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Medicine

경동맥과 경정맥의 도관은 의식 쥐 모델에서, 혼합 및 혈액 샘플링을 혈역학 적 조치를 수행하는

doi: 10.3791/51881 Published: January 30, 2015

Abstract

중요한 질병을 연구하는 작은 동물 모델의 성공은, 부분적으로, 사람의 상태를 모의하는 모델의 능력에 의존한다. 박테리아의 알려진 양의 내부 기관 접종이 성공적으로 다음 패혈증으로 발전 폐렴의 발병을 재현하는 데 사용되었습니다. 혈역학 적 매개 변수를 모니터링 및 항생제, 수액과 혈압을 유지하기 위해 약물 수행하는하지만이 모델의 일상적인지지 요법을 시뮬레이션하는 것이 중요합니다의 주입을 포함하여 표준 임상 치료를 제공하기 때문에 동맥과 정맥 혈관 통로가 모두 필요합니다. 비디오는 마취 된 쥐의 경동맥 및 일반 경정맥 카테터를 주입하는 수술 기법을 자세히 설명합니다. 72 시간 회복 기간 후에, 동물을 다시 마취되며 혈역학 모니터링 시스템에 주입 카테터를 연결 설치류 하우징에 부착 테더과 회전 연결 셋업. 이 설정의 자유로운 이동을 허용지속적으로 유체 및 약물을 주입, 압력 모니터링 (항생제, 혈관 수 축제) 및 혈액 샘플링을 수행하는 동안 연구 기간 동안 쥐입니다.

Introduction

쥐의 동맥과 정맥 카테터는 긴 실험실 연구에 사용되어왔다. 1, 2 도관은 수축기, 이완기 동맥압 (MAP)을 의미, 심박수 (HR) 및 중심 정맥 압력을 포함하여 혈역학 적 변수의 모니터링에 사용 할 수 있습니다 (CVP) . 3,4 또한, 이러한 카테터 표준 치료 요법 또는 잠재적 주입뿐만 아니라 채혈은 상기 질병 또는 치료의 기본 메커니즘을 분석 할 수있다. 따라서, 작은 동물 모델에서 혈관 통로를 갖는 임상 성능 측정 및 치료 효과를 연구하는데 중요하다.

중요한 질환의 근본 원인을 연구하기 위해, 먼저 사람의 상태를 시뮬레이션 모델을 개발하는 것이 중요하다. 박테리아의 알려진 양의 내부 기관 접종이 성공적으로 폐렴의 발병 후 패혈증으로 발전 심각한 폐 감염을 재현하는 데 사용되었습니다.3, 5 혈역학 적 조치를 모니터링 및 표준 임상 치료를 제공하는 일상적인지지 요법을 시뮬레이션하는 것이 중요합니다. 임상적인 치료가 기본이 감염과 체액 및 혈관 수 축제를 투여 클리어 에이즈 항생제의 투여를 포함 두 치료제는 혈압을 유지 패혈증 환자에 사용될. 5-7 혈관 통로를 우리가 공부 때 특히 특허 카테터의 주입은 특히 중요 패혈증에 대한 임상 치료.

수년 동안, 쥐에게 표준 임상 치료를 관리 할 수​​있는 능력은 이식 카테터 정확하게 시간에 걸쳐 소량을 제공하는 주입 기술의 능력을 구성하는데 필요한 특성을 갖는 재료의 가용성에 의해 제한되었다. 또한, 특정 혈역학 측정 지속적인 모니터링에 응답하여 주입을 유발하는 능력은 일관되고 재현 가능한 스탠드 허용더 큰 샘플을 사용하는 설치류 연구의 일반적인 크기 ARD 치료 모델. 8, 9 이러한 기술적 한계 재료 및 정밀 하드웨어가 혈역학 적 매개 변수를 모니터링하면서 동시에 일상적인 치료를 제공하는 것이 아니라 극복되고, 동맥과 정맥 혈관 통로를 모두 사용할 수 있어야합니다.

