Name: Algisyl-LVR을 사용하여 마음을 실패의 기능에서 왼쪽 심실 벽 스트레스와 개선의 감소 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-04-08T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 24 s
Description: 학습하세요 심부전 치료를 위한 알지닐 수성겔 주입술과 MRI 기반 환자특이적 유한요소 모델링을 이용한 좌심실 벽응력 정량화 방법. 이 기술은 개와 인간 대상에서 심근섬유 응력 감소 효과를 검증했습니다.

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이 연구는 국립 심장, 폐, 및 혈액 연구소 보조금 R01-HL-77921과 -86400 (JM 구찌 오네까지)에 의해 지원되었다.

1. Algisyl-LVR 임플란트 절차 (동영상 참조) <ol><li> Algisyl-LVR (론스타 심장, 주식 라구나 힐스, 캘리포니아)의 두 가지 구성 요소로 구성 칼슘 알긴산 하이드로 젤이다. 나 + - 알긴산 성분은 4.6 %의 만니톨 및 칼슘 2 + - 알긴산 성분은 살균 4.6 %의 만니톨 용액 (0시 27분)에 현탁 물 불용성 입자의 구성과 멸균 된 수용액이다. </li><li> 임플란트 식립을위한 절차는 표준 흉골 절개 나 심장 박동에 작은 제한된 전방 개흉술을 사용하여 수행 할 수 있습니다. 심폐 바이 패스 절차 필요하지 않습니다. </li><li> 마우스 오른쪽 버튼 사용하기 전에, 심근 내 주입 (0시 33분) 하나의 주사기에이 두 가지 요소를 결합하여 나 + - 알긴산 구성 요소와 칼슘 + - 알긴산 구성 요소를 섞는다. </li><li> 2 분 후 두 개의 서로 다른 알지네이트 유형은 상호 링크하고 주사를 통해 주입에 대한 준비가되어 젤과 심근의 배치를 형성ection. </li><li> 중간 LV 정점과베이스 (0시 44분) 사이의 중간 심실 수준 LV의 자유 벽을 식별 </li><li> 중간 심실 수준에서 antero-중격 홈에서 시작하여 약 45도 각도로 바늘을 삽입 한 중단 움직임 (1시 15분)에 Algisyl-LVR 천천히 (초당 0.1 ML)의 0.3cc를 주입. </li><li> postero-중격 홈에서 antero-중격 홈에서 시작과 끝, 중간 심실 수준에 따라 한 줄 (원주)의 10에서 19 사이트에서 분사 (6 단계)를 반복합니다. 임플란트의 수는 뇌실, 간격을 약 1cm 간격 임플란트의 크기에 의해 결정됩니다. </li></ol> 2. 수학적 모델링을 사용하여 좌심실 스트레스의 정량 <ol><li> LV 벽 스트레스를 정량화하기 위해 수학적 모델링을 사용하기 전에, 하나는 이미 짧은 축과 환자의 LV를 포함하는 자기 공명 영상 (MRI)의 긴 축보기를 취득해야합니다. 아키이러한 이미지의 구성비는 표준 MRI 프로토콜 (예를 들면 장 등. 20)를 사용하여 수행 할 수 있습니다. </li><li> 디지털화 심 내막 표면 LV의 심 외막 표면 LV의 짧은 축 (SA) 뷰를 포함하는 MR 이미지에서. 이 자유롭게 이용 가능한 소프트웨어 MevisLab에있​​는 윤곽선 세그먼트 개체 (CSO) 라이브러리를 사용하여 수행 할 수 있습니다. <ol class="lalpha"><li> 우리 연구실에서는, 우리는 그래서 MevisLab의 CSO 라이브러리에있는 모듈에 따라 프로그램을 만들었습니다 하나의 단지 &quot;윤곽&quot;LV를 포함하는 MR 이미지의 SA보기에있는 심 내막과 심 외막의 경계. 