Методическая статья

Мониторинг стены механики во время установки стента в сосуде

8.9K просмотров

⸱

DOI:

10.3791/3945

⸱

8 мая 2012 г.

 ,  , 
1Department of Mechanical and Materials Engineering, University of Nebraska-Lincoln

В этой статье

Краткое содержание

Стент-индуцированной артериальной распределения деформаций характеризуется с помощью оптического измерения деформаций поверхности системы. Эта визуализация техника используется, чтобы получить полное представление о воздействии имплантации стента на хозяина судна.

Аннотация

Клинические испытания сообщали различные ставки для различных рестеноза стентов 1. Он предположил, что стент-индуцированной деформации концентрации на стенки артерий приводит к повреждение тканей, которое инициирует рестеноза 2-7. Эта гипотеза требует дальнейших исследований, включая лучшие количественных неоднородного распределения деформаций на артерии после имплантации стента. Бесконтактного измерения деформации поверхности методом стентированной артерии, представленные в этой работе. ARAMIS стерео оптического измерения деформаций поверхности Система использует два оптических высокоскоростные камеры для захвата движения каждой точки отсчета, а также решения трехмерных деформаций на поверхности деформации 8,9. В сетку стента развернута в латекс судно со случайным контрастный узор наносится или нарисованные на его внешней поверхности, поверхность деформации записано в каждый момент деформации. Расчетные распределения деформаций может быть использован, чтобы понять воткал поражение ответ проверки расчетных моделей, а также сформулировать гипотезы для дальнейших исследований в естественных условиях.

Протокол

1. Подготовка судна латекса

  1. Исправить обоих концах латекс судна колючей соединения шлангов, которые крепятся на надежное рабочее место.
  2. Измерьте площадь процентов на латекс судно для определения поля зрения. Области, представляющие интерес для стента испытание должно быть по центру между колючей разъемы шлангов и включают в себя примерно на один дюйм с каждой стороны стента, чтобы наблюдать деформации вне стентированной области.
  3. Запишите расстояние от внешнего края одной колючей разъем шланга центре города между разъемами, которые также приблизительно в центре судна латекса. Перевести на расстояние катетер путем измерения от центра стента до катетера. Затем отмечают катетер с маркером.
  4. Удалить латекс судна из колючей разъемы шланга.
  5. Подготовка латекс судна путем распыления области интереса со стохастической структуры белой и черной краской или маркировкиобласти интереса со случайными точками с помощью постоянных маркеров. Для небольших образцов и тонкая модель стохастического не требуется.

2. В пробирке система испытания и калибровка системы ARAMIS

  1. Выберите калибровку панели, что немного больше, чем площадь интерес измеряется в шаге 1.
  2. Установите панель калибровки между колючей разъемы шланга на область интереса и убедитесь, что область интересов хорошо освещено.
  3. Отрегулируйте расстояние между двумя камерами, расстояние от образца, и камера высоту на основе калибровки панель выбрана. Каждая панель калибровки отличаются, поэтому руководство ARAMIS пользователь должен будет провести консультации, чтобы определить эти расстояния.
  4. Откройте новый проект в ARAMIS, выбрав "Файл", затем "New Project". Затем нажмите на "Sensor" и выберите вкладку "калибровка", затем "Полная калибровка".
  5. Программное обеспечение ARAMIS теперь ходить пользователя через шаги для калибровки т Он камер.
  6. С диафрагмы объектива полностью открыта, сфокусировать камеру на калибровку панели, ослабив винт на камеру и вращающийся объектив. Как только внимание, затяните винт и закрыть отверстие.
  7. Возьмите первый образ процесса калибровки. Свернуть или повернуть калибровки панели в соответствии с демонстрацией на компьютере, пока изображение не будет сосредоточено на экране компьютера. Возьмем второе изображение. Повторите этот процесс для остальных калибровки изображения.
  8. После того как все калибровки изображения взяты, анализ ARAMIS изображений программное обеспечение расчета калибровки параметров. Процесс калибровки следует повторить, если калибровка отклонение больше, чем 0,04. Любые изменения, внесенные в фокус камеры или расстояние между камерами сделает недействительным процесса калибровки.
  9. Снимите панель калибровки и поместить сосуд окрашенные латексом обратно на колючую соединители шлангов.
Название "> 3. Предтестовая, чтобы избежать чрезмерного шума фона

