Nieuwe percutane benadering voor de inzet van 3D-geprinte coronaire stenose implantaten in varkensmodellen van ischemische hart-en vaatziekten
18 februari 2020
We beschrijven een nieuwe, kosteneffectieve en efficiënte techniek voor percutane levering van driedimensionale geprinte coronaire implantaten om varkensmodellen met gesloten borst van ischemische hartziekten te creëren. De implantaten werden op hun plaats bevestigd met behulp van een moeder-en-kind extensie katheter met een hoog slagingspercentage.
Onze MRI-compatibele minimaal invasieve gesloten borst varkens model. Het vergemakkelijkt een snellere translationele studie van ischemische hartziekten. We hebben aangetoond dat een moeder-en-kind katheter kan worden gebruikt om nauwkeurig te implementeren coronaire implantaten in een veilige en snelle manier, het beperken van nadelige effecten voor de dierlijke onderwerpen.
Onze methode kan worden gebruikt om nieuwe diagnostische beeldvormingstechnieken te ontwikkelen bij ischemische hartziekten. Met enkele kleine wijzigingen, het kan ook worden toegepast op andere vasculaire toestanden. Hoewel het moeilijk kan zijn om selectief cannulate de linker belangrijkste kransslagader bij kleinere varkens, met behulp van een moeder-en-kind katheter maakt het mogelijk uitstekende kwaliteit angiogrammen worden verkregen.
Onze methode stelt ons in staat om een focale coronaire laesie te induceren in het vat van onze keuze en om een MRI-studie uit te voeren op dezelfde dag. Visuele demonstratie van de techniek zal helpen verminderen trial and error in toekomstige onderzoeken, wat resulteert in meer reproduceerbare resultaten. De dag voor de procedure, gebruik pincet om jas gedrukte implantaten dip in een 25%Heparin oplossing.
En laat de implantaten 24 uur drogen. Op de dag van de procedure bevestigt u een passend niveau van sedatie bij een zwijn van 30 tot 45 kilogram yorkshire en gebruikt u de Seldinger-techniek om de arteriële en veneuze omhulsels in de bilaterale dijbeenslagaders en aders van het dier in te voegen. Spoel vervolgens alle katheterpoorten continu door met De normale zoutoplossing van Heparinized.
Nadat vasculaire toegang is verkregen, dient u 5.000 tot 10.000 eenheden Heparin toe om een geactiveerde stollingstijd van meer dan 300 honderd seconden te behouden. Voor hemodynamische monitoring gebruikt u elektrocardiografie borstfeeds voor het registreren van veranderingen in het ST-segment, T-golven en hartslag gedurende de gehele experimentele periode. Gebruik een druktransducer om de continue dijbeenslagaderdruk tijdens de procedure vast te leggen.
Bevestig een pulsoximeter aan het oor van het dier voor continue pulsoximemetrieopnamen. Steek een leeggelopen NC TREK over de draad coronaire ballon door middel van een moeder-en-kind katheter van de gewenste grootte, zodat de ballon tip strekt zich uit tot voorbij het puntje van de katheter. Monteer het 3D-geprinte implantaat op de leeggelopen angioplastieballon zodanig dat het implantaat tussen de markeringen van de ballon en dicht bij de proximale markering wordt geplaatst.
Gebruik vervolgens een Instaflator om de ballon op te blazen tot twee tot drie atmosferen om het implantaat op de ballon te bevestigen en te controleren of het implantaat dichter bij de proximale helft van de ballon is geplaatst, zodat het het dichtst bij de moeder-en-kindkatheter ligt wanneer het klaar is voor verwijdering. Om een coronaire angiografie met een fluoroscopische C-arm in de antero posterior projectie te induceren, bevestig een regelklep aan een linker of rechter coronaire gids katheter. Introduceer de geleidkatheter over een J getipte draad door de rechter dijbeenslagader schede.
En onder fluoroscopische begeleiding 5:00 De katheter naar de aortawortel. Selectief de katheter in de linker hoofdkransslagader, en injecteer vijf milliliter gejodinated contrast onder fluoroscopie om het linker kransenstelsel te visualiseren. Plaats de geleidekatheter in de richting van de linker hoofdkransslagader voor het tweede angiogram.