실제 입체 (3D) 공간에서 심장 외막과 내막의 포인트는 자동으로 이러한 윤곽선에서 생성됩니다. </li></ol></li><li> 상용 소프트웨어로 2 단계에서 3 차원 점을 가져, 래피드 폼 (Rapidform) (아이 너스 기술, Inc의, 서니 베일, 캘리포니아), 초기 그래픽 교환 LV의 심장 외막과 내막의 표면을 만들 수 있습니다사양 (IGES) 형식입니다. 래피드 폼 (Rapidform)에서 이러한 IGES 표면을 만드는 데 사용되는 단계는 다음과 같습니다 : <ol class="lalpha"><li> / 가져 오기를 삽입합니다. </li><li> 다각형 메쉬를 작성합니다. </li><li> 출력 표면을 IGES. </li></ol></li><li> 상용 소프트웨어에 IGES 표면을 가져 오기는 LV의 FE 메쉬를 만들 수 TrueGrid. <ol class="lalpha"><li> 8 개의 노드 삼선 벽돌 요소와 심 내막과 심 외막 표면 사이의 공간을 채우십시오. 일반적으로, 벽의 두께를 통해 3 요소와 3,000 요소를 포함하는 메쉬 LV 21를 모델링하기에 충분합니다. </li><li> 이 작업이 완료되면, FE 솔버 LS-DYNA (LSTC, 리버모어, 캘리포니아 주)에 대한 입력 갑판으로 메쉬를 내보낼 수 있습니다. 이 과정의 자세한 내용은 구찌 오네 등에서 찾을 수 있습니다. 23. </li></ol></li><li> TrueGrid에서 내 보낸 입력 데크를 수정 사내 소프트웨어 &quot;가까이&quot;를 사용하여 근섬유의 방향을 지정합니다. 가까운 VEC 각 요소에 근섬유의 방향을 지정합니다로컬 심 외막 접하는 평면에 평행 토르. 이 벡터는 로컬 원주 방향에 대하여 측정 한 각도로 지향. 인간의 LV,이 각도는 외막에서 내막 23 60 ° -60 °에서 벽 두께에 걸쳐 선형 적으로 변화하는 설정됩니다. </li><li> 경계 조건을 작성하고 5 단계에서 입력 데크의 요소에 심근 재료 모델을 지정합니다. <ol class="lalpha"><li> LS-DYNA의 키워드 &quot;SPC&quot;로 LV 기지에서 절점 변위를 부과. 심 외막 - 기초 링 노드는 고정되고 LV 기지에서 나머지 노드는 기저 비행기에 이동 제한됩니다. </li><li> 제정 법률을 할당하거나 응력 - 변형률 관계는 LS-DYNA의 재질 ID를 128로 키워드 &quot;MAT&quot;를 사용하여 모든 요소 ( &quot;소개&quot;참조) 앞에서 설명한. </li><li> &quot;내막을 구성하는 원소의 표면을 정의하고 키워드로 압력 경계 조건을 부과 LOAD_&quot;부문. </li><li> 키워드 &quot;DEFINE_CURVE&quot;를 사용하여 압력 - 시간의 부하 곡선을 정의합니다. <ol class="lroman"><li> 심장 확장의 끝을 시뮬레이션하기 위해 20mmHg의 규정 이완 기말 압 (EDP)의 시간이 급격히 증가하는 압력을 처방. 압력은 EDP에서 일정하게 유지하고 충분한 시간 후 정상 상태에 도달하는 LV 허용됩니다. </li><li> 수축의 끝을 시뮬레이션하기 위해 125mmHg에 도달 할 때의 처방 최종 수축기 혈압 (ESP)까지 이완 기말 상태에서 시간이 급격히 증가하는 압력을 처방. 압력은 ESP에서 일정하게 유지하고 충분한 시간 후 정상 상태에 도달하는 LV 허용됩니다. </li></ol></li></ol></li><li> 이완기의 말과 수축의 끝에서 심실 벽 스트레스와 LV의 캐비티 볼륨을 계산하는 상용 FE 솔버 LS-DYNA로 완성 된 입력 데크를 가져옵니다. </li><li> 수동 강성과 심근 유엔의 수축을 반영하는 재료 매개 변수를 조정참깨 계산 LV 캐비티 볼륨 이완기와 수축기의 끝의 끝에서 MRI 측정 된 볼륨을 일치합니다. </li></ol>