비디오는 마취 된 쥐의 경동맥 및 일반 경정맥 카테터를 주입하는 수술 기법을 자세히 설명합니다. 72 시간 회복 기간 후에, 동물을 다시 마취되며 혈역학 모니터링 시스템에 주입 카테터를 연결하는 데 사용되는 설치류 하우징에 부착 테더과 회전 연결 셋업. 연구하는 동안, 시스템이 수액 허용 일정한 주입 속도로 소정 부피를 전달 또는 소정 압력 범위를 유지하도록 검출 평균 동맥압에 따라 주입 속도를 제공하는 자동화 된 시스템 중 하나에 기초하여. 수액 시스템프로그래머블 주사기 데이터 수집 시스템의 디지털 출력과 인터페이스하는 펌프와 MAP 모니터링 소프트웨어를 사용하여 제어된다. , 압력을 모니터링 유체 및 혈관 수 축제를 주입하고, 동물을 조작 할 필요없이 혈액 샘플링을 수행하는 동안 밧줄과 회전 설정은 연구 기간 동안 쥐의 자유로운 이동을 허용한다. 24 계측 동물을 모니터링까지 확장 하드웨어 (우리의 설정에서) 2 카테터 각각 최대 12 계측 동물의 동시 모니터링은 각 실험에서 여러 층화 그룹을 연구하기위한 유연성의 큰 거래를 할 수 있습니다.

이 카테터 절차는 최대 11 일 동안 모니터링, 샘플링 및 치료를위한 혈관 접근을 필요로하는 유사한 설치류 모델을 사용 연구 시설에 도움이 될 수 있습니다. 이 과정을 고려하여 연구 기관은 이러한 동물을 유지 developin 설치류 경험과 적절한지지 구조체를 가지고 있다면g 이러한 기술은 (순진한 쥐, 카테터 구성 요소 및 기술 비용을 포함) $ 50 이하 달러 이상 (180)로부터 카테터 쥐 당 총 비용을 절감하고 스케줄링 유연성을 증가, 상당한 비용 절감을 제공 할 수 있습니다 (순진한 쥐 회사의 납품 일정 대 쉽게 사용할 수 있습니다 의) 쥐를 이식. 이 절차의 성공은 catheterizations을 수행하는 개인의 능력에 따라 달라집니다. 이 절차에 능숙하게하는 데 필요한 교육 동물> 90 %의 결과 카테터 개통 률 20 ~ 40 쥐에서 원거리있다.

Protocol

아래에서 설명하는 절차는 국립 보건원 (National Institutes of Health)에서 임상 센터의 동물 관리 및 사용위원회에 의해 승인 된 프로토콜의 일환으로 수행되었다.

수술 1. 준비

  1. 가스 카테터 및 악기를 소독.

2. 카테터를 준비

  1. 개방성을 보장하고 유출을 방지하기 위해 헤파린 글리세롤 (250 IU의 헤파린 / 1 ml의 글리세롤)와 카테터를 플래시합니다. 헤파린 글리세롤을 유지하기 위해 금속 스토퍼 (20 GA, 15mm)와 카테터의 끝을 연결합니다.

3. 무균 워크 스테이션을 준비

  1. 워크 스테이션과 악기 트레이 스프레이 70 % 알코올을 사용합니다. 트레이의 운영 테이블과 악기 트레이 및 장소 악기를 다루 멸균 드레이프를 사용합니다.

4. 수술에 대한 쥐를 준비

  1. 장소 쥐 개별적 루 챔버 및 마취제에 노출; 이소 플루 란 (3~5%) 혼합의식이 될 때까지 산소와 에드. 챔버에서 쥐를 제거하고 목의 전방과 후방 지역에서 모피를​​ 면도. 눈에 윤활유 연고를 적용합니다.

5. 카테터 삽입술

  1. 복부 위치에서 가열 수술 테이블에 마취 쥐 (발가락 핀치에 의해 확인)를 배치; (3.5 % 이소 플루 란) 자발적 호흡 마취를 유지하기 위해 코 콘에 코를 배치합니다. 부드럽게 외과 영역을 베타 딘 및 70 % 알콜의 사용을 교대로 3 회 문질러. 수술 용 가위를 사용하여 견갑골 사이에 0.5 cm 중간 선에 피부 절개를합니다.
  2. 등의 위치에 쥐의 위치를​​ 조정; 부드럽게 고무 밴드를 사용하여 테이블의 각 측면에 다리를 억제; 마취를 유지한다. 약간 더 노출 hyperextend하는 목 아래에 두 개의 압연 멸균 4 × 4 거즈를 놓습니다. 메스를 사용하여 쇄골 수준에서 목의 정중선의 2cm 복부 자궁 경부 피부 절개 권한을 확인합니다.