Eenmaal ingeschakeld binnen of positie in de buurt van de linker belangrijkste kransslagader, vooraf een 0,014 inch 300 centimeter coronaire draad in de linker belangrijkste kransslagader en verder vooraf de draad naar de distale linker voorste dalende slagader. Steek de eerder geassembleerde moeder-en-kind katheter met de opgeblazen coronaire angioplastie ballon en implantaat over de coronaire draad en vooraf de montage naar de gewenste locatie langs het kransvat. Injecteer vijf milliliter jodinated contrast om een discrete vernauwing te visualiseren op de gewenste locatie waar het coronaire implantaat moet worden ingezet.
Zodra het implantaat in positie is, u de moeder-en-kindkatheter naar de proximale markering van de opgeblazen ballon brengen. De geometrische beperkingen van het toedoogsysteem maken het mogelijk de stenose in het proximale tot halverwege het deel van de varkenskransslagader te plaatsen. Deblaas de ballon leeg en trek deze in door de katheter van de moeder en het kind om het implantaat van de ballon te scheren terwijl het wordt ingetrokken, waardoor de positie van het implantaat in het aangewezen segment van het vat wordt bevestigd.
Voer vervolgens definitieve angiogrammen uit om de locatie van de nieuwe kunstmatige stenose in het vat en twee orthogonale weergaven mogelijk te documenteren om een visuele schatting van de ernst van de stenose te verkrijgen. Na de oogst ontleedt u het ex-vivo hart om de kransslagaders bloot te leggen. Let op de locatie van het implantaat ten opzichte van de takken waar het naast is geplaatst om de implantaten op te halen en het vat te inspecteren op ernstig letsel.
Fotografeer vervolgens het hartweefsel voor grove pathologie en vlek met TTC om een hartinfarct uit te sluiten. In deze stress cardiale overpeinsantie beelden van een coronaire implantaat ingezet in de proximale tot midden links voorste aflopende slagader, het geïmplanteerde vat kan worden waargenomen in rust en op piek adenosine vaatverwijdende stress. Let op de inducible perfusiedefecten in de segmenten die door de linker voorste aflopende slagader worden bestreken.
Vergeet niet om ervoor te zorgen dat de moeder-en-kind katheter is flush tegen het implantaat in een stabiele positie voorafgaand aan deflatie van de kransballon om het mogelijk te maken voor het scheren van de ballon bij terugtrekking. We kunnen nu een implantaat inzetten en een hele MR-beeldvormingsstudie uitvoeren die in één dag begint te voltooien, waarbij we de timing en logistieke uitdagingen voor deze experimenten drastisch verminderen.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Deze studie presenteert een nieuwe techniek voor de percutane levering van driedimensionaal geprinte coronaire implantaten in varkensmodellen van ischemische hartaandoeningen. De methode maakt gebruik van een moeder-en-kind extensiekatheter, waarbij een hoog succespercentage bij de plaatsing van het implantaat wordt aangetoond.
Belangrijkste Onderdelen van de Studie
Wetenschappelijk vakgebied
- Cardiovasculair onderzoek
- Biomedische technologie
- Translationele geneeskunde
Achtergrond
- Ischemische hartaandoeningen vormen een aanzienlijk gezondheidsprobleem.
- Bestaande modellen voor het bestuderen van deze aandoening kunnen invasief en complex zijn.
- Minimaal invasieve technieken kunnen het dierenwelzijn en de efficiëntie van het onderzoek verbeteren.
- Driedimensionaal printen biedt nieuwe mogelijkheden voor op maat gemaakte implantaten.
Doel van de studie
- Om een kosteneffectieve methode te ontwikkelen voor de plaatsing van coronaire implantaten.
- Om de veiligheid en effectiviteit van varkensmodellen in onderzoek naar ischemische hartziekten te verbeteren.
- Om de ontwikkeling van nieuwe diagnostische beeldvormingstechnieken te faciliteren.
Gebruikte methoden
- Gebruik van een moeder-en-kindkatheter voor nauwkeurige plaatsing.
- Creatie van driedimensionaal geprinte coronaire implantaten.
- Implementatie van een closed-chest varkensmodel.
- Beoordeling van de angiogramkwaliteit na implantatie.
Belangrijkste Resultaten
- De techniek maakt een snelle en veilige plaatsing van implantaten mogelijk.
- Er zijn angiogrammen van hoge kwaliteit verkregen met behulp van de moeder-en-kindkatheter.
- De methode vertoont potentieel voor toepassing bij andere vaatziekten.
- Bijwerkingen bij de dierproefpersonen werden tot een minimum beperkt.