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씨 Hinson는 론스타 심장, 주식 회사의 직원입니다

Algisyl-LVR 주입 요법 심실 벽 스트레스를 줄이기 위해 LV 무료 벽에 물질의 주입은 확장 성 심근증 환자를 위해 디자인 된 새로운 치료입니다. 이 치료는 전임상 및 임상 모두 연구 15 큰 약속을 보여 주었다. 중증 심부전 (증강-HF) 환자에 대한 LV 확대 술의 방법으로이 치료를 평가하는 무작위, 대조 연구 2012 년 2 월부터 진행하고있다. 제품을 여러 번 반복을 대상으로 서로 다른 의사 세그먼트 및 임상 요구에 개발되고있다. 흉부 외과 의사의 수술 제품 버전에서는 알긴산은 표준 주사기와 가슴에 작은 수술 절개 (최소 개흉술)를 통해 주입을 수행하는 외과 의사를위한 맞춤 설계 바늘 시스템에 전달됩니다. 임플란트 절차는 심장 박동에서 수행됩니다. 알긴산의 물리적 특성은 HYD심근에 주입시 rogel는 이완기 심근의 그것과 유사하며, 영구적으로 이식된다. 전체 수술 절차의 기간은 최소한의 마취 시간에 환자의 노출을 제한, 대부분의 경우 60 분 미만이 될 것으로 예상된다. 두 번째 제품 버전은 심장 마비 비침 또는 하이브리드 심장 실험실에서 중재 적 심장에 의해 수행하고, 일부 고립 된 경우, 다른 전문가 할 수있는 절차에 환자를 제공 할 수 있습니다. 또한 급성 효과를 연구 할 수있다. 수학적 모델링을 사용하여 좌심실 스트레스를 정량화 FE의 방법으로 수학적 모델링을 사용하는 방법은 현재 정확하게 뇌실에있는 생체 지역 벽 스트레스를 정량화 할 수있는 유일한 방법입니다. 같은 MRI와 같은 의료 영상과 수학적 모델링을 결합하여 하나의 특정 환자 벤에있는 생체 지역 벽 스트레스를 계산 할 수tricles 그래서 이러한 심실의 기능 상태를 이해하고 환자의 주사 치료의 기계적 효과를 정량화하는 데 도움이. 우리가 균일 한 물질로 LV를 처리했다지만,이 방법이 될 수 있습니다 (그리고있다) 심근 경색이있을 때 특히 비 균일 심실에있는 생체 심실 벽 스트레스를 정량화하기 위해 확장. 이러한 경우, 경색의 경계와 인접한 borderzone는 MRI를 대비 요원으로 가돌리늄을 사용하는 확인해야합니다. 이 경계는, 즉, 각각 별개의 영역 내에 경색, borderzone 및 원격 영역을 순수하게있는 요소를 만드는 TrueGrid로 가져옵니다. 각 지역의 병리학 적 변화를 반영하는 재료 매개 변수는 LS-DYNA의 각 요소를 할당 할 수 있습니다. 이러한 매개 변수는 태그 MRI에서 측정 한 심근 스트레인 생체 내에서 사용 심근 경색 환자에서 발견되었다21. 외과 시술을 필요로 환자는 종종 매우 낮은 품질 태그 MRI 데이터와 관련된 수술 후 기간 동안 심방 세동이 발생합니다. 이러한 환자는 며칠 수술 회복해야합니다. 따라서, 3 차원 심 초음파 검사와 얼룩 추적이 더 적절한 영상 기법 및 수술 절차의 급성 효과를 연구하기 위해 MRI 태그보다 심근 스트레인 측정 기술 할 수 있습니다. 우리는 그들의 각각의 업무를 수행하기에 일반적으로 효율적으로 발견했기 때문에 마지막으로, 우리는 상용 소프트웨어 인 Rapidform, Truegrid과 심실의 환자 특정 수학적 모델을 생성하는 과정에서 LS-DYNA를 사용했습니다. 그러나 다른 소프트웨어는 규빗 (FE 메쉬를 생성하는) 또한 심실의 수학적 모델을 만들기위한 적합 할 수 ABAQUS (FE 솔버)로 사용할 수 있습니다.

