高密度的梭形细胞，仅见少量单核炎症细胞。6周后，支架被新生内膜肉芽组织完全覆盖，在2.5 mm支架中斑块CSA为1.3±0.4 mm2。
<img src="/files/ftp_upload/1346/1346fig1tmb.jpg" border="0" alt="光学相干断层扫描与组织学比较；包含横截面分析图。" data-altupdatedat="1787630408000"> 图1： 支架植入后6周的光学相干断层扫描（A）和组织学图像（B；放大倍数16倍）。由光学相干断层扫描图像获得的斑块管腔面积（CSA）结果与组织病理学结果高度一致。请<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/1346/1346fig1.jpg">点击此处</a>查看图1的放大版本。

<ol><li>Langeveld, B., Roks, A. J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Commentary%3A+rat+restenosis+models%3A+means+for+thorough+restenosis+research%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+endovascular+therapy%22%5BJournal%5D)">Commentary: rat restenosis models: means for thorough restenosis research.</a> Journal of endovascular therapy. 12 (3), 343-345 (2005).</li>
<li>Roguin, A., Grenadier, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stent-based+percutaneous+coronary+interventions+in+small+coronary+arteries%5BTitle%5D)+AND+%22Acute+Card+Care%22%5BJournal%5D)">Stent-based percutaneous coronary interventions in small coronary arteries.</a> Acute Card Care. 8, 70-74 (2006).</li>
<li>Post, M. J., Waltenberger, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Small+Is+Beautiful%3A+A+Miniature+Stent+Model%5BTitle%5D)+AND+%22Arterioscler.+Thromb.+Vasc.+Biol%22%5BJournal%5D)">Small Is Beautiful: A Miniature Stent Model.</a> Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 27, 701-702 (2007).</li>
<li>Langeveld, B., Roks, A. J. M., Tio, R. A., Boven, A. J. van, Want, J. J. L. vander, Henning, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rat+abdominal+aorta+stenting%3A+a+new+and+reliable+small+animal+model+for+in-stent+restenosis%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+vascular+research%22%5BJournal%5D)">Rat abdominal aorta stenting: a new and reliable small animal model for in-stent restenosis.</a> Journal of vascular research. 41 (5), 377-386 (2004).</li>
<li>Lowe, H. C., Chesterman, C. N., Khachigian, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rat+aortic+stenting%3A+toward+a+simple+model+of+in-stent+restenosis%5BTitle%5D)+AND+%22The+American+journal+of+cardiology%22%5BJournal%5D)">Rat aortic stenting: toward a simple model of in-stent restenosis.</a> The American journal of cardiology. 88 (6), 720-721 (2001).</li>
<li>Groenewegen, R., Harst, R. vander, Roks, R., Buikema, R., Zijlstra, R., Gilst, R. van <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+angiotensin+II+and+angiotensin+II+type+1+receptor+blockade+on+neointimal+formation+after+stent+implantation%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Cardiology%22%5BJournal%5D)">Effects of angiotensin II and angiotensin II type 1 receptor blockade on neointimal formation after stent implantation.</a> International Journal of Cardiology. , (2007).</li>
<li>de Smet, B. J. G. L., Zijlstra, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+look+at+drug+eluting+stents+with+optical+coherence+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22European+Heart+Journal%22%5BJournal%5D)">A look at drug eluting stents with optical coherence tomography.</a> European Heart Journal. 28 (8), 918-919 (2007).</li>
<li>Pinto, T. L., Waksman, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Clinical+applications+of+optical+coherence+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+interventional+cardiology%22%5BJournal%5D)">Clinical applications of optical coherence tomography.</a> Journal of interventional cardiology. 19 (6), 566-573 (2006).</li>
<li>Matsumoto, D., Shite, J., Shinke, T., Otake, H., Tanino, Y., Ogasawara, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neointimal+coverage+of+sirolimus-eluting+stents+at+6-month+follow-up%3A+evaluated+by+optical+coherence+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22European+Heart+Journal%22%5BJournal%5D)">Neointimal coverage of sirolimus-eluting stents at 6-month follow-up: evaluated by optical coherence tomography.</a> European Heart Journal. 28 (8), 961-967 (2007).</li>
<li>Kawase, Y., Suzuki, Y., Ikeno, F., Yoneyama, R., Hoshino, K., Ly, H. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+nonuniform+rotational+distortion+between+mechanical+IVUS+and+OCT+using+a+phantom+model.+Ultrasound+in+medicine+%26amp%3B+biology%5BTitle%5D)+AND+%22%22%5BJournal%5D)">Comparison of nonuniform rotational distortion between mechanical IVUS and OCT using a phantom model. Ultrasound in medicine &amp; biology.</a> 33 (1), 67-73 (2007).</li>
</ol>

