Name: Algisyl-LVRを使っハーツ失敗関数内で左心室壁応力と改善の削減 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-04-08T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 24 s
Description: 学ぶ心不全治療におけるアルジネートヒドロゲル注入療法の効果評価法。MRIを用いた患者特異的数学モデルと有限要素解析により左心室壁応力を定量化し、心筋線維応力の低減と心機能改善を検証する革新的アプローチです。

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

本研究では、国立心臓、肺、血液研究所助成R01-HL-77921と-86400（JMグッチョーネへ）によってサポートされていました。

1。 Algisyl-LVRインプラント手順（ビデオを参照してください） <ol><li> Algisyl-LVR（ローンスターハート株式会社ラグーナヒルズ、カリフォルニア州）は、2つの成分​​からなるカルシウムアルギン酸ヒドロゲルである。のNa +-アルギン酸コンポーネントは、4.6％マンニトールと滅菌水溶液であるとのCa 2 +-アルギン酸コンポーネントは、無菌の4.6％マンニトール溶液（00:27）に懸濁した水不溶性粒子で構成されています。 </li><li>インプラントの配置のための手順は、標準的切開または心臓の鼓動の小さな限定された前方開胸のいずれかを使用して行うことができる。心肺バイパスは手続きは必要ありません。 </li><li>右の使用前に、心筋内注射（00:33）用のシリンジにこれら2つのコンポーネントを組み合わせることにより、Na +非アルギン酸コンポーネントおよびCa +アルギン酸コンポーネントを混在させる。 </li><li> 2分後に、二つの異なるアルギン酸塩タイプが架橋され、​​INJを介してインプラントの準備ができているゲルと心筋における配置を形成するECTION。 </li><li>中途半端なLV頂点とベース（0時44分）の間に半ば心室レベルでLVの自由壁を識別</li><li>半ば心室レベルで前側中隔溝から出発して、約45度の角度で針を挿入し、1途切れない運動（1：15）でAlgisyl-LVRゆっくり（1秒当たり0.1 ml）を0.3ccを注入。 </li><li> postero中隔溝で前側中隔溝から開始と終了、半ば心室レベルに沿って1行で10から19のサイト（円周方向）に注入し（ステップ6）を繰り返します。インプラントの数は、心室、間隔約1cm離れてインプラントのサイズによって決定される。 </li></ol> 2。数理モデルを用いた左心室ストレスの定量化<ol><li> LV壁応力を定量化するために数学的モデリングを使用する前に、人は既に短軸および患者のLVを含む磁気共鳴画像（MRI）の長軸のビューを取得している必要があります。アックイこれらの画像のsitionは、標準的なMRIプロトコル（ 例えば Zhang ら 20）を用いて行うことができる。 </li><li>デジタル化心内膜表面とLVの心外膜面LVの短軸（SA）ビューを含むMR画像から。これは、自由に利用可能なソフトウェアMevisLabで見つかった輪郭セグメンテーションオブジェクト（CSO）ライブラリを使用して行うことができます。 <ol class="lalpha"><li>私たちの研究室では、我々はそのようMevisLabのCSOライブラリで見つかったモジュールに基づいてプログラムを作成した1単に &quot;輪郭&quot; LVを含むMR画像のSAビューで見つかった心内膜と心外膜境界。実際の三次元（3D）空間内の心外膜および心内膜点が自動的にこれらの輪郭から生成される。 </li></ol></li><li>商用ソフトウェアにステップ2から3Dポイントをインポートし、Rapidformは（INUSテクノロジー株式会社、サニーベール、カリフォルニア州）、初期グラフィックExchangeのLVの心外膜と心内膜の表面を作成する仕様（IGES）形式。 Rapidformは、これらのIGESサーフェスの作成に使用手順は次のとおりです。 <ol class="lalpha"><li>挿入/インポート。 </li><li>ポリゴンメッシュを作成します。 </li><li>出力サーフェスをIGES。 </li></ol></li><li> LVのFEメッシュを作成するためにTrueGrid商用ソフトウェアにIGESサーフェスをインポートします。 <ol class="lalpha"><li> 8ノードトリリニアレンガの要素と心内膜と心外膜面との間の空間を満たす。一般的に、壁の厚さを介して3つの要素を持つ約3000の要素を含むメッシュLV 21をモデル化するのに十分である。 </li><li>これが完了すると、FEソルバーLS-DYNA（LSTC、リバモア、カリフォルニア州）の入力デッキとしてメッシュをエクスポートします。このプロセスの詳細は、グッチョーネらで見つけることができます23。 </li></ol></li><li> TrueGridからエクスポートされた入力デッキを変更​​し社内ソフトウェア &quot;クローサー&quot;を使用して筋線維方向を割り当てる。クローサーVECとして各要素に筋線維の方向を割り当て地元心外膜接平面に平行であるTorの。このベクターは、ローカル周方向に対して測定された角度で配向される。人間のLVでは、この角度は、心内膜23に心外で-60°から60°までの壁の厚さ全体に直線的に変化させるように設定されています。 </li><li>境界条件を書いて、ステップ5から入力されたデッキの要素に心筋の材料モデルを割り当てる。 <ol class="lalpha"><li> LS-DYNAのキーワード &quot;SPC&quot;とLV基地で節点変位を課す。心外膜-基底リング内のノードは固定されており、LVベースのノードの残りの部分は、唯一の基底面上を移動するように拘束されています。 </li><li> LS-DYNAにおける物質アイデンティティ128キーワード &quot;MAT&quot;を使用して、すべての要素に構成則または前述の応力 - ひずみ関係（ &quot;はじめに&quot;を参照）を割り当てます。 </li><li> &quot;心内膜を構成する元素の表面を定義し、キーワードでの圧力境界条件を課すLOAD_SEGMENTS &quot;。 </li><li>キーワード &quot;DEFINE_CURVE&quot;を使用して圧力 - 時間荷重曲線を定義する。 <ol class="lroman"><li>拡張期の終わりをシミュレートするには、20mmHgの所定の拡張末期圧（EDP）に時間とともに急速に増加圧力を処方。圧力はEDPで一定に保たれ、十分な時間は、その後の定常状態に到達するLVに許可されている。 </li><li>収縮期の終わりをシミュレートするには、125mmHgの所定の収縮末期圧（ESP）が達成されるまで、拡張末期状態から時間とともに急速に増加圧力を処方。圧力は、ESPで一定に保たれ、十分な時間は、その後の定常状態に到達するLVに許可される。 </li></ol></li></ol></li><li>拡張期の終わりと収縮の終了時に心室壁応力とLVのキャビティ容積を計算するために、商用FEソルバーLS-DYNAに完了入力デッキをインポートします。 </li><li>受動的な剛性と心筋国連の収縮を反映した材料パラメータを調整ゴマ計算LVキャビティ容積が拡張期と収縮期の終わりの終わりにMRI測定されたボリュームを一致させます。 </li></ol>