심실 벽 스트레스의 감소는 심장 마비 1의 치료에 초석으로 간주됩니다. 라플라스의 법칙에 의해 주어진 가장 간단한 형태의 심실 벽 스트레스는 심실과 심실 압력의 직경에 비례하고, 심실 벽의 두께에 반비례한다. 그것은 널리 결국 심장 마비 2로 이어지는 증가 심실 벽 스트레스 점진적가 심실가 열렸하는 불리한 리모델링 프로세스에 대한 책임이 있다고 생각됩니다. 임상 및 동물 연구는 증가 된 벽 스트레스 리모델링 과정 3,4,5를 지원하는 단백질의 변화, 수축 요소의 합성과 유전자 발현을 유도하는 것으로 나타났습니다. 증가 된 벽 스트레스는 이후 LV 개조 6,7의 독립적 인 예측 인자로 밝혀졌다. 많은 새로운 수술 치료 및 장치는 교류로 개발되었습니다환자 8,9,10 심장 마비의 진행을 방지하고 반대하는 입찰에 심실 벽 스트레스를 줄이는 entral 목표로하고 있습니다. 이러한 치료는 동일한 목표를 공유하고 있지만, 그들은 다르게 얻을 수 있습니다. 예를 들어, 수술 심실 감소 절차 10 수술 넓혀진 좌심실의 크기를 줄임으로써 심실 벽 스트레스를 줄이기 위해 노력하지만, 그 결과는 논쟁 11,12의 대상이다. 최근 확장 성 심근증에 대한 치료로 좌심실에 생체 적합성 소재, Algisyl-LVR의 주입은 의료 사회에서 상당한 관심을 얻고있다. 이 치료는 동물 연구는 인간 임상 시험에서 15 가장 최근 13,14와, 심장 마비의 진행을 예방 또는 반대의 효과가 나타났습니다. 다른 장치에 반대로,이 치료에 물질을 주입하여 심실 벽 스트레스를 줄이기 위해 노력왼쪽 심실 벽을 두껍게한다. 심실 벽 스트레스에 대한 자세한 지식은, 특히 인간에서, 그러나, 애매 남아있다. 힘 또는 응력 그대로 심실 16에서 직접 측정 할 수 없기 때문에 지식의 부족은 주로. 이러한 라플라스의 법칙과 같은 폐쇄 형 분석 방정식 왼쪽 심실 벽 스트레스를 추정 할 수 있지만, 그들은 LV, LV 내 자료 등방성과 균질성의 축 대칭 등 제한적인 가정을 기반으로 개발되었다. 이러한 요인으로 인해, 라플라스의 법칙을 사용하여 실제 LV의 심실 벽 스트레스의 예측은 17 부정확 한 것입니다. 이러한 제한을 제거하고 환자 특정 심실 구조와 유한 요소 (FE) 메소드를 사용하여 심실 벽 스트레스, 수학적 모델링의보다 정확한 예측을 얻을 수는 단순화 된 라플라스의 법칙 17 대신에 사용되어야한다. FE 방법은 뉴합니다자주 경계 값 문제를 설명하는 편미분 방정식 (PDE)의 집합을 해결하는 데 사용되는 수치 적 기법. 이 방법은 닫힌 형태의 솔루션이 어렵거나 해석을 얻을 수없는 경우에 특히 유용합니다. 심실 벽 스트레스를 정량화하는 데 사용되는 수학적 LV 모델의 맥락에서, PDEs의 설정 압력이나 하중이 LV의 심 내막 표면에 적용 할 때 LV의 움직임을 설명하는 기계 평형의 지배 방정식 (선형 운동량의 균형)입니다. FE 방식을 사용하는 경우, LV 벽 상호 연결된 하위 도메인 또는 심근의 처방 응력 - 변형률 관계에 따라 변형 요소 (일반적으로 8 코너 노드 육면체)로 분할됩니다. 이완기에 수동적 작성하는 동안과 수축에 적극적으로 수축하는 동안 LV의 큰 변형을 설명하는 응력 - 변형률 관계는 이전 큰 동물 연구에서 확인되었다. LV는 모델링방향보다 근섬유 방향으로 약 3 배 강해야하는 것은 이완기 18시 근섬유의 방향에 수직. 수축기 동안 활성화 수축은 근섬유의 방향에 따라 LV의 강성을 증가에 의해 모델링된다. 강성이 증가 시간의 함수와 같은 세포 내 칼슘 농도와 근절 길이 19으로 실험적으로 결정된 변수에 따라 달라집니다. 심근이 소정의 응력 - 변형률 관계를 사용하여, FE 방법은 LV에 하중 (들)에 기초하여 새로운 절점 위치를 계산합니다. 새로운 절점의 위치가 계산되면, 결과 변형 (변형의 측정)와 스트레스 LV 내에서 변형 및 응력 분포를 생산하는 각 요소에서 확인할 수 있습니다. 여기, 우리는 환자 Algisyl-LVR을 이식하고, 해당 환자 특정 LV를 만드는 데 필요한 단계를 설명치료 전후의 수학적 모델은 LV 벽 스트레스를 정량화한다.

<table><tbody><tr><td colspan="4">REGENTS</td></tr><tr><td>Na+-Alginate </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 의료 솔루션</td><td></td><td></td></tr><tr><td>TrueGrid</td><td>XYZ Scientific Application, Inc</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-lvr을 사용하여 마음을 실패의 기능에서 왼쪽 심실 벽 스트레스와 개선의 감소