所有大鼠均饲养于斯坦福大学医学中心（Stanford, Ca）的动物护理设施中，在标准的温度、湿度和光照条件下饲养，并可自由获取大鼠饲料和水。本研究符合 实验动物护理和使用的指南 由美国国立卫生研究院（NIH出版物编号85-23，1996年修订版）发布。本研究方案已获斯坦福大学实验动物护理管理小组批准。

尽管兔髂动脉和猪冠状动脉模型是支架植入最常用的模型1，但这些模型需要结合使用放射学和外科设备，动物饲养能力有限，且购买成本较高。大鼠支架模型的局限性在于必须使用专为大鼠设计的支架，金属与动脉的比例导致更严重的血管损伤2，以及血栓形成的人为高发生率3。
大鼠支架模型是一种简单、经济、快速且准确的临床前模型4。继Lowe等人首次报道直接在大鼠腹主动脉植入支架以来5，该模型在评估支架内再狭窄病理生理学方面的可行性与适用性已得到充分证实5,6。大鼠腹主动脉的直径足以允许市售支架充分扩张，同时不破坏血管正常的生理结构。研究表明，在这些大鼠模型中，血栓形成、炎症反应以及平滑肌细胞（SMC）增殖等病理生理机制的发生过程，与兔和猪模型中的表现一致。因此，这些模型能够很好地模拟实际的再狭窄过程。
光学相干断层扫描（OCT）高分辨率成像技术可用于评估内膜增生。其穿透深度仅为1.5–2 mm，但分辨率比血管内超声（IVUS）高一个数量级7,8。多项比较OCT与IVUS的研究得出结论：目前OCT是评估支架植入后新生内膜增生的首选技术8–10。尤其是在血管直径较小的小型动物中，OCT的高分辨率使其成为评估再狭窄的最佳成像方式。
总之，本视频表明：（1）大鼠主动脉支架植入术易于实施；（2）大鼠腹主动脉支架植入适用于测试 commercially manufactured 支架；（3）OCT 成像是一种准确且精密的技术，可用于支架内再狭窄的长期监测。

支架内再狭窄成像：一种经济、可靠且快速的临床前模型

Imaging In-Stent Restenosis: An Inexpensive, Reliable, and Rapid Preclinical Model

再狭窄的临床前模型对于揭示导致支架内再狭窄的病理生理过程，以及优化现有和未来的药物洗脱支架至关重要。
大鼠中可获得多种抗体以及转基因和基因敲除品系。因此，建立大鼠支架内再狭窄模型将便于开展病理生物学和病理生理学研究。
在本视频中，我们将介绍一种适用于高通量支架研究的大鼠支架模型的完整操作流程及注意事项。我们将展示支架植入的手术过程，并采用最精密的光学相干断层成像技术（OCT）来评估支架内再狭窄情况。该技术在评估斑块横截面积（CSA）方面具有高精度，且与组织学切片结果具有良好的相关性，而组织学切片需要特殊且耗时的包埋和切片技术。此外，OCT成像可实现对同一只动物体内支架内再狭窄发展过程的纵向动态监测，而组织学方法仅能提供单时间点的观察结果。