<ol><li>Yin, F. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ventricular+wall+stress%5BTitle%5D)+AND+%22Circ.+Res%22%5BJournal%5D)">Ventricular wall stress.</a> Circ. Res. 49 (4), 829-842 (1981).</li>
<li>Grossman, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cardiac+hypertrophy%3A+useful+adaptation+or+pathologic+process%5BTitle%5D)+AND+%22Am.+J.+Med%22%5BJournal%5D)">Cardiac hypertrophy: useful adaptation or pathologic process.</a> Am. J. Med. 69 (4), 576-584 (1980).</li>
<li>Swynghedauw, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+and+functional+adaptation+of+contractile+proteins+in+cardiac+and+skeletal+muscles%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol.+Rev%22%5BJournal%5D)">Development and functional adaptation of contractile proteins in cardiac and skeletal muscles.</a> Physiol. Rev. 66 (3), 710-771 (1986).</li>
<li>Komuro, I., Kurabayashi, M., Takaku, F., Yazaki, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Expression+ofcellular+oncogenes+in+the+myocardium+during+the+developmental+stage+and+pressure-overloaded+hypertrophy+of+the+rat+heart%5BTitle%5D)+AND+%22Circ.+Res%22%5BJournal%5D)">Expression ofcellular oncogenes in the myocardium during the developmental stage and pressure-overloaded hypertrophy of the rat heart.</a> Circ. Res. 62 (6), 1075-1079 (1988).</li>
<li>Schunkert, H., Dzau, V. J., Tang, S. S., Hirsch, A. T., Apstein, C. S., Lorell, B. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Increased+rat+cardiac+angiotensin+converting+enzyme+activity+and+mRNA+expression+in+pressure+overload+left+ventricular+hypertrophy%3A+effect+on+coronary+resistance%2C+contractility%2C+and+relaxation%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Clin.+Invest%22%5BJournal%5D)">Increased rat cardiac angiotensin converting enzyme activity and mRNA expression in pressure overload left ventricular hypertrophy: effect on coronary resistance, contractility, and relaxation.</a> J. Clin. Invest. 86 (6), 913-920 (1990).</li>
<li>Aikawa, Y., Rohde, L., Plehn, J., Greaves, S. C., Menapace, F., Arnold, M. O., Rouleau, J. L., Pfeffer, M. A., Lee, R. T., Solomon, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Regional+wall+stress+predicts+ventricular+remodeling+after+anteroseptal+myocardial+infarction+in+the+Healing+and+Early+Afterload+Reducing+Trial+%28HEART%29%3A+an+echocardiography-based+structural+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Am.+Heart+J%22%5BJournal%5D)">Regional wall stress predicts ventricular remodeling after anteroseptal myocardial infarction in the Healing and Early Afterload Reducing Trial (HEART): an echocardiography-based structural analysis.</a> Am. Heart J. 141 (2), 234-242 (2001).</li>
<li>Hung, C. L., Verman, A., Uno, H., Shin, S. H., Bourgoun, M., Hassanein, A. H., McMurray, J. J., Velazquez, E. J., Kober, L., Pfeffer, M. A., Solomon, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((VALIANT+investigators.+Longitudinal+and+Circumferential+Strain+Rate%2C+Left+Ventricular+Remodeling%2C+and+Prognosis+After+Myocardial+Infarction%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Coll.+Cardiol%22%5BJournal%5D)">VALIANT investigators. Longitudinal and Circumferential Strain Rate, Left Ventricular Remodeling, and Prognosis After Myocardial Infarction.</a> J. Am. Coll. Cardiol. 56 (22), 1812-1822 (2010).</li>
<li>Mann, D. L., Acker, M. A., Jessup, M., Sabbah, H. N., Starling, R. C., Kubo, S. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Clinical+evaluation+of+the+CorCap+Cardiac+support+device+in+patients+with+dilated+cardiomyopathy%5BTitle%5D)+AND+%22Ann.+Thorac.+Surg%22%5BJournal%5D)">Clinical evaluation of the CorCap Cardiac support device in patients with dilated cardiomyopathy.</a> Ann. Thorac. Surg. 84 (4), 1226-1235 (2007).</li>
<li>Grossi, E. A., Patel, N., Woo, J. Y., Goldberg, J. D., Schwartz, C. F., Subramanian, V., Feldman, T., Bourge, R., Baumgartner, N., Genco, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((for+the+RESTOR-MV+Study+Group.+Outcomes+of+the+RESTOR-MV+trial+%28randomized+evaluation+of+a+surgical+treatment+for+off-pump+repair+of+the+mitral+valve%29%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Coll.+Cardiol%22%5BJournal%5D)">for the RESTOR-MV Study Group. Outcomes of the RESTOR-MV trial (randomized evaluation of a surgical treatment for off-pump repair of the mitral valve).</a> J. Am. Coll. Cardiol. 56 (24), 1984-1993 (2010).</li>
<li>Athanasuleas, C. L., Stanley, A. W. H., Buckberg, G. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Restoration+of+contractile+function+in+the+enlarged+left+ventricle+by+exclusion+of+remodeled+akinetic+anterior+segment%3A+surgical+strategy%2C+myocardial+protection+and+angiographic+results%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Card.+Surg%22%5BJournal%5D)">Restoration of contractile function in the enlarged left ventricle by exclusion of remodeled akinetic anterior segment: surgical strategy, myocardial protection and angiographic results.</a> J. Card. Surg. 13 (6), 418-428 (1998).</li>
<li>Jones, R. H., Velazquez, E. J., Michler, R. E., Sopko, G., Oh, J. K., O'Connor, C. M., Hill, J. A., Menicanti, L., Sadowski, Z., Desvigne-Nickens, P., Rouleau, J. L., Lee, K. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((STICH+Hypothesis+2+Investigators.+Coronary+bypass+surgery+with+or+without+surgical+ventricular+reconstruction%5BTitle%5D)+AND+%22N.+Engl.+J.+Med%22%5BJournal%5D)">STICH Hypothesis 2 Investigators. Coronary bypass surgery with or without surgical ventricular reconstruction.</a> N. Engl. J. Med. 360 (17), 1705-1717 (2009).</li>