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

Algisyl-LVR, 임상 개발중인 치료의 주입은 확장 성 심근증 환자를 치료하기위한 것입니다. 이 치료는 최근 심부전을 가지고 환자에서 처음으로 사용되었다. LV 볼륨과 벽 긴장의 일관된 감소에 의해 각성으로 모든 환자에서 좌심실 (LV)의 심장 기능이 크게 향상되었습니다. 여기에서 우리는이 새로운 치료 절차 및 LV 벽 스트레스와 기능에 미치는 영향을 정량화하는 데 사용되는 방법을 설명합니다. Algisyl-LVR은 나 + - 알긴산과 칼슘 2 + - 알긴산으로 구성된 생체 고분자 젤입니다. 치료 절차는이 두 성분을 혼합 한 후 심근 내 주입을 하나의 주사기로 그들을 결합에 의해 실시되었다. 이 혼합물은 중간 방식으로 환자의 LV 무료 벽의 기초와 정점 사이에 10에서 19 위치에 주입 하였다. 함께 자기 공명 영상 (MRI),수학적 모델링, 치료 전 환자 및 복구 동안 다양한 시간 지점에서이 치료의 효과를 정량화하기 위해 사용되었다. 심 외막과 내막 표면이 먼저 말 수축시와 최종 이완기에 좌심실 형상을 재구성 MR 이미지에서 디지털화 하였다. 심실 구멍 볼륨은 다음 이러한 재구성 표면에서 측정 하였다. LV의 수학적 모델은 지역 근섬유 스트레스를 계산하는 이러한 MRI-재건축 표면에서 만들어졌습니다. 각 LV 모델은 1)은 심근의 이전에 유효 응력 - 변형률 관계에 따라 변형, 2) 이러한 모델에서 LV 캐비티 볼륨을 예측하는 최종 심장 확장 및 최종 수축기에 해당하는 MRI 측정 된 볼륨과 일치하도록 구성되었습니다 . 이완기 충만는 소정의 이완 기말 압력 LV 심 내막 표면을로드하여 시뮬레이션 하였다. 수축기 수축이 동시에 끝을로드하여 시뮬레이션했다처방 최종 수축기 혈압과 근섬유의 방향에 적극적으로 수축을 추가로 ocardial 표면. 최종 심장 확장 및 최종 수축기의 지역 근섬유 응력은 응력 - 변형률 관계에 따라 변형 LV로부터 계산되었다.

LV 무료 벽이 두꺼워 그것으로 지속적으로 Algisyl-LVR의 주입 시간에 LV의 크기를 줄일 수 있습니다. LV 벽 LV의 크기가 감소 두껍게 전에 6 개월 Algisyl-LVR (그림 1)를받은 후, 수축의 끝에 환자 LV의 MRI에 분명하다. 그림 2는 왼쪽 심실 벽 스트레스의 정량화에 관련된 각 단계의 결과를 보여줍니다. 그림 2a에서 심 외막과 내막 가장자리는 MRI와 윤곽을 사용하여 MevisLab에 LV의 짧은 축보기에서 확인되었다. 결과는 심 내막 표면 (파란색)과 윤곽 점은 그림 2B에 표시됩니다 사용하여 래피드 폼 (Rapidform)에서 만든 심 외막 표면 (빨간색) IGES. 이 후, 심 내막과 심 외막 표면 사이의 공간은 TrueGrid (그림 2C를 사용하여 8 절점 삼선 벽돌 요소로 가득 차 있었다 </str사연&gt;). 각 요소에 근섬유의 방향을 정의하는 벡터는 다음 가까이로 계산 하였다. 이러한 벡터는 검은 그림 차원에서 화살표와 LV 벽의 조각으로 표시됩니다 (파란색) LV 벽을 통해 근섬유의 방향의 변화는 앞에서 설명한대로 보여줍니다. 그림 2E에서, 즉 경계 조건, 압력과 절점 변위 LV에 부과 표시됩니다. 적용 압력은 심 내막 벽쪽으로 가리키는 화살표로 표시됩니다. 심 외막 - 기초 링 (구체로 표시)에서 노드는 기초 노드 (큐브로 표시됨)의 나머지 기초 평면 (그림 2E)으로 만 이동하도록 구속 된 반면, 모든 방향으로 움직이는 제한 하였다. 마지막으로, 그림 2 층 치료 전 환자에서 이완기의 끝에서 근섬유 방향으로 계산 된 심실 벽 스트레스를 보여줍니다. 그것은 높은 스트레스가 심 내막에서와 지역에서 발견되는 그림에서 명백한입니다LV 벽이 얇습니다. <img src="/files/ftp_upload/50096/50096fig1.jpg" alt="그림 1" fo:content-width="4.5in" fo:src="/files/ftp_upload/50096/50096fig1highres.jpg"/> 그림 1. 로 자기 공명 영상에서 보이는 후 6 개월 환자의 LV (화살표로 표시)에 Algisyl의 효과. 이미지 LV는 축소하고 두께 6 개월 후 증가했다고 보여줍니다. <img src="/files/ftp_upload/50096/50096fig2.jpg" alt="그림 2" fo:content-width="4.71in" fo:src="/files/ftp_upload/50096/50096fig2highres.jpg" /> 그림 2. 심실 벽 스트레스의 정량화에 관련된 단계. () MR 이미지를 디지털화. (B) IGES 표면을 만듭니다. (C) FE 메쉬를 만듭니다. (D) 할당 근섬유의 방향입니다. (E)경계 조건을 부과. (F) 심실 벽 스트레스 (이완기 끝에서 여기에 표시된) 계산. 설명을위한 텍스트를 참조하십시오.

이 문서의 마음을 실패하고 왼쪽 심실 벽 스트레스와 기능에 미치는 영향을 정량화의 새로운 히드로 겔을 주입을위한 절차를 설명합니다. 이 절차가 성공적으로 개와 인간에 적용되었습니다.

