Name: 容器内ステントの展開中の壁の力学を監視する (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-05-08T12:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 28 s
Description: 学ぶ光学式非接触ひずみ測定システムを用いたステント展開時の血管壁力学評価法。Aramisシステムによる非均一ひずみ分布の可視化が、生体医工学と心血管研究におけるステント設計最適化に貢献します。

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本研究では、米航空宇宙局（NASA）ネブラスカスペースグラント助成番号0926880の下で国立科学財団によって部分的にサポートされていました。

1。ラテックス容器の準備<ol><li>頑丈なワークベンチに固定されているとげのあるホース接続にラテックス容器の両端を固定します。 </li><li>ビューのフィールドを決定するためにラテックス容器の上に関心領域を測定します。ステント試験の対象となる領域は有刺鉄線ホースコネクタの間を中心とし、ステント留置領域の外側の株を観察するためにステントの両側に約1インチを含める必要があります。 </li><li> 1有刺鉄線ホースコネクタの外側の端からもラテックス容器のほぼ中央にあるコネクタとの間の中心位置までの距離を記録します。カテーテルまでステントの中心から測定することにより、カテーテル上の距離を変換します。その後、マーカーの付いたカテーテルをマークします。 </li><li>とげのあるホースコネクタからラテックス容器を取り外します。 </li><li>白と黒のスプレー塗料の確率パターンと関心のある領域を噴霧またはマークすることによって、ラテックス容器を準備します。永久的なマーカーを用いたランダムドットの関心領域。小さいサンプルと細かい確率パターンが必要になります。 </li></ol> ARAMISシステムの2 in vitroの試験システムとキャリブレーション<ol><li>ステップ1で測定された関心領域よりも若干大きいのキャリブレーションパネルを選択します。 </li><li>興味のあるエリアで有刺鉄線ホースコネクタ間のキャリブレーションパネルを配置し、関心領域がよく点灯していることを確認してください。 </li><li>二台のカメラ、サンプルからの距離や、選択したキャリブレーションパネルに基づいて、カメラの高さとの間の距離を調整します。各キャリブレーションパネルは異なりますのでARAMISのユーザマニュアルは、これらの距離を決定するために相談する必要があります。 </li><li> &quot;新規プロジェクト&quot;、次に &quot;ファイル&quot;を選択してARAMISで新しいプロジェクトを開きます。次の &quot;センサー&quot;タブをクリックし、 &quot;キャリブレーション&quot;を選択し、 &quot;フルキャリブレーション&quot;。 </li><li> ARAMISソフトウェアは、tをキャリブレーションする手順を通してユーザーを歩いていく<html>彼のカメラ。 </li><li>完全に開いてレンズの絞りを使用すると、カメラにセットスクリューを緩めて、レンズを回転させることにより、キャリブレーションパネルでカメラの焦点を合わせる。一度集中し、セットスクリューを締めと絞りを閉じます。 </li><li>キャリブレーションプロセスの最初の画像になります。画像は、コンピュータの画面に焦点を当てされるまで、コンピュータ上のデモに従ってキャリブレーションパネルを変位または回転させます。 2枚目の画像を。キャリブレーション画像の残りのために、このプロセスを繰り返します。 </li><li>一度キャリブレーション画像のすべてが取られ、ARAMIS画像解析ソフトウェアは、キャリブレーションの設定を計算します。キャリブレーション偏差が0.04より大きい場合のキャリブレーションプロセスが繰り返されるべきである。カメラのフォーカスやカメラ間の距離に行われたすべての調整は、校正プロセスvoidをレンダリングします。 </li><li>キャリブレーションパネルを取り外し、有刺鉄線ホースコネクタに戻って塗装ラテックス容器を置きます。 </li></ol>過剰なバックグラウンドノイズを回避するためにタイトル &quot;&gt; 3。プリテスト<ol><li>テストのために望まれている1秒あたりのフレーム数を決定します。毎秒増加したフレームは、より均一なひずみの結果を生成します。 </li><li>毎秒1未満のフレームにシャッタースピードを調整しない赤は、画像に表示されないようにします。 </li><li> 5枚を取る。 </li><li>画像系列上のポイントを開始し、テストを計算に追加します。 </li><li> &quot;CTRL&quot;を押しながら、バックグラウンドノイズを観察する試料の中心をクリックします。