<li>Buckberg, G. D., Athanasuleas, C. L., Wechsler, A. S., Beyersdorf, F., Conte, J. V., Strobeck, J. E. The STICH trial unravelled. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBuckberg%2C+GD+%22Eur.+J.+Heart+Fail%22">Eur. J. Heart Fail</a>. 12 (10), 1024-1027 (2010).</li>
<li>Sabbah, H. N., Wang, M., Jiang, A., Ilsar, I., Sabbah, M. S., Helgerson, S., Peterson, R., Tarazona, N., Lee, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Circumferential+mid-ventricular+intramyocardial+injections+of+alginate+hydrogel+improve+left+ventricular+function+and+prevent+progressive+remodeling+in+dogs+with+chronic+heart+failure%5BTitle%5D)+AND+%22Circulation%22%5BJournal%5D)">Circumferential mid-ventricular intramyocardial injections of alginate hydrogel improve left ventricular function and prevent progressive remodeling in dogs with chronic heart failure.</a> Circulation. 120, S912Forthcoming.</li>
<li>Yu, J., Christman, K. L., Chin, E., Sievers, R. E., Saeed, M., Lee, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Restoration+of+left+ventricular+geometry+and+improvement+of+left+ventricular+function+in+a+rodent+model+of+chronic+ischemic+cardiomyopathy%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Thorac.+Cardiovasc.+Surg%22%5BJournal%5D)">Restoration of left ventricular geometry and improvement of left ventricular function in a rodent model of chronic ischemic cardiomyopathy.</a> J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 137 (1), 180-187 (2009).</li>
<li>Lee, R. J., Hinson, A., Helgerson, S., Bauerschmitt, R., Sabbah, H. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polymer-based+restoration+of+left+ventricular+mechanics%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Transplant%22%5BJournal%5D)">Polymer-based restoration of left ventricular mechanics.</a> Cell Transplant. 22 (3), 529-533 (2013).</li>
<li>Huisman, R. M., Elzinga, G., Westerhof, N., Sipkema, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+left+ventricular+wall+stress%5BTitle%5D)+AND+%22Cardiovasc.+Res%22%5BJournal%5D)">Measurement of left ventricular wall stress.</a> Cardiovasc. Res. 14 (3), 142-153 (1980).</li>
<li>Zhang, Z., Tendulkar, A., Sun, K., Saloner, D. A., Wallace, A. W., Ge, L., Guccione, J. M., Ratcliffe, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+the+Young-Laplace+law+and+finite+element+based+calculation+of+ventricular+wall+stress%3A+implications+for+post+infarct+and+surgical+ventricular+remodeling%5BTitle%5D)+AND+%22Ann.+Thorac.+Surg%22%5BJournal%5D)">Comparison of the Young-Laplace law and finite element based calculation of ventricular wall stress: implications for post infarct and surgical ventricular remodeling.</a> Ann. Thorac. Surg. 91 (1), 150-156 (2011).</li>
<li>Guccione, J. M., McCulloch, A. D., Waldman, L. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Passive+material+properties+of+intact+ventricular+myocardium+determined+from+a+cylindrical+model%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biomech.+Eng%22%5BJournal%5D)">Passive material properties of intact ventricular myocardium determined from a cylindrical model.</a> J. Biomech. Eng. 113 (1), 42-55 (1991).</li>
<li>Guccione, J. M., Waldman, L. K., McCulloch, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanics+of+active+contraction+in+cardiac+muscle%3A+Part+II--Cylindrical+models+of+the+systolic+left+ventricle%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biomech.+Eng%22%5BJournal%5D)">Mechanics of active contraction in cardiac muscle: Part II--Cylindrical models of the systolic left ventricle.</a> J. Biomech. Eng. 115 (1), 82-90 (1993).</li>
<li>Zhang, P., Guccione, J. M., Nicholas, S. I., Walker, J. C., Crawford, P. C., Shamal, A., Acevedo-Bolton, G., Guttman, M. A., Ozturk, C., McVeigh, E. R., Saloner, D. A., Wallace, A. W., Ratcliffe, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Endoventricular+patch+plasty+for+dyskinetic+anteroapical+left+ventricular+aneurysm+increases+systolic+circumferential+shortening+in+sheep%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Thorac.+Cardiovasc.+Surg%22%5BJournal%5D)">Endoventricular patch plasty for dyskinetic anteroapical left ventricular aneurysm increases systolic circumferential shortening in sheep.</a> J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 134 (4), 1017-1024 (2007).</li>
<li>Wenk, J. F., Klepach, D., Lee, L. C., Zhang, Z., Ge, L., Tseng, E. E., Martin, A., Kozerke, S., Gorman, J. H. 3rd, Gorman, R. C., Guccione, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((First+evidence+of+depressed+contractility+in+the+border+zone+of+a+human+myocardial+infarction%5BTitle%5D)+AND+%22Ann.+Thorac.+Surg%22%5BJournal%5D)">First evidence of depressed contractility in the border zone of a human myocardial infarction.</a> Ann. Thorac. Surg. 93 (4), 1188-1193 (2012).</li>
<li>Guccione, J. M., Kassab, G. S., Ratcliffe, M. B. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aGuccione%2C+JM+%22Computational+cardiovascular+mechanics%3A+modeling+and+applications+in+heart+failure%22">Computational cardiovascular mechanics: modeling and applications in heart failure</a>. , Springer. (2010).</li>
<li>Streeter, D. D., Spotnitz, H. M., Patel, D. P., Ross, J. Jr, Sonnenblick, E. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fiber+Orientation+in+the+Canine+Left+Ventricle+during+Diastole+and+Systole%5BTitle%5D)+AND+%22Circ.+Res%22%5BJournal%5D)">Fiber Orientation in the Canine Left Ventricle during Diastole and Systole.</a> Circ. Res. 24 (3), 339-347 (1969).</li>
</ol>