Algisyl-LVR을 사용하여 마음을 실패의 기능에서 왼쪽 심실 벽 스트레스와 개선의 감소

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

다음 실험의 전체적인 목표는 환자 맞춤형 수학적 모델을 사용하여 alginate 하이드로젤 alge cell LVR 주사 요법 후 근섬유 응력에 미치는 영향을 정량화하는 것이며, 이를 위해 먼저 하이드로젤 이식을 위한 심첨부와 기저부 사이의 중간 지점인 좌심실 유리벽을 식별합니다. 두 번째 단계로, 심실 중간 수준을 따라 10~19개 지점에 0.3 ccs의 하이드로젤을 끊김 없는 하나의 동작으로 천천히 주사합니다. 이렇게 하면 좌심실 유리벽이 두꺼워집니다.다음으로, 주입 전후의 MRI 영상을 사용하여 환자 맞춤형 좌심실 수학적 모델을 구축합니다. 하이드로겔 주입 치료가 근섬유 응력에 미치는 영향을 정량화하기 위해 분석한 결과, Alger CIL LVR 하이드로겔의 첨가로 인해 심실 근섬유 응력이 시간이 지남에 따라 감소하는 것으로 나타났습니다. 심실 벽 응력을 추정하는 Laplace's Law와 같은 기존 방법과 비교했을 때 이 기술의 주요 장점은 좌심실 벽의 섬유 구조를 고려할 수 있으며, 국소 근섬유 방향의 응력 성분을 예측할 수 있다는 점입니다.본 시연은 외과 교실의 박사후 연구원인 Swan Lee 박사가 진행하겠습니다. 이 시술을 시작하기 위해, 표준 흉골 절개술을 통해 심장에 접근합니다. 시술 과정 동안 심장은 계속 뛰고 있어야 하며, 체외 순환술은 필요하지 않습니다.심장에 접근한 후, 심장 첨부와 기저부의 중간 지점인 심실 중간 높이에서 좌심실의 자유벽을 확인합니다. 다음으로 알긴 하이드로겔의 심근 내 주입 위치를 표시합니다. 수술용 마커를 사용하여 중격간 구에서 후중격 구까지 1cm 간격으로 한 줄을 따라 10~19개의 표시를 합니다. 심실 중간 높이에서 사용 직전에, 6% mannitol이 포함된 2% weight per volume 농도의 멸균 알긴산 나트륨 용액과 불용성 입자 형태로 현탁된 멸균 알긴산 칼슘을 혼합하여 alge cell LVR을 제조합니다.또한 4.6% Mannitol 내에서 두 개의 주사기 사이로 용액을 다섯 번 왕복시켜 교차 하이드로겔을 혼합합니다. 하이드로겔이 완전히 혼합되면 주사기 팁의 각도를 조절합니다. 혼합물을 심근 내 공간에 더 쉽게 주입하기 위해, 겔의 초기 혼합 2분 후 바늘을 45도 각도로 삽입하고 혼합물 0.3 ccs를 초당 0.1 cc의 속도로 주입합니다.작업 중 어느 시점에서든 바늘이 막히면, 바늘을 제거하고 교체하십시오. 이전에 매핑된 좌심실 벽의 각 위치에 혼합물을 계속 주입하십시오. 각 주사기에는 4~5곳의 이식 부위에 사용할 수 있는 충분한 양의 하이드로겔 용액이 들어 있습니다.좌심실의 크기에 따라 최대 5개의 하이드로겔 조제물이 필요할 수 있습니다. 분석을 위한 좌심실의 디지털화를 시작하려면, 먼저 무료 소프트웨어인 nevus lab과 해당 소프트웨어의 contour segmentation object library를 사용하여 좌심실 이미지가 포함된 단축 및 장축 MRI를 확보하십시오. 좌심실의 심내막 표면과 심외막 표면을 디지털화하고, 좌심실이 포함된 MRI의 단축 및 장축 뷰에서 확인되는 심내막 및 심외막 경계를 따라 윤곽을 그리십시오.그다음 서심외막과 심내막의 지점들이 3D 공간에 자동으로 생성됩니다. 이어서 insert import라는 기능을 사용하여 Rapidform이라는 상용 소프트웨어로 3D 지점들을 불러옵니다. 