Reduktion der linksventrikulären Wandspannung und Verbesserung der Funktion in Failing Herzen mit Algisyl-LVR

Das übergeordnete Ziel des folgenden Experiments ist es, patientenspezifische mathematische Modelle zu verwenden, um die Auswirkungen auf den Myofaserstress nach der Injektionstherapie mit einem Alginat-Hydrogel-Algenzell-LVR zu quantifizieren, indem zunächst die linksventrikuläre freie Wand auf halbem Weg zwischen der Spitze und der Basis für die Implantation des Hydrogels identifiziert wird. Injizieren Sie in einem zweiten Schritt 0,3 cm³ des Hydrogels langsam in einer ununterbrochenen Bewegung an 10 bis 19 Stellen entlang der mittelventrikulären Ebene. Dadurch verdickt sich die linksventrikuläre freie Wand.

Anschließend wird ein patientenspezifisches mathematisches Modell des linken Ventrikels unter Verwendung von MRT-Bildern von vor und nach der Injektion erstellt. Um die Auswirkungen der Hydrogel-Injektionstherapie auf den Myofaserstress zu quantifizieren, zeigen die Ergebnisse, dass der ventrikuläre Myofaserstress im Laufe der Zeit durch die Zugabe des Alger CIL LVR-Hydrogels reduziert wird. Der Hauptvorteil dieser Technik gegenüber bestehenden Methoden wie dem Laplaceschen Gesetz zur Abschätzung der Ventrikelwandbelastung besteht darin, dass wir die Faserstruktur der linksventrikulären Wand berücksichtigen und Vorhersagen über Stresskomponenten in lokaler Muskelfaserrichtung treffen können.

Das Verfahren wird von Dr. Swan Lee, einem Postdoktoranden hier in der Abteilung für Chirurgie, demonstriert. Um mit diesem Verfahren zu beginnen, greifen Sie über eine Standard-Sternotomie auf das Herz zu. Während des Eingriffs sollte das Herz weiter schlagen und es ist kein kardiopulmonaler Bypass erforderlich.

Sobald der Zugang zum Herzen geschaffen wurde, identifizieren Sie die freie Wand des linken Ventrikels auf mittlerer ventrikulärer Ebene, die sich auf halbem Weg zwischen der Spitze und der Basis des Herzens befindet. Markieren Sie als Nächstes die Stelle für intramyokardiale Injektionen von Algin-Hydrogel. Nehmen Sie mit einem chirurgischen Marker 10 bis 19 Markierungen entlang einer einzigen Linie im Abstand von einem Zentimeter vor, beginnend an der interseptalen Furche und endend an der postero septalen Furche. Mischen Sie die Algenzell-LVR auf mittlerer ventrikulärer Ebene direkt vor der Anwendung, indem Sie eine sterile Lösung von Natriumalginat mit 2 % Gewicht pro Volumen in 6 % Mannitol mit sterilem Calciumalginat kombinieren, das als unlösliche Partikel suspendiert ist.

Ebenfalls in 4,6% Mannitol die Lösungen fünfmal zwischen zwei Spritzen hin und her schieben, um das alternative Hydrogel zu mischen. Sobald das Hydrogel gründlich gemischt ist, winkeln Sie die Spitze der Spritze an. Um die Injektion der Mischung in den intramyokardialen Raum zu erleichtern, führen Sie die Nadel zwei Minuten nach dem ersten Mischen des Gels in einem 45-Grad-Winkel ein und injizieren Sie 0,3 cm³ der Mischung mit einer Geschwindigkeit von 0,1 cm³ pro Sekunde.

Wenn die Nadel zu irgendeinem Zeitpunkt verstopft ist, entfernen Sie die Nadel und setzen Sie sie wieder ein. Injizieren Sie die Mischung weiterhin an jede Stelle an der Wand des linken Ventrikels, die zuvor kartiert wurde. Jede Spritze enthält ausreichend Hydrogellösung für den Einsatz an vier bis fünf Implantatstellen.

Je nach Größe des linken Ventrikels können bis zu fünf Hydrogelpräparate erforderlich sein. Um mit der Digitalisierung des linken Ventrikels für die Analyse zu beginnen, erhalten Sie zunächst die Kurz- und Langachsen-MRTs mit Bildern des linken Ventrikels mit der frei verfügbaren Software, dem Neevus Lab und seiner Objektbibliothek zur Kontursegmentierung. Digitalisieren Sie die endokardiale Oberfläche und die epikardiale Oberfläche des linken Ventrikels, konturieren Sie die endokardialen und epikardialen Grenzen, die in den Kurzachsen- und Längsachsenansichten der MRTs mit dem linken Ventrikel zu finden sind.