氏ヒンソンはローンスターハート社の従業員で

Algisyl-LVR注入療法心室壁応力を低減するためにLV自由壁への材料の射出は拡張型心筋症患者のために設計された斬新な治療法です。この治療法は、両方の前臨床および臨床試験15に大きな期待を示している。重症心不全（AUGMENT-HF）患者に対するLVの増強の方法として、この治療法を評価するための無作為化対照試験では、2012年2月以来進めてきた。 製品の複数の反復はそのターゲットの異なる医師セグメントと臨床ニーズ開発されている。心胸外科医のための手術の製品バージョ​​ンでは、アルギン酸塩は、標準的なシリンジと胸の小さな外科的切開（最小限の開胸）を通して注入を実行するために外科医のために設計されたカスタムのニードルシステムに配信されます。インプラント手順は、心臓の鼓動に実行される。アルギン酸塩の物性がHYD心筋への注入時にrogelは拡張期心筋のそれに似ており、恒久的なインプラントになる。全体の手術手順の持続時間は、最小限の麻酔時間に患者の露出を制限し、ほとんどの場合、60分未満であると予想される。第二製品のバージョンは、心不全患者のインターベンション心臓および非侵襲的またはハイブリッド心臓学研究室で、いくつかの孤立したケースで​​は、他の専門家によって行うことができる手順を提供することがあります。それはまた、急性効果を研究することができるようになる。 数学的モデルを用いて左心室応力の定量化 FE法による数学モデルを用いる方法が現在、正確に心室生体内局所壁応力を定量化するための唯一の方法である。このようなMRIは患者固有VEN 生体内における地域壁応力を計算するために、1つを可能として、医療用イメージングと数理モデルを組み合わせるtriclesので、これらの心室の機能状態を理解し、患者に注射治療の機械的な効果を定量化するように。 我々はここで均質材料としてLVを扱ってきたが、この方法とすることができる（及び済み）心筋梗塞が存在する場合、特に非均質心室、 生体内心室壁応力を定量化するために拡張。このような場合には、梗塞の境界と隣接borderzoneは、造影剤としてガドリニウム用いてMRIから識別されなければならない。これらの境界、すなわち、それぞれの異なった領域内梗塞、borderzoneや遠隔地域を純粋に存在する要素を作成するTrueGridにインポートされます。各地域での病理学的変化を反映した材料パラメータは、LS-DYNAのそれぞれの要素を割り当てることができます。これらのパラメータは、タグ付けされたMRIから測定された心筋歪インビボでの使用心筋梗塞の患者において見出されている21。外科的血行再建を必要とする患者は、しばしば非常に質の悪いタグを付けたMRIデータに関連付けられている術後期間中に心房細動を経験するでしょう。このような患者はまた、数日が手術から回復する必要があります。したがって、3D心エコー検査とスペックルトラッキングがより適切な画像診断法と手術手技の急性効果を研究するためにタグ付けされたMRIよりも心筋のひずみ測定技術かもしれません。 最後に、我々は、彼らがそれぞれのタスクを達成する上で、一般的に効率的であることが判明しているので、心室の患者固有の数学的モデルを生成する過程で商用ソフトウェアRapidformは、TruegridとLS-DYNAを使用していました。しかしながら、他のソフトウェアは、腕尺（FEメッシュを生成するため）、また、心室の数学的モデルを作成するのに適する可能性のAbaqus（FEソルバー）として利用可能である。