마지막으로 표면을 초기 그래픽, 교환 사양 또는 iiss 표면으로 출력합니다.이 과정의 다음 단계는 좌심실의 유한 요소 메쉬를 생성하기 위해 iiss 표면을 상용 소프트웨어인 true grid로 가져오는 것입니다. true grid 소프트웨어를 사용하여 심내막 표면과 심외막 표면 사이의 공간을 8노드 삼선형 브릭 요소(eight node tri linear brick element)로 채웁니다. 일반적으로 벽면을 통해 3개의 요소가 배치되어 약 3000개의 요소를 포함하는 메쉬를 생성합니다.유한요소법(finite element method)을 사용하여 좌심실 응력을 정량화하기 위해 좌심실을 모델링하기에 충분한 두께를 확보합니다. ls, Dyna를 사용하여 Truegrid의 입력 덱을 K 파일로 가져와 closer 및 요청 시 제공되는 자체 소프트웨어로 불러옵니다. closer는 각 요소에 지정된 근섬유 방향을 벡터로 자동 할당합니다. 다음으로, 경계 조건을 설정하고 Truegrid에서 가져온 요소들에 심근 재료 모델을 할당합니다.먼저, Sina에서 SPC 키워드를 사용하여 좌심실 기저부에 절점 변위를 부여합니다. 심외막 기저 링의 절점들은 고정하며, LV 기저부의 나머지 절점들은 기저 평면상에서만 움직이도록 구속합니다. 다음으로, 재료 식별자가 포함된 mat 키워드를 사용하여 모든 요소에 구성 방정식 또는 응력-변형률 관계를 할당합니다.Elaina에서 1 28을 설정한 다음, 요소 표면에 load_segments 키워드를 사용하여 경계 조건으로 압력을 가합니다. 심내막 표면을 정의하십시오. 또한, 이완기 말을 시뮬레이션하기 위해 define_curve 키워드를 사용하여 압력-시간 부하 곡선을 정의하십시오.시간에 따라 빠르게 증가하여 정해진 최종 이완기압인 20 mmHg에 도달하도록 압력을 설정하십시오. 이후 압력을 최종 이완기압으로 일정하게 유지하며, 좌심실이 정상 상태(steady state)에 도달할 때까지 충분한 시간을 둡니다.다음으로, 이완기 말 상태부터 정해진 수축기 말 압력인 125 mmHg에 도달할 때까지 압력이 시간에 따라 빠르게 증가하도록 설정하여 수축기 종료를 시뮬레이션합니다. 압력을 수축기 압력으로 일정하게 유지하고, 좌심실이 정상 상태에 도달할 수 있도록 충분한 시간을 둡니다.그런 다음, 완성된 입력 덱(input deck)을 상용 유한 요소 해석 솔버인 LS dyna로 가져와 이완기 말과 수축기 말의 심실벽 응력 및 좌심실강 부피를 계산합니다. 마지막으로 심근의 수동적 강성과 수축력을 반영하여 재료 매개변수를 조정합니다. 계산된 LV 강 부피가 MRI 측정 부피와 일치할 때까지 조정을 계속합니다. 여기에 표시된 이완기 말 및 수축기 말의 MRI 측정 부피는 AlgiCell LVR 주사 치료를 받은 환자 심장의 기저선 및 수술 후 6개월 시점의 MRI 결과입니다.화살표는 환자의 좌심실 위치를 나타내며, 수축기 및 이완기 스트레스 계산 결과 전체적인 좌심실 크기가 급격히 감소한 것을 보여줍니다. 이 모델을 사용하면 주사 후 6개월 동안 비침습적으로 심실 개선 정도를 정량적으로 측정할 수 있는 수단을 제공합니다. 이 피험자는 파란색으로 표시된 바와 같이 심실벽의 두꺼워짐과 벽 스트레스의 급격한 감소가 모두 관찰되었습니다.이 영상을 시청하고 나면, algi cell LVR 주입 요법이 어떻게 수행되는지, 그리고 환자 맞춤형 수학적 모델링을 사용하여 생체 내(in vivo)에서 좌심실 MyFi 응력 분포를 어떻게 계산하는지에 대해 충분히 이해하게 될 것입니다.

