Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Bioengineering

内镜下黏膜下注射材料性能评价的一种新的体内模型

doi: 10.3791/58029 Published: October 19, 2018

Summary

我们开发了一种新的体外模型, 对猪胃标本施加恒定的张力。这一发展使人们能够准确地评估各种模拟人生的表现 (黏膜下高程的高度和持续时间)。 介绍了此新模型的详细设置方法。

Abstract

提高黏膜下注射材料 (sim) 的性能对早期胃肠道肿瘤的内镜治疗具有重要意义。建立一个能准确评估 SIM 性能的体模型是至关重要的, 因为开发高性能的模拟人生。在我们之前的研究中, 我们开发了一种新的体外模型, 可以通过对试样末端施加恒定的张力来详细评估各种模拟人生的表现。我们还证实, 拟议的新的体外模型允许精确的黏膜下高程高度 (SEH) 测量在统一条件下, 并详细比较各种类型的模拟人物的表现。在这里, 我们描述了新的体内模型, 并解释了这个模型的详细设置方法。由于新模型的所有部分都易于获得, 新模型的设置可以快速完成。使用新模型可以更准确地测量各种模拟器的 SEH。确定 SIM 性能的关键因素可以使用新模型进行标识。在确定因素后, SIM 开发速度将大幅增加。

Introduction

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

内窥镜黏膜下解剖 (ESD) 和内镜黏膜切除术 (EMR) 是目前常见的治疗早期胃肠道肿瘤1,2。将黏膜下注射材料 (SIM) 注入粘膜下层是 EMR 和 ESD 过程2,3的最重要步骤之一。高黏膜下抬高和黏膜下抬高的维护是安全地进行 EMR/ESD 的关键标准。

虽然正常生理盐水 (NS) 已被用作 SIM, 自内镜治疗4,5, 透明质酸钠 (HA) 被引入作为治疗在最近几年6,7。HA 由于其高性能891011, 被广泛应用于内窥镜治疗作为高级 SIM 卡。目前, 在现有的模拟人之间进行了性能比较, 并开发了高性能的模拟 sim 卡, 以识别另一台高级5121314 15,16,17,18

使用猪胃标本的体模型被用来评估 sim 的性能, 因为在人类胃肠道的 sim 性能估计是非常困难的19,20,21,22. 然而, 这种传统的体外模型非常简单, 并且有改进的余地。重现一个靠近人体胃肠粘膜的环境将能够准确评估 SIM 的性能。

在我们之前的研究中, 我们开发了一种新的体外模型, 可以通过对试样末端施加恒定的张力来详细评估各种模拟人生的表现。我们还证实了拟议的新的体外模型, 允许精确的她测量在统一条件下, 并详细比较各种类型的模拟人生23的表现。

在本研究中, 我们提出了新的体外模型的完整外观, 并通过视频和数字详细解释了新的体外模型的详细设置方法。新的体模型由易于使用的部件组成, 可以快速设置。详细设置方法的说明将有助于传播新模型。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

下列议定书遵循京都府医学院的《动物保育指南》。

1. 使用猪胃制备标本

注意: 第一步是准备标本在体模型中使用 (图 1)。猪胃壁的厚度在不同的胃区变化。使用猪胃的上部第三, 这是相对于人类的胃。排除不适当的标本, 因为纤维化, 没有发现黏膜下抬高。

  1. 将胃标本切成正方形, 尺寸约为 6 x 6 厘米。
  2. 在-30 摄氏度的温度下立即储存胃标本。
  3. 在测量程序前解冻冷冻胃标本, 以确保均匀的测量条件。

2. 新的体内模型的详细设置方法

注意: 用两种不同的方法将解冻后的标本伸展到黑板上。在传统的体外模型中, 用销钉固定试样 (图 1A)19202122。另一方面, 在新的体模型中, 用夹子固定或拉伸试样的两端以产生恒定的张力 (图 1B, C)。新模型的所有部分都易于获得, 新模型的设置可以快速完成 (图 2)。新模型的过程如下 (图 3):

  1. 连接不锈钢夹和钥匙线和 S 形挂钩 (图 3A)。
  2. 连接导线和 S 形挂钩和重量 (图 3A)。
  3. 将挂钩连接到导线的另一端。在上述过程中完成牵引装置 (图 3B)。
  4. 在底座两端固定滑轮 (图 2b) (图 3C)。
  5. 将橡胶板 (6 x 6 厘米) 放在底座的中心 (图 3C)。
  6. 将胃标本放在橡胶板上, 用牵引装置的夹子捏住试样末端。
  7. 通过滑轮 (两侧) 将重量挂起。因此, 可将恒定张力应用于试样 (图 4)。
  8. 开始测量 SEH, 因为新模型的设置完全完成后 (请参阅下面的步骤 3)。