心室壁応力の低減は、心不全の治療において1礎と考えられている。ラプラスの法則によって与えられる最も単純な形式では、心室壁応力は、心室の径および心室の圧力に直接比例し、心室の壁の厚さに反比例する。これは、広く、最終的に心不全2につながる、増加した心室壁応力が徐々になっ心室が膨張した不利なリモデリングプロセスの原因であると考えられている。臨床および動物実験は、増加した壁応力がリモデリングプロセス3,4,5をサポートするタンパク質の変化、収縮要素の合成、遺伝子発現を誘導することが示されている。増加した壁応力はまた、後続のLVリモデリング6,7の独立した予測因子であることが示されている。 多くの新しい外科処置およびデバイスは、交流を使用して開発されている患者8,9,10における心不全の進行を防止し、逆に入札に心室壁応力を低減することを目的entral。これらの治療は、同じ目的を共有していますが、彼らは異なってそれを達成する。例えば、手術室低減手順10は、外科的に拡張した左心室の大きさを減少させることによって、心室壁応力を低減しようとするが、その結果は論争11,12の主題である。 最近では、拡張型心筋症の治療薬として、左心室に生体適合性材料の注入、Algisyl-LVRは、医学界で注目を集めている。この処理は、動物試験ヒト臨床試験中で15最近13,14と、で心不全の進行を予防したり、逆転させるのに有効であることが示されている。他の装置とは対照的に、この処置は、内に物質を注入することによって、心室壁ストレスを軽減することを目的とそれを厚くするために左心室壁。 心室壁ストレスの詳細な知識は、特にヒトにおいて、しかしながら、とらえどころのないままである。力または応力が無傷心室16で直接測定できないため、知識の欠如は、主としてある。このようなラプラスの法則として閉形分析方程式は左心室壁応力を推定することができますが、それらはLV、LV内の材料の等方性と均質性の軸対称性を含む限定的な仮定に基づいて開発されました。これらの要因により、ラプラスの法則を用いて、実際のLV内の心室壁応力の予測が不正確である17。これらの制限を除去し、患者固有の心室の幾何学的形状を有限要素（FE）メソッドを使用して、心室壁ストレス、数学モデルのより正確な予測を得るためには、簡略化されたラプラスの法則17の代わりに使用されるべきである。 FE方法は、νある頻繁に境界値問題を説明する偏微分方程式（PDE）のセットを解くために使用される技法merical。この方法は、閉形式解は困難であるか、解析的に得ることができない場合に特に有用である。心室壁応力を定量化するために使用される数学LVモデルの文脈において、偏微分方程式の組は、圧力または荷重がLVの心内膜表面に印加されたときにLVの動きを記述する機械的平衡の支配方程式（線形運動量のバランス）である。 FE法を用いる場合、LV壁は心筋の所定の応力 - ひずみの関係に応じて変形する相互接続されたサブドメイン又は要素（通常8コーナーノードを有する六面体）に分割される。 拡張期および収縮期に積極的に収縮時の受動充填時にLVの大変形を記述した応力 - ひずみ関係は以前に大型動物実験で検証されています。 LVは、モデル化され行き方拡張期18中に筋線維の方向に垂直に比べ筋線維方向の約3倍である硬くする。収縮期に積極的な収縮は筋線維の方向に沿ってLVの剛性を高めることによってモデル化されています。剛性の増加は、時間の関数であり、そのような細胞内カルシウム濃度および筋節長さ19として実験的に決定された変数に依存する。 この心筋の所定の応力 - 歪み関係を用いて、FE方法は、LVにかかる負荷（単数または複数）に基づいて新しい節点位置を算出する。新しい節点位置が算出されると、得られた株（変形の測定）及び応力がLV内の歪み及び応力分布を生成するために、各要素を決定することができる。 ここでは、患者でAlgisyl-LVRを注入すると、対応する患者固有のLVを作成するために必要な手順を概説LV壁応力を定量化する処理前と処理後の数理モデル。