プリテストノイズがmicrostrain 75を超えている場合は、キャリブレーションプロセスをやり直す必要があります。 </li></ol> 4。ステント配置<ol><li>テスト中に取るように所望の画像の量を選択します。 200枚は、ステントの拡張のために十分であろう。 </li><li>徐々にラテックス容器内にカテーテルを挿入し、それが中央の位置に達するまで、ステント挿入を案内するカテーテル上のマーカーインジケータを使用します。 </li><li> ARAMISで画像を撮影開始します。 </li><li>バルーン拡張型ステントでは、徐々にバルーンが完全に展開されるまで、ステント拡張するバルーンの圧力を増加し、次に徐々にゼロにバルーンの圧力を減少させ、バルーンが収縮し、カテーテルと一緒に撤回されています。 </li><li>ステントが完全に展開されるまで自己拡張型ステントでは、徐々にシースを除去してから、徐々にカテーテルを撤回。 </li></ol> 5。画像解析<ol><li> 容器上の特定の点のひずみ履歴 <ol><li>興味のある領域に &quot;Ctrl&quot;キーを押しながらクリックして、ステージのポイントを作成します。 </li><li> X、Y、XY、主要なひずみ、マイナー株またはミーゼスひずみで必要に応じて、すなわち株である株の種類を選択します。 </li><li>右下隅にあるプロットは、テストの期間に​​わたって選択された時点で歪みが表示されます。 </li></ol></li><li> 船舶の特定のパスに沿って空間的な歪み <ol><li> CR&quot;セクション&quot;タブをクリックして多段ポイントラインをeateし、 &quot;セクションを作成&quot;。 YのX軸に画像の平行のラインを選択してはゼロに等しくなります。これはラインのステージポイントの数を作成します。 </li><li>多段の行が作成された後に下の隅にあるプロットは、1プロット上の一連の行が表示されます。各行には、セクションの長さに沿って時間内の1つのインスタンスのひずみを表しています。 </li></ol></li><li> 容器の膨張率と半径を分析するための最適なシリンダーを作成する <ol><li>上部のツール·バーにして、 &quot;最適なシリンダー&quot;を &quot;プリミティブ&quot;を選択してください。 </li><li>右側のツールバーにある &quot;表面を介して選択し、&quot;ツールを使用して、イメージの小さなセクションを選択します。 </li><li> ARAMISソフトウェアは、三次元ベストフィットシリンダーを生成します。 </li><li>画像はその後ラテックス容器の直径が変動する様子を観察することを通じて、循環することができます。 </li></ol></li><li> 間の距離を評価する二つの点<ol><li> &quot;分析&quot;タブの下に &quot;距離をポイントツーポイント&quot;をクリックします。 </li><li>二つの点を選択することにより、分析のために望まれている画像上の長さを選択します。 </li><li>画像は、その後時間をかけて2点間の距離の変化を観察することを通じて、循環することができます。 </li></ol></li></ol> 6。代表的な結果ステントストラットが血管壁を外側に展開し、株は一般的にステント位置の周りに高くなります。 図1つの特定の時点ではバルーン拡張型ステントと同様に、主要なひずみ履歴の反動プロセスの間にひずみマッピングの例です。 図1の黒い点は、導管にこれらの基準点の変位をキャプチャし、追跡するために高速カメラで使用された基準点である。基準点の記録の動きに基づいて、ソフトウェアは次に導管の株または計算するために使用されます。ニューヨークの他のターゲットオブジェクト。また、最大主ひずみと呼ばれる主要な株は、次のように計算されます。 <img alt="式（1）" src="/files/ftp_upload/3945/3945eq1.jpg" />それが移植されたステントは、血管の表面に不均一なひずみ分布につながったことは明らかである。これは、両端に制約のあるラテックス管とステントの網目構造からの反動の負荷によって説明することができます。この歪場は、 図1の一番下の画像に赤い十字マーカーによって識別されたステントリコイル、初期の段階に対応しています。特定のポイント10の主要なひずみ履歴曲線は、ステントの区別の段階を示した。バルーン拡張はバルーンのデフレーション後約10秒から12秒とステント反動から12と14秒の間で発生する発生します。 <img alt="図1" src="/files/ftp_upload/3945/3945fig1.jpg" /> 図1。 </strong&gt;実験装置（上）、ステント管面上の不均一ひずみ分布（中央）、ポイント10（下）における主要なひずみ履歴。