Die Punkte des Epikards und des Endokards werden dann automatisch im 3D-Raum generiert. Importieren Sie dann die 3D-Punkte in eine kommerziell erhältliche Software, die als Rapid Form bezeichnet wird, mit einer Funktion namens Insert-Import. Geben Sie abschließend die Flächen als initiale Grafiken, Austauschspezifikationen oder IISS-Flächen aus.

Der nächste Schritt in diesem Prozess besteht darin, die IISS-Oberflächen in eine kommerziell erhältliche Software namens True Grid zu importieren, um ein Finite-Elemente-Netz des linken Ventrikels zu erstellen. Füllen Sie mit der True-Grid-Software den Raum zwischen der endokardialen und epikardialen Oberfläche mit einem trilinearen Ziegelelement mit acht Knoten. Im Allgemeinen ein Netz mit etwa 3000 Elementen mit drei Elementen durch die Wand.

Die Dicke ist ausreichend, um den linken Ventrikel zu modellieren, um die linksventrikuläre Belastung unter Verwendung der Finite-Elemente-Methode mit ls zu quantifizieren, Dyna importiert das Eingabedeck als K-Datei aus Truegrid in Closer und intern. Software, die auf Anfrage näher erhältlich ist, weist automatisch die vorgeschriebene Myofaserrichtung in jedem Element als Vektor zu. Schreiben Sie als Nächstes die Randbedingungen und weisen Sie den aus truegrid importierten Elementen das Myokardmaterialmodell zu.

Zuerst wird die Knotenverschiebung an der Basis des linken Ventrikels mit dem Schlüsselwort SPC in Sina auferlegt. Die Knoten im epikardialen Basalring sind fixiert und der Rest der Knoten an der LV-Basis ist darauf beschränkt, sich nur auf der Basalebene zu bewegen. Ordnen Sie anschließend allen Elementen ein konstitutives Gesetz oder eine Spannungszugbeziehung zu, indem Sie das Stichwort Matte mit materieller Identität verwenden.

1 28 in Elaina legen Sie dann Druck als Randbedingungen mit dem Schlüsselwort Load Underscore Segmente auf die Elementoberflächen. Definition der endokardialen Oberfläche. Definieren Sie auch eine Druck-Zeit-Lastkurve mit dem Schlüsselwort define underscore curve, um das Ende der Diastole zu simulieren.

Verschreiben Sie einen Druck, der mit der Zeit schnell auf einen vorgeschriebenen enddiastolischen Druck von 20 Millimetern ansteigt. Quecksilber. Der Druck wird am Ende konstant gehalten. Der diastolische Druck und genügend Zeit werden dann gelassen, damit der linke Ventrikel den Steady State erreicht.

Simulieren Sie als Nächstes das Ende der Systole, indem Sie einen Druck verschreiben, der mit der Zeit vom diastolischen Endzustand bis zu einem vorgeschriebenen systolischen Enddruck von 125 Millimetern schnell ansteigt. Quecksilber wird erreicht. Der Druck wird konstant auf dem systolischen Druck gehalten und es wird dann genügend Zeit gelassen, damit der linke Ventrikel einen stabilen Zustand erreicht.

Importieren Sie dann das fertige Eingabedeck in den kommerziellen Finite-Elemente-Solver LS dyna, um die ventrikulären Wandspannungen und das Volumen der linken Ventrikelhöhle am Ende der Diastole und am Ende der Systole zu berechnen, passen Sie schließlich die Materialparameter an, die die passive Steifigkeit und die Kontraktilität des Myokards widerspiegeln. Fahren Sie mit der Anpassung fort, bis das berechnete LV-Kavitätenvolumen übereinstimmt. Das hier gezeigte MRT-gemessene Volumen am Ende der Diastole und am Ende der Systole sind die MRTs zu Studienbeginn und sechs Monate nach der Operation des Herzens eines Patienten, der sich einer LVR-Injektionsbehandlung mit Algizellen unterzogen hat.

Die Pfeile zeigen die Lage des linken Ventrikels des Patienten an und wählen eine drastische Reduzierung der Gesamtgröße des linken Ventrikels, der systolischen und diastolischen Belastungen. Die Verwendung dieses Modells bietet ein Mittel zur quantitativen Messung der ventrikulären Verbesserung nicht-invasiv über die Zeit sechs Monate nach der Injektion. Bei diesem Probanden wurde sowohl eine Verdickung der Ventrikelwand als auch eine dramatische Abnahme der Wandspannung beobachtet, was durch die blaue Farbe angezeigt wird.

Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie eine gute Vorstellung davon haben, wie die LVR-Injektionstherapie von Algizellen durchgeführt wird und wie linksventrikuläre MyFi-Stressverteilungen in vivo mit patientenspezifischer mathematischer Modellierung berechnet werden.