<table><tbody><tr><td colspan="4">REGENTS</td></tr><tr><td>Na+-アルギン酸 </td><td>LoneStar Heart, Inc</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ca2+-Alginate </td><td>LoneStar Heart, Inc</td><td></td><td></td></tr><tr><td colspan="4">EQUIPMENT</td></tr><tr><td>MevisLab</td><td>Mevis Medical Solution</td><td></td><td></td></tr><tr><td>TrueGrid</td><td>XYZサイエンティフィック・アプリケーション(株</td><td></td><td></td></tr>) <tr><td>Rapidform</td><td>Inus Technology, Inc</td><td></td><td></td></tr><tr><td>LS-Dyna</td><td>Livermore Software Technology Corporation</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

algisyl-lvrを使っハーツ失敗関数内で左心室壁応力と改善の削減

Reduction in Left Ventricular Wall Stress and Improvement in Function in Failing Hearts using Algisyl-LVR

Algisyl-LVR、臨床開発中の治療の注入は拡張型心筋症患者を治療することを意図している。この処理は、最近症候性心不全を有していた患者で初めて使用された。一貫LV容積の削減と壁応力によって明らかにように、すべての患者では、左心室（LV）の心機能は、大幅に改善。ここでは、この新たな治療法とLV壁応力と機能への影響を定量化するために使用する方法を記述。 Algisyl-LVRは、Na ​​+-アルギン酸およびCa 2 +アルギン酸から成る生体高分子ゲルである。処理手順は、これら二つの成分を混合した後、心筋内注射用の注射器にそれらを組み合わせることにより実施した。この混合物を、患者でLV自由壁のベースと頂点の間に10から19の場所途中で注入した。 一緒に磁気共鳴画像法（MRI）、数学的モデルで、治療前の患者の回復との間の様々な時点でこの処理の効果を定量化するために使用された。心外膜と心内膜表面は最初収縮末期時と拡張末期におけるLVジオメトリを再構築するために、MR画像からデジタル化された。左心室腔量は、これらの再構成された表面から測定した。 LVの数理モデルは、地域筋線維ストレスを計算するために、これらのMRI-再構築された表面から作成された。各LVモデルは、1）それは心筋の検証済みの応力 - ひずみの関係に応じて変形し、2）これらのモデルから予測されたLVの空洞容積は、対応する拡張末期におけるMRI測定された容積と収縮末期に一致するように構成された。拡張期充填は所定の拡張末期圧とLV心内膜表面をロードすることによりシミュレートした。収縮期収縮が同時に終わりをロードすることによってシミュレートしたocardial所定収縮末期圧で表面と筋線維の方向に積極的に収縮を加える。拡張末期と収縮末期における地域の筋線維応力は、応力 - ひずみの関係に基づいて変形LVから計算した。

LV自由壁が厚く、その中に、継続Algisyl-LVRの注射は時間をかけてLVのサイズが小さくなります。 LV壁とLVの小型化の肥厚前と6ヶ月Algisyl-LVR（ 図1）を受信した後、収縮期の終わりに、患者のLVのMRIで明らかである。 図2は、左心室壁ストレスの定量に関与する各ステップの結果を示す図である。 図2aに、心外膜と心内膜の縁は、MRIと輪郭使用MevisLabでLVの短軸ビューから同定された。結果は、心内膜面（青）と輪郭点は、図2bに示されている使用Rapidformはから作成心外膜面（赤）IGES。これに続いて、心内膜と心外膜表面との間の空間はTrueGrid（ 図2cを使用して、8 NODEDトリリニアレンガの要素に満ちていた</strオング&gt;）。各要素に筋線維方向を定義するベクトルは、その後、クローサーで計算された。これらのベクターは、黒図2Dに矢印とLV壁のスライスとして表示されます（青）LV壁を越え筋線維方向の変動が前述のように示しています。すなわち、 図2eは 、境界条件では、LVに課さ圧力と節点変位を示している。適用された圧力は、心内膜、壁に向かって指す矢印として表示されます。心外膜-基底リング（球体として示されている）でのノードは基底ノード（キューブとして示されている）の残りの部分は基底面（ 図2E）にのみ移動するように拘束されたのに対し、すべての方向への移動が拘束された。最後に、 図2fは、治療前の患者から拡張期の終わりに筋線維方向に計算された心室壁応力を示している。高い応力が心内膜にと地域で発見されていることを図から明らかであるLV壁が薄いです。 <img src="/files/ftp_upload/50096/50096fig1.jpg" alt="図1" fo:content-width="4.5in" fo:src="/files/ftp_upload/50096/50096fig1highres.jpg"/> 図1。などの磁気共鳴画像に見られる6ヶ月後、患者のLV（矢印で示される）、上のAlgisylの影響。画像は、LVが縮小しており、壁の厚さは、6ヵ月後に増加していることを示している。 <img src="/files/ftp_upload/50096/50096fig2.jpg" alt="図2" fo:content-width="4.71in" fo:src="/files/ftp_upload/50096/50096fig2highres.jpg" /> 図2。左心室壁ストレスの定量化に必要な手順は、（a）は、MR画像をデジタイズ（b）に IGES面を作成する。（c）の FEメッシュを作成する。（d）に割り当て筋線維の向き。（e）に境界条件を課す。（f）は 、心室壁ストレス（心拡張期の終わりにここに示されている）の計算。説明用のテキストを参照してください。

この記事では心を失敗して左心室壁応力と機能への影響を定量化における新規ハイドロゲルを注入するための手順について説明します。これらの手順は、正常イヌ及びヒトにおいて適用されている。

Algisyl-LVRを使っハーツ失敗関数内で左心室壁応力と改善の削減

Injection of  Algisyl-LVR, a treatment under clinical development, is intended to treat  patients with dilated cardiomyopathy. This treatment was recently ...