6. 오른쪽경정맥 도관

  1. 지혈제를 사용하여, 퉁명스럽게, 오른쪽 경정맥을 해부 시각화하고 선박의 5mm 부분을 분리 할 수​​있는 타액과 림프 조직을 분리합니다. 4-0 실크 봉합사를 사용하여, 용기의 노출을 최대화하기 위해 용기의 양쪽 뇌 및 꼬리 단부에 느슨한 넥타이를 배치. 마이크로 수술 가위 충분히 절개가 큰 만들어 사용하면 두 합자 사이의 용기에 맞춰, 카테터를 전달하고 용기 주변의 두개골 끈을 묶을 수 있습니다.
  2. 마이크로 해부 후크와 집게의 도움으로 심장을 향해 용기에 정맥 카테터를 삽입하고 PU 3 층 세그먼트의 모든 용기가 될 때까지 카테터를 진행합니다. 용기에 카테터를 확보하기 위해 두개골과 꼬리 끝의 합자를 사용합니다.

7. 왼쪽 경동맥 동맥 도관

  1. 지혈제를 사용하면, 퉁명스럽게 왼쪽 경동맥을 노출 길이 방향 omohyoid 근육을 해부하고 난선박의 5mm 부분을 solate. 완전히 동맥에서 분리 (색상 흰색) 미주 신경을 확인합니다. 주의 파쇄 또는 신경을 깰 수 없습니다.
  2. 4-0 실크 봉합사를 사용하여, 선박의 꼬리 끝에 느슨한 넥타이를 배치 선박의 두개골 끝을 묶고 절개 다음 혈액의 흐름을 중지 봉합 위 꼬리 쪽 불독 클램프를 놓습니다. 마이크로 수술 가위를 사용하여 충분히 큰 절개, 두 합자 사이의 용기에 맞춰, 카테터를 통과 할 수 있습니다. 마이크로 해부 후크와 집게의 도움을 심장쪽으로 동맥 카테터를 삽입합니다.
  3. 꽉 불독 클램프를 제거하기 전에 용기 내부의 카테터의 부분을 유지하기 위해 잠금없이 부드러운 바늘 홀더를 사용합니다. 카테터의 전체 PU 2F 세그먼트까지 천천히 바늘 홀더를 풀어하면 용기에있는 동안 포셉 쌍 카테터를 전진. 확보하기 위해 카테터와 혈관 주위에 느슨한 꼬리 합자 타이,하지만 그렇게 tigh하지같은 t은 카테터를 폐색합니다.

8. 터널 다시 피하 귀 뒤에 견갑골 사이의 절개를 통해 5cm 튜브, 스트레이트 지혈제를 사용하여. 튜브를 통해 카테터를 외면 화하다하고 튜브를 제거합니다.

9.에서 표면화 카테터를 고정하기 위해 4-0 실크 봉합사와 세 개의 스테인레스 스틸 상처 클립과 복부 절개하고, 지느러미 절개를 닫습니다.

10. 포스트 - 수술 모니터 및 관리

  1. 카테터 삽입 후, 마취를 종료하고 셀룰로오스 침구와 케이지에서 측와위에서 쥐를 복구 할 수 있습니다. 다음 번에 ​​적어도 하루에 4 시간 동안 고통의 흔적을 보여주는 때까지 2 시간 간격으로 쥐를 관찰하고. 쥐가 통증이나 고통의 흔적을 보여줍니다 경우 케토 프로 펜 [5 ㎎ / ㎏, 피하 주사 (SQ)를]주고 즉시 절차마다 12 시간을 게시합니다. 우리의 경험에 의하면, 어떤 쥐 있으면 초기 다음과 같은 고통에 대한 추가 진통제를 필요하지 않은L 주입입니다. 진통제의 추가 용량에 대한 고려를 이끌어내는 것이 관찰 특성은 제한되는 것은 아니지만 포함; 비정상적인 자세; 증가 호흡, 절개 사이트의 비경제 / ungroomed, 감염 / 염증, 눈 방전, 경직에 / 감소 ( "아군 haircoat에"), 청각 또는 촉각 자극에 대한 반응 활성이 감소.
    참고 : 쥐를 대상으로한다 사전 도관 무게에서> 10g을 얻을 72 시간 동안 회복했다.