<ol><li>Fischman, D. L., Leon, M. B., Baim, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+randomized+comparison+of+coronary-stent+placement+and+balloon+angioplasty+in+the+treatment+of+coronary+artery+disease.+Stent+Restenosis+Study+Investigators%5BTitle%5D)+AND+%22N.+Engl.+J.+Med%22%5BJournal%5D)">A randomized comparison of coronary-stent placement and balloon angioplasty in the treatment of coronary artery disease. Stent Restenosis Study Investigators.</a> N. Engl. J. Med. 331, 496-501 (1994).</li>
<li>Abul Hasan Muhammad Bashar, T. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical+Properties+of+Various+Z-Stent+Designs%3A+An+Endovascular+Stent-Grafting+Perspective%5BTitle%5D)+AND+%22Artificial+Organs%22%5BJournal%5D)">Mechanical Properties of Various Z-Stent Designs: An Endovascular Stent-Grafting Perspective.</a> Artificial Organs. 27, 714-721 (2003).</li>
<li>Nuutinen, J. uha-P. ekka <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical+properties+and+in+vitro+degradation+of+bioabsorbable+self-expanding+braided+stents%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomaterials+Science+--+Polymer+Edition%22%5BJournal%5D)">Mechanical properties and in vitro degradation of bioabsorbable self-expanding braided stents.</a> Journal of Biomaterials Science -- Polymer Edition. , 255-266 (2003).</li>
<li>C. Schulz, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Coronary+stent+symmetry+and+vascular+injury+determine+experimental+restenosis%5BTitle%5D)+AND+%22Heart%22%5BJournal%5D)">Coronary stent symmetry and vascular injury determine experimental restenosis.</a> Heart. 83, 462-467 (2000).</li>
<li>Jiménez, J. M., Davies, P. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hemodynamically+Driven+Stent+Strut+Design%5BTitle%5D)+AND+%22Annals+of+Biomedical+Engineering%22%5BJournal%5D)">Hemodynamically Driven Stent Strut Design.</a> Annals of Biomedical Engineering. 1483, (2009).</li>
<li>Johnston, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Mechanical+Properties+of+Endovascular+Stents%3A+An+In+Vitro+Assessment%5BTitle%5D)+AND+%22Cardiovascular+Engineering%3A+An+International+Journal%22%5BJournal%5D)">The Mechanical Properties of Endovascular Stents: An In Vitro Assessment.</a> Cardiovascular Engineering: An International Journal. 10, 128-135 (2010).</li>
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<li>Chesler, N. C., Thompson-Figueroa, J., Millburne, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurements+of+Mouse+Pulmonary+Biomechanics%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomechanical+Engineering%22%5BJournal%5D)">Measurements of Mouse Pulmonary Biomechanics.</a> Journal of Biomechanical Engineering. 126, 309-314 (2004).</li>
<li>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. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Identification+of+Atherosclerotic+Plaque+Components+With+Intravascular+Ultrasound+Elastography+In+Vivo+A+Yucatan+Pig+Study%5BTitle%5D)+AND+%22Circulation%22%5BJournal%5D)">Identification of Atherosclerotic Plaque Components With Intravascular Ultrasound Elastography In Vivo A Yucatan Pig Study.</a> Circulation. 105, 1627-1630 (2002).</li>
</ol>

利害の衝突が宣言されません。

ステレオ光学面のひずみ測定システムは、試料に接触することなく両方のインとアウトの平面運動のために変形し、表面上の局所ひずみを測定するために使用されています。このシステムは、表面の株を解決するための高精度で、各点の動きの正確な測定を構築するために表面に置いてランダム対照的なパターンの写真を撮るために2つの高速光学カメラを使用しています。 これは必須では対照的なパターンは、正確な測定を提供するために十分に十分な表面への付着を必要とすることに留意すべきである。さらに、標的サンプルエリアでは、まぶしさせずに、よく点灯するカメラ用の対照的なパターンの動きを区別する必要があります。それ以外の場合は、キャプチャされたグレア画像がvoidデータ領域を作成します。チューブに対して45度の角度で約で角度ラテックス容器の両端にある光源は、推奨されます。フラットスプレー式塗料ではなく、確率パターンの光沢塗装はまた、グレアの量を減らすのに役立ちます。 ここでは、異種のネイティブ容器に不均一なひずみマッピングをテストするために使用することができるモック容...