本実験の目的は、患者個別の数学的モデルを用いて、アルギン酸ハイドロゲル（alge cell LVR）を用いた注射療法の後の筋線維ストレスへの影響を定量化することである。まず、ハイドロゲルを植え込むために、心尖部と心基部の中間にある左室遊離壁を特定する。次に、心室中間レベルに沿った10〜19か所に、0.3 ccsのハイドロゲルを1回の中断のない動作でゆっくりと注入する。これにより、左室遊離壁が厚くなる。次に、注入前後のMRI画像を用いて、患者個別の左心室数理モデルを構築します。ハイドロゲル注入療法の筋線維ストレスへの影響を定量化した結果、Alger CIL LVRハイドロゲルの添加により、心室の筋線維ストレスが経時的に減少することが示されました。心室壁ストレスを推定するためのラプラスの法則などの既存の手法に対するこの手法の主な利点は、左心室壁の線維構造を考慮でき、局所的な筋線維方向のストレス成分を予測できることです。本手順の実演は、外科教室の博士研究員であるSwan Lee博士が行います。まず、標準的な正中胸骨切開により心臓にアプローチします。本手順において心臓は拍動したままの状態を維持し、人工心肺装置は必要ありません。心臓へのアプローチを確立した後、心尖部と心基部のちょうど中間である心室中層レベルにおいて、左心室の自由壁を特定します。次に、アルギン酸ハイドロゲルの心筋内注射部位をマークします。サージカルマーカーを使用し、心室中隔溝から始まり後心室中隔溝で終わる単一の直線上に、1 cm間隔で10から19箇所のマークを付けます。使用直前に、6%マンニトール溶液中2%（重量対容量）の滅菌アルギン酸ナトリウム溶液と、不溶性粒子として懸濁させた滅菌アルギン酸カルシウムを混合し、alge cell LVRを調製します。また、4.6% Mannitol溶液中で、2本のシリンジ間で溶液を5回往復させ、交互にハイドロゲルを混合します。ハイドロゲルが十分に混合されたら、シリンジの先端に角度をつけます。心筋内腔への混合液の注入を容易にするため、ゲルの初回混合から2分後に、針を45度の角度で刺入し、混合液0.3 ccsを0.1 cc/秒の速度で注入します。針が詰まった場合は、いつでも針を取り除いて交換してください。あらかじめマッピングした左心室壁の各部位に、混合液の注入を続けます。各シリンジには、4〜5箇所の植え込み部位に使用できる十分な量のハイドロゲル溶液が含まれています。左心室のサイズに応じて、最大5つのハイドロゲル調製物が必要になる場合があります。解析に向けた左心室のデジタル化を開始するには、まず、無料で利用可能なソフトウェアであるnevus labおよびその輪郭セグメンテーションオブジェクトライブラリを使用して、左心室の画像を含む短軸および長軸MRIを取得します。左心室の内膜面および外膜面をデジタル化し、左心室を含むMRIの短軸像および長軸像に見られる心内膜境界と心外膜境界の輪郭を抽出します。次に、心外膜と心内膜のポイントが3D空間に自動的に生成されます。その後、「insert import」という機能を用いて、これらの3DポイントをRapidFormという市販のソフトウェアにインポートします。最後に、サーフェスを初期グラフィックス、交換仕様、またはiissサーフェスとして出力します。このプロセスの次のステップは、左心室の有限要素メッシュを作成するために、iissサーフェスをTrueGridという市販のソフトウェアにインポートすることです。TrueGridソフトウェアを使用して、心内膜表面と心外膜表面の間の空間を8節点三線形ブリック要素で充填します。一般的に、壁厚方向に3つの要素を含む、約3000個の要素で構成されるメッシュを作成します。左室の厚みは、ls-Dynaを用いた有限要素法により左室ストレスを定量化するためのモデル化に十分なものである。TruegridからKファイルとしてインプットデッキをK-Closer（社内ソフト、リクエストに応じて提供可能）にインポートする。K-Closerは、各要素に規定された心筋線維の方向をベクトルとして自動的に割り当てる。次に、境界条件を記述し、Truegridからインポートした要素に心筋材料モデルを割り当てる。まず、SinaのキーワードSPCを用いて、左心室基部に節点変位を課します。心外膜基底リングの節点は固定し、左心室基部の残りの節点は基底面内のみに移動するように拘束します。次に、材料識別子を含むキーワードmatを使用して、すべての要素に構成則または応力-ひずみ関係を割り当てます。Elainaにおいて1 28とし、その後、要素表面にkeyword load_segmentsを用いて境界条件として圧力を課します。心内膜面を定義します。また、keyword define_curveを用いて圧力時間負荷曲線を定義し、拡張末期をシミュレートします。時間とともに急速に上昇し、規定の拡張末期圧である20 mmHgに達する圧力を設定します。圧力は拡張末期圧で一定に保持され、その後、左心室が定常状態に達するまで十分な時間を置きます。次に、拡張末期状態から規定の収縮末期圧である125 mmHgに達するまで、時間とともに急速に上昇する圧力を設定し、収縮末期をシミュレートします。圧力は収縮期圧で一定に保持され、その後、左心室が定常状態に達するまで十分な時間を設けます。次に、完成したインプットデッキを商用有限要素解析ソルバーのLS-DYNAにインポートし、拡張期末および収縮期末における心室壁応力と左心室腔容量を算出します。最後に、心筋の受動的剛性と収縮性を反映するように材料パラメータを調整します。計算されたLV腔容量が、ここに示すMRIで測定された拡張期末および収縮期末の容量と一致するまで調整を繰り返します。これらのMRI画像は、AlgiCellによるLVR注入治療を受けた患者の心臓のベースライン時および術後6ヶ月時のものです。矢印は患者の左室の位置を示しており、収縮期および拡張期の算出されたストレスにおいて、左室全体のサイズが劇的に減少したことが示されています。このモデルを用いることで、注射後6ヶ月間にわたり、心室の改善を非侵襲的に定量測定する手段が提供されます。この被験者では、心室壁の肥厚と、青色で示される壁ストレスの劇的な低下の両方が認められました。このビデオを視聴することで、肺胞細胞LVR注入療法の実施方法と、患者固有の数理モデリングを用いて生体内で左室MyFiストレス分布を算出する方法について、十分に理解することができるはずです。