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

Research

연구

JoVE Journal

Medicine

의학

이 동영상은 심근 국소 빈혈의 pathobiological 및 pathophysiological 프로세스를 연구하기위한 빠르고 안정적​​인 모델을 사용하는 방법을 보여줍니다.

내사 - 결합 : 심근 경색의 Murine 모델

설치류 모델에서 LAD 결찰에 의한 심근 경색을 치료하는 biograft의 주입은 통상적으로 두 개의 심장 절개 수술을 요구하고있다. 사망률 감소 및 세포와 연관된 고체 및 젤라틴 biomatrices의 정착을위한 최적의 조건을 제공하기 위해, 최소 침습 절차가 개발되었다.

쥐에서 심장 마비에 대한 세포 기반 치료 : 심근 경색에 대한 두 개흉술 및 세포 및 Biomatrix의 심 외막 이식

빠른 서 성 왼쪽된 번들 지점 제거와 결합 하 여 만성 비동기 심장 마비 (HF) 모델의 제공 됩니다. 이미징 및 대동맥 속도 시간 전체를 추적 하는 2 차원 얼룩 왼쪽된 심 실 비동기와 심장 재 동기화 치료의 혜택이 안정적인 HF 모델 유효성 검사에 적용 됩니다.

심장 재 동기화 치료 왼쪽된 번들 지점 제거 및 빠른 속도 의해 유도 된 비동기 심장 마비 모델에서의 장점

여기서 우리는 대동맥 수축의 잘 확립 된 마우스 모델에서 탈밴드 수술 대동맥의 단계별 프로토콜을 설명합니다. 이 절차는 비대의 좌심실 역 리모델링 및 회귀의 근본적인 메커니즘을 연구할 뿐만 아니라 심근 회복을 가속화할 수 있는 새로운 치료 옵션을 테스트할 수 있습니다.

설치류에서 대동맥 탈밴드에 의해 왼쪽 심실 역 리모델링 공부

다음 기사에서는 경피좌 심실 보조 장치(pLVAD)와 CS의 좌심실 바이패스(LAFAB) 시스템을 우회하고 지원하는 대퇴동맥 우회(LAFAB) 시스템에 대한 좌심방인 심근 쇼크(CS)에 장치(예를 들어 탠덤하트)의 배치를 위한 단계별 절차를 설명합니다.

경피 심실 보조 장치 /심장 유발 쇼크를위한 대퇴 동맥 우회 시스템에 왼쪽 아트리움의 사용

여기에서 우리는 급성 심근 허혈 재관류 연구를 위해 쥐의 전통적인 절차를 기술적으로 수정하여 좌전하행 관상동맥 결찰술의 품질 관리에 초점을 맞춘 프로토콜을 제시합니다.

허혈 재관류 연구를 위한 좌전하행 관상동맥 결찰술: 기술적 수정 및 품질 관리를 통한 모델 개선

여기에 제시된 것은 생쥐에서 왼쪽 관상 동맥의 영구 결찰을위한 수술 절차입니다. 이 모델은 심근 경색 후 병태생리학 및 관련 염증 반응을 조사하는 데 사용할 수 있습니다.

좌측 관상동맥 결찰술: 심근경색의 외과적 쥐 모델

여기에서는 조류 배아에서 좌심방 결찰(LAL) 모델을 실행하기 위한 자세한 시각적 프로토콜을 제시합니다. LAL 모델은 벽 전단 응력 하중을 변화시키는 심장 내 흐름을 변경하여 저형성 좌심 증후군을 모방합니다. 이 어려운 미세 수술 모델의 문제를 극복하기 위한 접근 방식이 제시됩니다.

초기 혈관 발달 중 변경된 혈류역학적 하중에 대한 모델로서의 조류 배아의 좌심방 결찰

본 연구는 진행성 관상동맥 협착증으로 인한 만성 심근허혈의 외과적 돼지 모델을 제시하여 경색 없이 심장기능 장애를 초래한다. 허혈 후 동물은 줄기세포 유래 엑소좀이 함유된 콜라겐 패치를 심외막 배치와 함께 오프펌프 관상동맥 우회술을 받습니다. 이 보조 요법은 심근 기능과 회복을 향상시킵니다.

엑소좀이 함유된 콜라겐 패치 및 오프 펌프 관상동맥 우회술로 치료한 만성 심근 허혈의 외과적 돼지 모델

이 프로토콜은 좌심실의 직접 로딩이 이식편 건강에 대한 평가 기법 역할을 하는 동시에 이식편 기능에 대한 전체적인 평가를 제공할 수 있는 돼지 체외 심장 관류 시스템을 설명합니다. 시스템 설계 및 가능한 평가 메트릭에 대한 설명도 제공됩니다.

이식편 평가를 위한 Passive Left Atrial Pressurization 및 Passive Afterload를 사용한 심장 부하

이 글에서는 새끼 돼지에게 좌심실 보조장치(LVAD)를 이식하는 프로토콜을 제시합니다. 이 모델은 어린이의 LVAD 이식을 연구하고 LVAD 치료에서 심실 역방향 재형성의 기전을 밝히는 강력한 방법을 제시합니다.

어린 랜드레이스 돼지에 좌심실 보조 장치(LVAD) 이식: 소아 심부전의 LVAD 이식 모델

학습하세요 심부전 치료를 위한 알지닐 수성겔 주입술과 MRI 기반 환자특이적 유한요소 모델링을 이용한 좌심실 벽응력 정량화 방법. 이 기술은 개와 인간 대상에서 심근섬유 응력 감소 효과를 검증했습니다.

Algisyl-LVR을 사용하여 마음을 실패의 기능에서 왼쪽 심실 벽 스트레스와 개선의 감소

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