本视频展示了如何使用一种临床前廉价且可靠的模型来研究支架内再狭窄发展的病理生物学和病理生理学过程。同时演示了利用光学相干断层扫描（OCT）进行体内纵向实时监测以及OCT图像的分析方法。

支架内再狭窄的病理生理过程研究及现有和新型治疗方法的优化，离不开再狭窄的临床前模型。

您好，我是来自斯坦福大学干细胞移植与移植免疫学实验室的 Dr. Schwab。我是 Dr. Dee，我在中央大学心胸外科系工作。我是来自斯坦福大学心血管医学科的Dr. Keno。今天我们将向您展示一种用于状态植入事件的手术流程。我们还将演示光学相干断层扫描（OCT）作为一种活体成像的新技术。我们在实验室中使用这种经济、可靠且快速的临床前模型来研究支架内狭窄的发生发展。现在让我们开始。首先，通过向注射枪内注入10毫升生理盐水并排尽空气，然后锁定，以完成支架的准备工作。接下来，连接支架导管和推送装置。当支架准备就绪后，使用异氟烷麻醉雄性Sprague Dawley大鼠，并进行上腹正中切口开腹手术，以暴露肾下腹主动脉。以下步骤均在显微镜下进行。从肾动脉水平向下至分叉处，将腹主动脉从周围组织中分离出来。需要注意的是，无需将主动脉从下腔静脉中分离。使用微型夹钳阻断主动脉血流，应先放置近端夹钳。随后在远端夹闭侧，分别夹闭各个分支。接下来，于靠近近端夹闭处但保持一定距离的位置做一小横切口，打开主动脉，并用肝素冲洗。主动脉打开后，通过插入一根2 French Fogarty动脉取栓导管来回通过，以去除主动脉内皮。取下支架的塑料帽，将支架置入主动脉位置并释放。在同一项研究中不应更换支架长度，根据所用支架的类型，施加适当的球囊压力以达到目标直径。为避免支架前后狭窄，支架直径不应超过血管直径的10%。支架释放后，用肝素冲洗。支架置入完成后，将显微镜视野切换至 10 倍放大倍数。使用 9-0 连续普罗林缝线关闭小的主动脉切口。最后，松开血管夹，采用三针 0 号薇乔连续缝线逐层关闭腹部切口。开始光学相干断层扫描成像时，需进行正中再次开腹手术，暴露肾下腹主动脉，夹闭近端主动脉及双侧髂动脉。随后，行横断主动脉切开术。接下来，插入OCT导管并将其向前推进至主动脉内。现在光线正从近端向远端移动，您看这里就能清楚地看到。是的，是的，您能看到这个现象。哦，这非常有趣。插入导管后，现在可以开始OCT成像。用生理盐水冲洗主动脉，并进行自动回撤。OCT成像以每秒1毫米的回撤速度进行。以每秒15帧的速度采集图像。采集的图像使用彩色查找表显示，并进行数字存档。图像采集完成后，使用9.0普罗琳连续缝合关闭动脉切口。最后，使用3-0号薇乔线连续缝合关闭腹部切口。在获取OCT图像后，我们可以使用基于大鼠界面的LightLab OCT成像专用软件开始图像分析。首先，将系统校准至OCT成像导丝的反射信号。接下来，以1毫米为间隔，手动追踪管腔和支架的横截面积以进行计算。斑块横截面积通过支架横截面积减去管腔横截面积得到。斑块面积百分比通过斑块横截面积除以支架横截面积计算得出。OCT 结果与组织病理学的组织斑块具有良好的相关性。横截面积的计算方法如前所述。支架植入后六周的组织学结果显示存在内膜增生，表现为高密度的纺锤形细胞，仅见少数单核细胞炎症。六周后的细胞，支架已完全被新生内膜颗粒组织覆盖，2.5毫米支架内的斑块横截面积为1.3 ± 0.4平方毫米。我们刚刚向您展示了如何将人类支架植入我们订购的模型中，并且介绍了OCT细胞可靠的方法，用于在体内监测狭窄的发展情况。进行此操作时，务必使用重量超过500克的猪心，使其腹部主动脉的直径与人类冠状动脉相匹配，从而与支架尺寸相符。注意避免“罐实验室现象”（can lab phenomenon）以及血管损伤性支架释放。以上即为全部要点。非常感谢您的观看，祝您的实验顺利成功。

