$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Choroba niedokrwienna serca nadal jest główną przyczyną zgonów w Stanach Zjednoczonych1. Duże modele zwierzęce zostały wykorzystane eksperymentalnie do zrozumienia i scharakteryzowania mechanizmów napędzających chorobę wieńcową (CAD) i związane z nią powikłania (w tym zawał mięśnia sercowego, zdarzenia arytmiczne i niewydolność serca), a także do testowania nowych terapii lub metod diagnostycznych. Wyniki tych badań pomogły poszerzyć wiedzę, diagnostykę i monitorowanie choroby niedokrwiennej serca oraz rozwinąć praktykę kliniczną2. Użyto kilku modeli zwierzęcych, w tym królików, psów i świń. Jednak zwężenia tętnic wieńcowych, szczególnie zmiany dyskretne, występują u tych zwierząt bardzo rzadko i są trudne do wywołania w sposób powtarzalny3. Wcześniejsze prace opisywały tworzenie sztucznych zwężeń wieńcowych za pomocą podwiązania, okluderów lub zacisków zewnętrznych. Niedawno opisaliśmy, jak wykorzystać technologię druku 3D do produkcji implantów wieńcowych, które można wykorzystać do przezskórnego tworzenia dyskretnego sztucznego zwężenia naczyń wieńcowych4. Korzystając z oprogramowania do projektowania wspomaganego komputerowo, zaprojektowaliśmy implanty tętnic wieńcowych jako puste rurki o różnych średnicach wewnętrznych i zewnętrznych, a także długości implantów, a następnie wyprodukowaliśmy je przy użyciu dostępnych na rynku materiałów dodatkowych. Implanty to gładkie, puste, wydrukowane w 3D rurki o zaokrąglonych krawędziach. Zaprojektowaliśmy bibliotekę rozmiarów implantów z zakresem średnicy wewnętrznej, średnicy zewnętrznej i długości. Średnica zewnętrzna implantu zależy od rozmiaru cewnika prowadzącego naczynia wieńcowego. Średnica wewnętrzna zależy od wielkości opróżnionego balonu do angioplastyki wieńcowej. Zmienialiśmy długość implantu, aby dostosować pożądaną intensywność perfuzji. Jednak bezpieczne przezskórne dostarczanie takich urządzeń może być trudne ze względu na brak drutów i cewników wyprodukowanych specjalnie do użytku u dużych zwierząt. W przeciwieństwie do tego, dostępna jest obszerna kolekcja cewników, drutów i sprzętu wspomagającego do użytku klinicznego w ludzkich tętnicach wieńcowych. W tej pracy pokazujemy, jak zmienić przeznaczenie klinicznego cewnika prowadzącego naczynia wieńcowe matki i dziecka do dostarczania drukowanych w 3D implantów wieńcowych.
Cewnik GuideLiner (Rysunek 1A) został opracowany do przezskórnej interwencji wieńcowej (PCI), aby umożliwić głębokie osadzenie cewnika i zwiększone wsparcie dla skomplikowanych przypadków5. W naszym badaniu cewnik GuideLiner został wybrany ze względu na znajomość stosowania i dostępność, ale podobne cewniki, jeśli są dostępne, mogą być również brane pod uwagę. Uważane za cewnik prowadzący "matki i dziecka" (Rysunek 1B), urządzenie mieści się w typowym cewniku prowadzącym naczynie wieńcowe ("matka") i jest współosiową elastyczną rurką ("dziecko"). Cewnik ten może być wprowadzany przez prowadnik i skutecznie wydłuża zasięg typowego cewnika prowadzącego naczynia wieńcowe, wysuwając się poza koniec prowadnicy wieńcowej. GuideLiner lub podobny cewnik dla matki i dziecka może być używany jako dodatkowe wsparcie przy wdrażaniu drukowanych w 3D implantów wieńcowych. Ponieważ implanty są montowane na balonach do angioplastyki, które mają być wprowadzane jako jednostka przez drut wieńcowy do naczynia ( Rysunek 1B, 1C), cewnik zapewnia dodatkowe wsparcie, aby dostarczyć implant do pożądanego miejsca. Dzięki umieszczeniu cewnika matki i dziecka tuż proksymalnie do balonu, implant pozostaje w pożądanym miejscu podczas opróżniania i wycofywania balonu. Pomimo pewnej sztywności struktury, wyjątkowa zdolność cewnika matki i dziecka do wprowadzania się głęboko do tętnic wieńcowych za pomocą prowadnika oraz marker nieprzepuszczający promieni rentgenowskich na końcówce cewnika były podstawowymi cechami implantacji.
Nasz zmontowany aparat do dostarczania składał się z typowego cewnika prowadzącego naczynia wieńcowego, cewnika matki i dziecka oraz wydrukowanego w 3D implantu przymocowanego do opróżnionego balonu do angioplastyki wieńcowej (Rysunek 1B). Jako funkcjonalny oddział porodowy, cewnik matki i dziecka nie tylko zapewniał stabilne dodatkowe wsparcie podczas dostarczania sprzętu, ale był również wyjątkowo stosowany jako urządzenie ścinające, aby utrzymać implanty na miejscu podczas opróżniania i usuwania balonu. Marker nieprzepuszczający promieni rentgenowskich na końcówce cewnika służył jako przewodnik pozycjonujący dla zmontowanego aparatu i znajduje się proksymalnie do balonu do angioplastyki. Cechy te pozwoliły na precyzyjne rozmieszczenie implantów ograniczających przepływ. Proces został zaprojektowany tak, aby był powtarzalny, wydajny i humanitarny dla zwierząt.
W naszej aplikacji, technika przezskórnego dostarczania matki i dziecka została wykorzystana do stworzenia modeli świń z ogniskowym zwężeniem tętnicy wieńcowej do oceny rezonansu magnetycznego (MRI) perfuzji serca wzmocnionego kontrastem. Jednak technika ta może być stosowana w innych badaniach, w tym w układach naczyniowych poza naczyniami wieńcowymi.