혈역학 시스템 11. 연결

  1. 복구 후, 연구에서 건강한 쥐 (체중 증가> 10g)를 등록. 루 챔버에서 쥐를 놓고 앞서 설명 마취.
  2. 멸균 지혈, 마이크로 집게, 부착 무딘 바늘로 1 ML의 주사기와 수술 테이블에 멸균 드레이프를 놓습니다.
    주 : 지혈의 팁 카테터 손상을 방지하기 위해 고무로 피복한다. 수술에 마취 쥐를 놓습니다코 콘에 복부 위치와 장소 코의 표는 자발적 호흡 마취 (3~5%)을 유지합니다.
  3. 클램프 동맥 단지 금속 플러그 핀 아래 고무 캡핑 지혈제의 쌍을 사용하여 정맥 카테터. 카테터의 단부에서 금속 핀을 제거 및 장착 무딘 바늘 헤파린 염수로 채워진 1ml를 주사기를 연결하는 한 쌍의 핀셋을 사용한다. 차례로, 지혈제를 제거하고 카테터 특허 있습니다 보장하기 위해 0.1 ml의 철회.
  4. , 카테터를 다시하는 것은 클램프 바늘을 제거하고 신발 상자 케이지의 상단에 (헤파린 식염수 사전 플러시)이이 회전에 연결되어와 닿는 긴 카테터이 끝을 연결합니다. 데이터 수집 및 녹음, 샘플링, 또는 주입을위한 트랜스 듀서 이러한 카테터를 연결합니다.
    참고 : 모든 카테터가 자신의 새장에 운동 동물의 전체 범위를 허용하기에 충분히 긴 코일 스프링 도관으로 보호됩니다.
  5. 카테터 연결, 마취 종료 후 및셀룰로오스 침구와 케이지에서 흉골 위치에 동물을 복구 할 수 있습니다. 수동으로 0.05 ml의 헤파린 식염수 (50 IU / ㎖) 동물의 정기적 인 평가와 일치 24 시간마다 1 시간으로 줄을 세척, 동맥 카테터의 개방성을 유지하기 위해.

12. 혈액 샘플링, 압력 모니터링 및 약물 관리

  1. 빈 주사기를 연결하는 카테터 동맥 0.6 ml의에게 인라인 플러시를 철회 연결 코크합니다. 샘플 주사기를 연결 샘플을 채취, 0.7 ml의 헤파린 식염수 세척 다음에 0.6 ml의 인라인 높이를 돌려줍니다.
  2. 사용 데이터 수집 하드웨어 및 소프트웨어는 기록 MAP과 심장 박동이 지속적으로 측정하고 있습니다.
  3. 정맥 카테터에 자동화 된 약물 전달 시스템 (ADDS)을 연결합니다.
    참고 : ADDS는 혈압 상승의 주입 속도 정상적인 생리적 범위 내에서 유지 압력을 감지 MAP에 따라 (높음, 낮음 또는 0 용량)을 조정합니다.

Representative Results

혈관 압력의 변화 혈역학 파형으로 표시되는 전기 신호로 유체 가득 카테터를 통해 (그림 1) 전송 및 변환됩니다 (그림 2, 3). 혈관을 사용할 수없는 경우, 이러한 조치는 할 수 없습니다. 파형의 실시간 스트리밍 기반을 이길 수있는 비트의 변경 (그림 2)의 검출 및 분석 할 수 있습니다. 파형의 시간 척도를 압축하면 더 긴 기간 (일 분)을 통해 발생하는 변경 혈압 상승의 주입 속도의 변화와 상관 관계가 될 수있다 (그림 3, 상위 4 파형) (그림 3, 하위 4 파형)을 정량화 할 수 있습니다.