<table border="1"><tbody><tr><td> 使用する機器 </td><td> 会社 </td><td> カタログ番号 </td><td> コメント </td></tr><tr><td> ARAMISカメラシステム</td><td> GOM：光測定技術</td><td></td><td></td></tr><tr><td> PALMAZジェネシス肝胆管ステント</td><td>コー​​ディス</td><td> PG5910B </td><td>バルーン拡張ステント</td></tr><tr><td> Z-MEDバルーン拡張カテーテル</td><td> B. Braunはメディカル株式会社</td><td> PDZ336 </td><td>バルーン拡張カテーテル</td></tr></tbody></table>

容器内ステントの展開中の壁の力学を監視する

Monitoring the Wall Mechanics During Stent Deployment in a Vessel

臨床試験は、様々なステントのデザイン1の別の再狭窄率を報告している。それは動脈壁にステント誘起歪の濃度が再狭窄2-7を開始する組織損傷につながることが推測されています。この仮説は、ステント移植後動脈の非均一ひずみ分布の優れた数量化を含む更な​​る調査が必要である。ステント動脈の非接触面のひずみ測定法は、この作品で提示されます。 ARAMISステレオ光学面のひずみ計測システムは、各基準点の動きをキャプチャするために2つの光高速カメラを使用しており、変形表面8,9を介して三次元の株を解決します。メッシュステントは、その外表面に噴霧または描かれたランダム対照的なパターンでラテックス容器にデプロイされると、表面のひずみは変形のあらゆる瞬間に記録されます。計算されたひずみ分布は、その後、LOを理解するために使用することができますCALの病変の応答は、計算モデルを検証し、in vivoでの研究の更なるための仮説を定式化する。

ステントによって誘発される動脈のひずみ分布は、光学面のひずみ計測システムを用いて特徴付けられる。この可視化技術は、ホスト容器にステント移植の影響への洞察を得るために使用されています。