imaging-stent-restenosis-an-inexpensive-reliable-rapid-preclinical

Research

科研

JoVE Journal

Biology

生物学

支架内再狭窄的影像：一种廉价的，可靠，快速的临床前模型

本视频展示了一种利用免疫缺陷大鼠模型中的人体血管（IMA）研究支架植入后内膜增生发展的模型。...

人内乳动脉（IMA）移植与支架植入：研究支架内再狭窄发生的人体模型

采用光学表面应变测量系统来表征支架植入引起的动脉应变分布。该可视化技术用于深入了解支架植入对宿主血管的影响。...

监测血管内支架置入过程中的管壁力学变化

本文描述了一种小鼠颈动脉支架植入模型。与其他类似方法相比，该手术操作极为快速、简便且易于实施，能够方便地研究血管壁对不同药物洗脱支架的反应以及再狭窄的分子机制。...

用于研究再狭窄的颈动脉支架植入小鼠模型

冠状动脉血流储备（CFR）可用于评估心肌氧耗量及心血管风险。本研究建立了一种逐步的经胸多普勒超声心动图（TTDE）方法，用于在主动脉缩窄所致实验性压力超负荷条件下，对小鼠冠状动脉血流储备（CFR）变化进行纵向监测。...

基于超声的冠状动脉血流与冠状动脉血流储备评估：小鼠压力超负荷模型的应用

心血管手术（如搭桥手术、血管成形术或支架植入术）后发生的再狭窄是一个严重影响手术长期效果的重要问题。理想的治疗方法应在抑制血管平滑肌细胞（VSMC）增殖的同时，促进内皮层的再生。本文介绍了一种可在体内同时评估VSMC增殖和内皮功能的模型。...

小鼠主动脉压榨损伤：一种高效的 体内 平滑肌细胞增殖与内皮功能研究模型

我们介绍一种新颖、经济高效且简便的经皮输送三维打印冠状动脉植入物的技术，用于构建闭胸猪缺血性心脏病模型。该技术采用母子延长导管固定植入物，成功率高。...

用于猪缺血性心脏病模型中3D打印冠状动脉狭窄植入物经皮植入的新方法

本方案描述了通过股动脉入路，将人冠状动脉支架植入载脂蛋白E基因敲除（apoE-/-）背景大鼠腹主动脉的方法。与其他动物模型相比，小鼠模型具有通量高、可重复性强、操作和饲养简便，以及分子标志物资源广泛等优势。...

通过股动脉入路将人用尺寸冠状动脉支架植入大鼠腹主动脉

本方案描述了一种用于猪升主动脉缩窄的微创外科手术方法。...

一种猪主动脉瓣狭窄的微创模型

在本视频中，我们演示如何在不使用等离子体键合的情况下使用神经元微流控装置。...

非等离子体键合PDMS用于低成本微流控器件的制备

分析型超速离心机（AUC）样品池用于盛装样品和参考缓冲液，在实验过程中暴露于高真空环境，并以高达 60,000 rpm 的转子速度运行。本视频将演示组装、加样和校准这一 AUC...

分析型超速离心机样品池的组装、装载与校准

了解使用光学相干断层扫描技术在大鼠模型中进行支架植入和活体成像的方法，以研究支架内再狭窄的发展机制。该临床前模型廉价、可靠且快速，有助于深入理解血管再狭窄病理过程并改进心血管介入治疗策略。

支架内再狭窄成像：一种经济、可靠且快速的临床前模型

探索更多视频