그림 1
그림 1. 카테터 디자인 : 동맥과 정맥 카테터 PU, 폴리 우레탄의 구성 요소의 세부 사항;. PE, 폴리에틸렌 (세그먼트 길이) 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 2
그림 7 초 이상 4 일반적인 설치류 칠일 후 카테터 2. 실시간 MAP 파형. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 3
1 시간 이상 4 일반적인 설치류 (상위 4 파형) 칠일 후 카테터의 그림 3. 시간 압축 MAP 파형. MAP는 (하위 4 파형)를 평균하면, 그 값이 트리거에 사용되는 ADDS 높은 (<90 mmHg로) 낮은 (<100 mmHg로) 또는 중지 (> 110) 주입 펌프의 유량 응답. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

Discussion

따라서 혈관을 정확하게 찾아 요구 혈역학 모니터링을 수행 할 수있는 능력은 질병의 임상 적 치료 모델 접근법을 필요 조사. 패혈증의 우리의 모델에서 동맥 도관은 전신 압력 모니터링을 제공하고, 정맥 카테터는 표준 임상 치료의 응용 프로그램에 대한 수 있습니다. 패혈증 치료에 대한 표준 항생제의 투여는 원하는 범위 내의 동맥 압력을 유지하도록 유체 및 세균 감염 및 혈관 수 축제의 주입을 치료 포함한다. 두 카테터 혈액 샘플링을 위해 사용된다. 이러한 설계에서, 프로그램 가능한 주입 애플리케이션은 동맥 압력을 의미 실시간에 기초하여 혈관 수 축제 주입 속도를 자동으로 트리거링 펌프 의료진 및 전임상 설정하게 매뉴얼에 적정을 필요 임상 위에 미리이고 동물의 많은 연구를위한 가능한이 치료 방법으로 사용합니다.

.에 경정맥 정맥 카테터의 잘못된 배치, e_content "> 어떤 합병증이 모델의 개발 초기에 경험 한 이들은 부분적인 동맥과 긴축에서 정맥 카테터, PU2 및 PU3 구성 요소에 대한 관계, (1-2 %) 모두의 폐색을 포함 2 L / 분의 O 2 유량 이소 플루 란 농도를 2-3.5 %를 유지하여 해결 복구 (아무 폐 혈전이나 다른 장기 손상 분명) 후 원인 불명의 돌연사, (1-2 %), 소규모 지사, (<1 %) . 출혈, 지역 감염 및 자해 손상의 다른 일반적인 수술 합병증은 관찰되지 않았다. 일단 수술 능력이 달성되고, 각 절차없이 15 분 이상에 완료 할 수 있어야합니다. 건강 회복으로 측정 성공의 속도와 특허 카테터에서 "일 수있다 실패한 카테터의 데이터 손실과 필요한 동물의 총 수와 계정을 최소화하기 위해 한 번 완전히 훈련시켰다. 부가 각 동물을 대상으로 90 %를 초과 할 것으로 예상 될 수있다인한 합병증 만 융합 "또는 사망.

이 과정에서 가장 중요한 단계는 카테터의 설계 및 배치이다. 재료는 너무 쉽게 압착없이 혈관 벽을 관통하지 않도록 부드러운 선단부 할 필요가있다. 카테터의 몸은 뻣뻣 충분히 용기에 진출 할 수 있도록 제자리에 고정 될 (팁 제외)이어야한다. (1)가 연결된 동맥 카테터 및 2 개의 다른 직경의 튜브에 대한 연결된 튜브의 3 직경을 보여줍니다 정맥 카테터합니다. 이러한 구성 요소는 카테터 팁에 직경 감소를 서로 슬라이딩되고 유지되는 용기 또는 심장 내의 카테터의 위치를​​ 확인하기 위해 추가 된 앵커와 함께 접착된다.