臨床試験では、さまざまなステント設計によって再狭窄率が異なることが報告されている1。ステントによって生じる...へのひずみ集中が、

本実験では、非接触ひずみ測定装置を用いて、模擬動脈におけるステント誘発性の不均一ひずみをモニタリングし、キャプチャします。まず、ステント拡張環境に合わせて模擬血管を準備します。Aramisソフトウェアシステムの校正後、ステントを拡張し、模擬血管の変形をキャプチャします。模擬血管の1つの軸方向経路に沿った、ステントによって誘発される歪みの解析結果を示します。これにより、模擬血管におけるステント誘発歪みの分布が不均一であることがわかります。歪みゲージなどの他の歪み測定法と比較して、ARAMISカメラシステムの主な利点は、非接触での歪み測定が可能であることです。このプロトコルでは、aramisシステムの校正方法と、それに伴うサンプルの解析について解説します。この手法により、スタンドの拡張による歪み分布に関する知見を得ることができます。また、衝撃波発生時のヘッド上のストリングや、引張状態にある鋼棒上のストリングなど、他のシステムにも適用可能です。まず、ラテックス製容器の両端を、頑丈なワークベンチに固定したホースニップルに接続します。ステント試験の場合、関心領域をホースニップルの中心間に配置し、ステントの両側に約1インチの余裕を持たせてください。ステント留置領域外の歪みを観察するために、ラテックス製容器の関心領域を測定し、視野を決定します。次に、一方のバーブ付きホースコネクタの外縁から、コネクタ間の中心位置までの距離を記録します。ステントの中心からカテーテルに沿って上方へ測定し、その距離をカテーテル上に転記します。その後、マーカーでカテーテルに印を付けます。次に、バーブホースコネクタからラテックス容器を取り外します。関心領域に白と黒のスプレー塗料をランダムなパターンで吹き付けるか、またはランダムなドットを書き込むことで、ラテックス容器を準備します。油性マーカーを使用して、関心領域よりもわずかに大きいキャリブレーションパネルを選択します。次に、関心領域にあるバーブ付きホースコネクタの間にキャリブレーションパネルを配置します。関心領域が十分に照らされていることを確認してください。ここで、2台のカメラ間の距離、サンプルからの距離、およびカメラの高さを調整します。Aramisで新しいプロジェクトを開くには、[file]を選択し、[new project]をクリックします。次に、「センサー」タブをクリックし、「キャリブレーション」を選択します。その後、RMSソフトウェアによるカメラのキャリブレーション手順を進めるため、「フルキャリブレーション」を選択してください。レンズの絞りを全開にした状態で、カメラのセットスクリューを緩めてレンズを回転させ、キャリブレーションパネルにピントを合わせます。ピントが合ったら、セットスクリューを締め直し、絞りを閉じます。校正プロセスの1枚目の画像を撮影します。コンピュータの画面上で画像にピントが合うまで、コンピュータ上のデモンストレーションに従って校正パネルを移動させます。その後、2枚目の画像を撮影します。残りのキャリブレーション画像についても、この操作を繰り返します。すべてのキャリブレーション画像の撮影が完了すると、RM Sイメージング解析ソフトウェアがキャリブレーション設定を算出します。キャリブレーションの偏差が 0.04 未満であれば、キャリブレーションパネルを取り外し、塗装したラテックス容器をバーブホースに再度取り付けてください。フレーム数を増やすことでより均一なひずみ結果が得られるため、コネクタの撮影を行います。試験における1秒あたりのフレーム数を決定してください。また、シャッタースピードを1秒あたり1フレーム未満に調整してください。画像内の赤色を最小限に抑えるために、5枚の画像を撮影し、画像シリーズに開始点を追加して、controlキーを押しながらテストを計算します。サンプルの中心をクリックして、バックグラウンドノイズを確認してください。プリテストのノイズが75 µsを超える場合は、ドレインを行ってください。キャリブレーションプロセスを繰り返します。テスト中に撮影したい画像数を選択し、ステント展開の準備をします。ステント拡張には200枚の画像で十分です。カテーテルをラテックス血管にゆっくりと挿入します。カテーテルのマーカー指標を使用して、ステントを中心位置まで誘導して挿入します。バルーン拡張型ステントのAAMIによる撮像を開始します。バルーンが完全に拡張するまで、徐々に圧力を上げてステントを拡張させます。その後、バルーンの圧力を徐々にゼロまで下げてバルーンを収縮させ、カテーテルと共に自己拡張性ステントから引き抜きます。ステントが完全に拡張するまで、徐々にシースを抜去します。次に、カテーテルを徐々に後退させ、血管上の特定の一点における歪み履歴を算出します。まず、Ctrlキーを押しながら関心領域をクリックし、ステージポイントを作成します。次に、歪みのタイプを選択すると、血管の特定の経路に沿った空間的歪みについて、試験期間中のその点における歪みがプロットされます。「Sections」タブをクリックして「Create Section」を選択し、マルチステージ・ポイントラインを作成します。画像上で、y = 0 の X 軸に平行な線を選択してください。これにより、直線上に複数のステージポイントが作成され、1つのプロットに一連の線が表示されます。各線は、セクションの長さに沿ったある時点での歪みを示しています。血管の拡張率と半径を分析するには、上部ツールバーで「best fit cylinder」を作成し、「primitives」を選択して「best fit cylinder」を選択します。「select through surface」ツールを使用して、画像の一部分を指定し、ソフトウェアに3次元の最適合円柱を生成させます。これらの適合円柱の画像を順に確認し、ラテックス製血管の直径の変化を観察してください。分析（analysis）タブで2点間の距離を評価するには、点間距離（point to point distance）をクリックします。次に、解析したい画像上の長さを指定するために、2つの点を選択します。その後、画像を順に切り替えて、2点間の距離が時間経過とともにどのように変化するかを観察します。本実験では、バルーン拡張型ステントのリコイルプロセスにおける歪みマッピングおよび主要な歪み履歴を実証します。ステントのストラットが血管壁を外側に拡張させる特定の時点で、高速カメラを用いてコンジット上の黒色のリファレンスポイントの変位をキャプチャし、追跡しました。記録されたリファレンスポイントの動きに基づき、ソフトウェアによってコンジットまたはその他の標的物の歪みを算出しました。明らかに、ステントの留置は血管表面に不均一なひずみ分布をもたらしました。さらに、特定の点10における主ひずみの履歴曲線は、ステント留置の明確な段階を示しました。バルーン拡張はおよそ10秒から12秒までに行われ、バルーンの脱気に伴うステントのリコイルは12秒から14秒の間に起こります。最終習得済み。この手法は2時間で実施可能です。キャリブレーションプロセスを正しく完了させてください。

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Research

JoVE Journal

Bioengineering

バイオエンジニアリング（生体工学）

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内皮細胞捕捉および保持のための強磁性ベアメタルステント

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アンジオテンシンII誘発腹部大動脈瘤のマウスモデルにおける中心静脈カテーテルによる薬物治療と3D超音波によるモニタリング

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