  1. Определить количество кадров в секунду, что требуется для теста. Увеличение кадров в секунду, будет производить более равномерного напряжения.
  2. Регулировка скорости затвора до менее чем 1 кадр в секунду, так что не красный, изображенные на картинке.
  3. Возьмите 5 изображений.
  4. Добавить начать точек на изображении и вычислить ряд испытаний.
  5. Удерживая клавишу "Ctrl", щелкните по центру образца наблюдается фоновый шум. Если предварительное тестирование шум выше 75 микронап процесс калибровки должен быть переделан.

4. Стента

  1. Выберите количество изображений желал принимать во время теста. 200 изображений будет достаточно для расширения стента.
  2. Постепенно вставить катетер в сосуд из латекса, и с помощью маркера индикатор на катетер, чтобы вести стента, пока не достигнет центрального расположения.
  3. Начните принимать изображения с Арамис.
  4. Для шар-стента, постепенно увеличивать давление шара расширить стент до баллон полностью расширена, а затем постепенно снижается давление баллона к нулю, и спущенный воздушный шар и изъяты вместе с катетером.
  5. Для самостоятельного расширения стента, постепенно удалить оболочку, пока стент полностью расширена, а затем постепенно убрать катетер.

5. Анализ изображений

  1. Штамм истории конкретной точке на судне
    1. Создать этап точки, удерживая клавишу "Ctrl" ключ и нажать на область интереса.
    2. Выберите тип деформации, что требуется, то есть напряжение в X, Y, XY, основные напряжения, незначительные деформации, или Мизеса напряжения.
    3. Участок в нижнем правом углу появится напряжение в точке выбран в течение срока испытания.
  2. Пространственные деформации вдоль определенного пути судна
    1. CrЭАТС линии многоступенчатой ​​точки, нажав на кнопку "разделов" на вкладке, а затем "Создать раздел". Выберите линии на изображении параллельно оси X на Y равно нулю. Это позволит создать ряд этап точки в одну линию.
    2. После многоступенчатой ​​линии создается участок в нижнем углу появится ряд линий на одном участке. Каждая строка представляет деформации в одном случае во времени по всей длине секции.
  3. Создание наилучшего цилиндр для анализа скорости расширения и радиус сосуда
    1. В верхней панели инструментов выбрать "примитивы", затем "наилучшего цилиндр".
    2. Выберите небольшой участок изображения, используя "select через поверхность" инструмент на правой панели инструментов.
    3. Программное обеспечение ARAMIS будет генерировать трехмерное наилучшего цилиндра.
    4. Изображения могут быть циклически через наблюдать, как диаметр сосуда латекса различной.
  4. Оценка расстояния междудвумя точками
    1. В разделе "Анализ" на вкладке нажмите на кнопку "точка-точка расстоянии».
    2. Выберите длину на изображение, которое требуется для проведения анализа, выбрав два очка.
    3. Изображения могут быть циклически через наблюдать изменение расстояния между двумя точками с течением времени.

6. Представитель Результаты

Стент стойки расширения за пределы стенки сосуда, штаммы, как правило, выше вокруг стента месте. На рисунке 1 приведен пример деформации отображение во время отдачи процесс шар стента, а также основные истории деформации в одной конкретной точке. Черные точки на рисунке 1, являются ориентирами, которые были использованы высокоскоростные камеры для сбора и отслеживания перемещений этих опорных точек на канал. На основании записанных движения опорных точек, программное обеспечение будет использоваться для расчета деформации трубопровода илиНью-Йорк других целевых объектов. Основные деформации, также известный как максимальный основной напряжения, рассчитывается следующим образом:

figure-protocol-1

Ясно, что имплантированный стент привели к неравномерному распределению деформаций на поверхности сосуда. Это может быть объяснено отдачи нагрузку от концов, ограничен латекс канал и сетка структуры стента. Этот штамм поле соответствует начальной стадии стента отдачи, как это определено в красный маркер креста в нижнем изображении на рисунке 1. Основные деформации кривой истории конкретного пункта 10 продемонстрировал различимые этапы имплантации стента. Воздушный шар расширение происходит примерно от 10 до 12 секунд и стента отдачи после дефляции шара происходит между 12 и 14 секунд.

figure-protocol-2
Рисунок 1. Экспериментальная установка (вверху); неоднородного распределения деформаций на поверхности стентированной канал (в центре); основной истории деформации в точке 10 (внизу).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

Стерео оптического измерения деформаций поверхности системы, используемые для измерения локальных деформаций на поверхности деформации как внутри и вне плоскости движения без контакта с образцом. Эта система использует два высокоскоростных оптических камер снимать случайных контрастный узор положить на поверхность для построения точных измерений движений каждой точке, с высокой точностью разрешения поверхности штаммов.

Следует отметить, что необходимый контрастный рисунок нужно прилипает к п...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

Нет конфликта интересов объявлены.

Благодарности

Это исследование было частично поддержана NASA Небраска космического Грант и Национальный научный фонд под грант № 0926880.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Оборудование Б Компания Номер по каталогу Комментарии
ARAMIS камеры системы GOM: Оптические измерения методы
Palmaz Genesis чреспеченочная ЖЕЛЧНАЯ стента Корпорация Cordis PG5910B Воздушный шар стента
Z-MED баллонная дилатация катетер B. Braun медицинской Инк PDZ336 Баллонного катетера расширение

Ссылки

  1. Fischman, D. L., Leon, M. B., Baim, D. S. A randomized comparison of coronary-stent placement and balloon angioplasty in the treatment of coronary artery disease. Stent Restenosis Study Investigators. N. Engl. J. Med. 331, 496-501 (1994).
  2. Abul Hasan Muhammad Bashar, T. K. Mechanical Properties of Various Z-Stent Designs: An Endovascular Stent-Grafting Perspective. Artificial Organs. 27, 714-721 (2003).
  3. Nuutinen, J. uha-P. ekka Mechanical properties and in vitro degradation of bioabsorbable self-expanding braided stents. Journal of Biomaterials Science -- Polymer Edition. , 255-266 (2003).
  4. C. Schulz, R. A. Coronary stent symmetry and vascular injury determine experimental restenosis. Heart. 83, 462-467 (2000).
  5. Jiménez, J. M., Davies, P. F. Hemodynamically Driven Stent Strut Design. Annals of Biomedical Engineering. 1483, (2009).
  6. Johnston, C. R. The Mechanical Properties of Endovascular Stents: An In Vitro Assessment. Cardiovascular Engineering: An International Journal. 10, 128-135 (2010).
  7. Mejia, J. uan Evaluation of the effect of stent strut profile on shear stress distribution using statistical moments. Biomedical Engineering Online. , 1-10 (2009).
  8. ARAMIS User Manual. , GOM mbH. Braunschweig, Germany. (2009).
  9. GOM mbH. (n.d.). New ARAMIS/PONTOS 12M and HS sensors available. , GOM: Optical Measuring Techniques. Available from: http://www.gom.com/news/history/single/article/new-aramispontos-12m-and-hs-sensors-available.html (2011).
  10. Chesler, N. C., Thompson-Figueroa, J., Millburne, K. Measurements of Mouse Pulmonary Biomechanics. Journal of Biomechanical Engineering. 126, 309-314 (2004).
  11. 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. Identification of Atherosclerotic Plaque Components With Intravascular Ultrasound Elastography In Vivo A Yucatan Pig Study. Circulation. 105, 1627-1630 (2002).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

ARAMIS

Похожие статьи