일단 복구 및 회전과 밧줄에 연결,지도 및 CVP 파형은 그림 2에 표시되는 데이터 유사하게 나타납니다. 동맥 카테터 patenc을 유지하기 위해모니터링 중 Y는 시간당 헤파린 염수 플러시 (0.05 ml)을 수행한다. 연속 주입은 정맥 카테터 개통을 유지합니다. 라인 연결 및 세척시주의가 라인에 기포가없는 보장하기 위해 지불해야합니다. ≥0.1ml의 기포는 폐, 뇌 등의 장기에 색전증이 발생할 수 있습니다. 혈역학 파형 기록과 연구의 과정을 통해 분석한다. x 축에 시간을 압축 할 때, 그림 3은 1 ​​시간에 걸쳐지도와 CVP의 변화뿐만 아니라 속도와 혈압 상승 주입의 효과의 변화를 보여줍니다.

절차는 몇 가지 잠재적 인 제한 사항이 있습니다. 우리의 연구에서, 카테터는 최​​대 11 일 동안 특허 남아있다. 이 카테터는이 기간 이후 특허 남아있을 시간을 알 수 없습니다. 설명 된대로 카테터를 맞추기 위해, 약 설치류 무게와 상관 관계 최소 혈관 크기,가, 대상으로 동물을 필요로하는보다 커야합니다200g. 카테터 작은 직경의 사용을 감소 개통 유동 저항이 증가 될 것이다. 중심 정맥 압력 조치를 얻으면 연구 기간 동안 크기와 성장을위한 계정에 충분한 아트리움에서 정확한 카테터 배치를 요구하고 도전 일 수있다.

일단 마스터 동맥 혈관 카테터는 계측시 통증과 고통을 최소화하거나 번 회수 처리하는 동안 유체 또는 요법 혈역학 모니터링, 채혈, 및 주입을 요구하는 설치류 모델의 다양한위한 기초를 제공 할 수있다. 사실, 대퇴 정맥의 이전 조브 간행물 (10) 기술 카테터와 함께, 우리는 성공적으로 3 이식 카테터와이 모델을 수행했습니다.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Straight micro dissecting forceps Roboz RS-8102 surgical instrument
Delicate straight hemostatic forceps Roboz RS-7114 surgical instrument
Delicate curved hemostatic forceps Miltex  7-4 surgical instrument
Serrefine curved, very delicate micro clamp Roboz RS-5471 surgical instrument
Micro dissecting hook Miltex 19-220 surgical instrument
Angled on edge micro dissecting spring scissor Roboz RS-5618 surgical instrument
Light operating scissor Roboz RS-6750 surgical instrument
Scalpel handle and blade (#10) Cincinnati Surgical RS-9843 surgical instrument
Pack of 4-0 silk suture with curved needle Ethicon FS-2 surgical instrument
Straight micro suturing needle holder Roboz RS-6410 surgical instrument
Wound clip Stoelting 59027 surgical instrument
Sterile gauze 2"x2"  Dynarex 3362 consumable
Gauze 4"x4"  Covidien 2556 consumable
Anesthesia vaporizer Surgivet V703001 equipment
Lucite box Custom equipment
Isoflurane Baxter equipment
Downdraft Table Airscience equipment
Table top surgical platform Custom equipment
Arterial Catheter Custom - Scientific Commodities Inc. consumable
Venous Catheter Custom - Scientific Commodities Inc. consumable
Data acquisition system ADInstruments Powerlab 16/30 equipment
Data analysis software ADInstruments LabChart v7.3 equipment
Programmable infusion pumps Harvard Apparatus PHD Ultra equipment

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References

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경동맥과 경정맥의 도관은 의식 쥐 모델에서, 혼합 및 혈액 샘플링을 혈역학 적 조치를 수행하는
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Feng, J., Fitz, Y., Li, Y., Fernandez, M., Cortes Puch, I., Wang, D., Pazniokas, S., Bucher, B., Cui, X., Solomon, S. B. Catheterization of the Carotid Artery and Jugular Vein to Perform Hemodynamic Measures, Infusions and Blood Sampling in a Conscious Rat Model. J. Vis. Exp. (95), e51881, doi:10.3791/51881 (2015).More

Feng, J., Fitz, Y., Li, Y., Fernandez, M., Cortes Puch, I., Wang, D., Pazniokas, S., Bucher, B., Cui, X., Solomon, S. B. Catheterization of the Carotid Artery and Jugular Vein to Perform Hemodynamic Measures, Infusions and Blood Sampling in a Conscious Rat Model. J. Vis. Exp. (95), e51881, doi:10.3791/51881 (2015).

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