reduction-left-ventricular-wall-stress-improvement-function-failing

Research

JoVE Journal

Medicine

医学

このビデオでは、心筋虚血のpathobiologicalと病態生理学的プロセスを研究するために高速で信頼性の高いモデルを使用する方法を示します。...

LAD -ライゲーション：心筋梗塞のマウスモデル

げっ歯類モデルでLAD結紮により誘導される心筋梗塞を治療するためbiograftの移植は、従来、2つの心臓切開手術を必要としてきた。死亡率を減少させ、細胞に関連する、固体およびゼラチン状バイオマトリックスを固定するための最適な条件を提供するために、最小侵襲性処置が開発されてきた。...

ラットにおける心不全のための細胞ベースの治療：心筋梗塞および細胞およびバイオマトリックスの心外膜移植のためにダブル開胸

左脚枝切除と組み合わせて高速ペーシングによる慢性的な非同期心不全 (心不全) モデルの確立である. します。二次元スペックル...

左脚枝アブレーションおよび急速なペーシングによる心不全の非同期モデルでの心臓再同期療法の利点

ここでは、大動脈収縮の確立されたマウスモデルにおける外科的大動脈デベンディングのステップバイステッププロトコルについて説明する。この手順は、左心室逆リモデリングと肥大の回帰の基礎となるメカニズムを研究するだけでなく、心筋回復を加速させる可能性のある新しい治療オプションをテストすることができます。...

げっ歯類における大動脈デベンディングによる左心室逆改造の研究

次の記事では、経皮的左心室補助装置(pLVAD)である心原性ショック(CS)および左心室から大腿動脈バイパス(LAFAB)システムにデバイス(タンデムハートなど)を配置するステップワイズ手順をCSで説明します。...

心原性ショックに対する経皮心室補助装置/左心房から大腿動脈バイパスシステムへの使用

本研究では、急性心筋虚血再灌流研究のためのラットにおける従来の手順を技術的に改変することにより、左前下行冠動脈結紮術の品質管理に焦点を当てたプロトコルを提示する。...

虚血再灌流研究のための左前下行冠動脈結紮術:技術改変と品質管理によるモデル改良

ここに提示されるのは、マウスの左冠状動脈の永久結紮のための外科的処置である。このモデルは、心筋梗塞後の病態生理学および関連する炎症反応を調査するために使用できます。...

左冠動脈結紮術:心筋梗塞の外科用マウスモデル

ここでは、鳥類の胚で左心房結紮(LAL)モデルを実行するための詳細なビジュアルプロトコルを紹介します。LALモデルは、心臓内の流れを変化させ、壁のせん断応力負荷を変化させ、左心低形成症候群を模倣します。この困難なマイクロサージェリーモデルの課題を克服するためのアプローチが提示されます。...

鳥類胚における左心房結紮術は、血管発生初期における血行動態負荷の変化のモデルとして

本研究では、進行性冠動脈狭窄症による慢性心筋虚血の外科的ブタモデルを提示し、梗塞を伴わずに心機能障害を呈する。虚血後、動物は、幹細胞由来のエキソソームを含むコラーゲンパッチの心外膜留置を伴うオフポンプ冠動脈バイパス移植を受けます。この補助療法は、心筋機能と回復を改善します。...

エクソソーム含有コラーゲンパッチとオフポンプ冠動脈バイパス移植による慢性心筋虚血の外科的ブタモデル

このプロトコルは、左心室の直接負荷が移植片の健康評価技術として役立つと同時に、移植片機能の全体的な評価を提供するブタの ex vivo...

移植片評価のための受動的左心房圧与と受動的後負荷を使用した心臓負荷

この記事では、子豚に左心室補助装置(LVAD)を埋め込むためのプロトコルを紹介します。このモデルは、子どもにおけるLVADの埋め込みを研究し、LVAD治療における心室逆再構築のメカニズムを明らかにする強力な方法を示しています。...

若年ランドレース豚における左心室補助装置(LVAD)の移植:小児心不全のLVAD移植モデル

学ぶ心不全治療におけるアルジネートヒドロゲル注入療法の効果評価法。MRIを用いた患者特異的数学モデルと有限要素解析により左心室壁応力を定量化し、心筋線維応力の低減と心機能改善を検証する革新的アプローチです。

Algisyl-LVRを使っハーツ失敗関数内で左心室壁応力と改善の削減

さらに動画を探す