Conclusies
- Deze innovatieve techniek verbetert de studie naar ischemische hartaandoeningen.
- Het biedt een kader voor toekomstig onderzoek naar vasculaire aandoeningen.
- De methode kan worden aangepast voor diverse vorderingen in diagnostische beeldvorming.
Veelgestelde vragen
Industriële relevantie voor leidinggevenden
Deze methode maakt de snelle, reproduceerbare creatie van focale coronaire stenosemodellen bij varkens mogelijk, ter ondersteuning van de preklinische evaluatie van diagnostische beeldvorming en therapeutische interventies voor ischemische hartaandoeningen. Door de procedurele efficiëntie te verbeteren en de stress bij de dieren te verminderen, wordt het translationele vertrouwen in workflows voor de validatie van cardiovasculaire targets en de identificatie van lead-verbindingen vergroot. De aanpak pakt een belangrijke bottleneck in de ontwikkeling van grootdiermodellen aan, waardoor een screening met een hogere doorvoer van mechanismen bij coronaire arterieziekte mogelijk wordt.
Strategische Toepassingen in Biofarmaceutische R&D
Vroege ontdekking & targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Maakt precieze inductie van focale coronaire laesies mogelijk om therapeutische hypothesen in ischemische pathways te onderzoeken.
- Operationele waarde: Vermindert de percentages procedurele fouten, waardoor de reproduceerbaarheid van stenosemodellen over onderzoekscohorten wordt verbeterd.
Screening & assayontwikkeling
- Wetenschappelijke waarde: Biedt gestandaardiseerde, kwantificeerbare coronaire vernauwing voor een consistente beoordeling van imaging-biomarkers en drugseffecten.
- Operationele waarde: Ondersteunt MRI- en angiografie-uitlezingen op dezelfde dag, wat de doorlooptijd van assays in discovery-pipelines versnelt.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Wetenschappelijke waarde: Creëert ziekterelevante varkensmodellen die de brug slaan tussen ontdekking en preklinische validatie van coronaire interventies.
- Operationele waarde: Maakt longitudinale beeldvorming en functionele beoordeling mogelijk binnen één sessie, waardoor het aantal gebruikte dieren en de logistieke complexiteit worden verminderd.
Integratie van Pipeline & Workflow
De techniek past binnen het continuüm van cardiovasculair onderzoek en maakt laesiemodellering mogelijk voorafgaand aan therapeutische screening en mechanistische follow-up in programma's voor ischemische hartziekten.
- Discovery Biology: Ondersteunt hypothesetoetsing door gecontroleerde coronaire stenose te genereren om pathway-specifieke reacties te evalueren.
- Screening: Levert reproduceerbare angiografische en perfusie-eindpunten voor de evaluatie van verbindingen of hulpmiddelen.
- Analytics: Genereert kwantitatieve MRI- en angiografische output om de ischemische belasting tussen verschillende condities te vergelijken.
- Translationeel onderzoek: Verbindt acute stenosemodellering met de preklinische beoordeling van het herstel van perfusiedefecten of remodeling.
- Enterprise Reuse: Vestigt een herbruikbaar platform voor de generatie van coronaire modellen over meerdere projecten naar vasculaire aandoeningen heen.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellend vertrouwen in coronaire laesiemodellen door nauwkeurige, reproduceerbare plaatsing van implantaten.
- Operationele waarde: Maakt gebruik van de bestaande infrastructuur voor moeder- en dochterkatheters, waardoor de behoefte aan nieuwe apparatuur wordt geminimaliseerd.
- Strategische waarde: Vermindert het tijd- en resourceverbruik bij modelontwikkeling, wat snellere go/no-go-beslissingen ondersteunt.
- Impact op portfolio: Maakt risicogecorrigeerde prioritering van coronaire kandidaten mogelijk op basis van betrouwbare inductie van ischemie.
Overwegingen voor de implementatie
- Vereist expertise in interventionele cardiologie en hemodynamiek bij varkens.
- Is afhankelijk van fluoroscopie, MRI en angiografische beeldvormingssystemen.
- Vereist gestandaardiseerde preparatie van het implantaat (bijv. heparinecoating) en katheterbehandeling.
- Moet rekening houden met beperkingen in vaatgrootte bij kleinere varkensmodellen.
- Omvat procedurele training om een stabiele positie van de moeder- en dochterkatheter te behouden tijdens het leeglaten van de ballon.