3. 评估 SIM 卡性能

注: 在本研究中, 我们使用生理盐水 (NS) 和0.4% 的透明质酸钠 (HA) 作为模拟人生, 并测量两个模拟人生的 SEH。三进行独立测量。所得到的数据表示为平均值和标准差 (特别法令)。统计分析是使用统计分析软件 (下载棱镜 7) 进行的。我们分析了连续变量 (SEH) 与学生的 t 测试, 和 P < 0.05 的大小被认为是重要的。SEH 的测量如下 (图 5)。

  1. 根据粘膜高度在黏膜下高程过程之前, 对高度计进行零点调整。具体而言, 在将划线器固定在粘膜表面高度后, 按预设按钮执行零点调整。
  2. 使用2.5 毫升注射器和23针针头, 将每种溶液水平从试样边缘向粘膜下层注射2.0 毫升, 以执行黏膜下高程过程 (图 5A-C)。
  3. 在注射 (图 5D) 后, 立即使用数字高度计在0、2.5、5、7.5、10、12.5、15、17.5、20、30、45和60分钟测量 SEH。详细说明: 在将划线器固定到黏膜下高程顶部时, 记录高度仪表上显示的高度。
  4. 执行三个独立测量, 并将获得的结果表示为平均值和标准偏差。
  5. 使用适当的统计软件分析获取的数据, 评估模拟器的性能 (每个 SIM 卡的性能可进行比较)。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

在新的体内模型或常规的体外模型中, SEH 是随着时间的推移而测量的。使用常规模型测量的 SEH (ns) 的值 [ns 被注射到固定与引脚 (0.0 N) 的标本的黏膜下层) 是5.7 毫米 (0 分钟), 3.6 毫米 (5 分钟), 3.0 毫米 (10 分钟) 和2.2 毫米 (30 分钟)。这样, SEH 的值随注射后的时间增加而减小。使用 0.4% HA 而不是 NS 进行了类似的分析。SEH (0.4% 公顷) 的值为6.5 毫米 (0 分钟)、5.2 毫米 (5 分钟)、4.8 毫米 (10 分钟) 和4.1 毫米 (30 分钟)。所产生的 SEHs 为0.4% 公顷, 高于 NS, 无论注射后的时间。使用传统模型获得的 SEHs (NS 和 0.4% HA) 显示了相对较大的变化 (换言之, 它们的标准偏差很高) (图 6A)。

接下来, 使用常规模型测量的 SEH (ns) 值 (ns) 被注射到试样的黏膜下层, 拉伸时的恒定张力 (1.5 N)) 为4.8 毫米 (0 分钟)、3.0 毫米 (5 分钟)、2.4 毫米 (10 分钟) 和1.8 毫米 (30 分钟)。当张力增加到 3.0 N 在相同的条件下, SEH (NS) 的值为4.5 毫米 (0 分钟), 2.3 毫米 (5 分钟), 1.5 毫米 (10 分钟), 1.3 毫米 (30 分钟)。在不同后注射时间测量的 SEH 随着张力的增加而减小。使用新模型获得的 SEHs 的变化较小 (换言之, 它们的标准偏差较低) (图 6B, C)。

为了评估应用于试样的 seh 与张力之间的关系, 我们比较了在不同张力下测量的 seh (0.0-3.0 N)。在与新模型的分析中, 在 3.0 n 的张力下获得的 seh 显著低于 1.5 n 张力时获得的 seh (在所有情况下, 条件 P < 0.001 均满足)。相比之下, 由于使用传统模型 (0.0 n) 获得的 SEHs 标准偏差较高, 因此使用传统模型 (0.0 n) 和新模型 (1.5 n) (图 6D、E) 获得的 SEHs 之间没有显著差异。

Figure 1
图1。新的体内模型和常规的体外模型。在常规的体外模型中, 猪标本用针(A)固定。另一方面, 在新的体外模型中, 标本的两端都用夹子拉伸以产生恒定的张力(B)。该模型可以通过使用重量均匀地拉伸, 并通过改变重量(C)来安排张力。每个 SIM 被注射到标本的黏膜下层, 导致黏膜下海拔(D)。这个数字已经从广濑的修改。23.请点击这里查看这个数字的更大版本.

Figure 2
图2。用于新模型的所有部件.新的体模型由容易获得的部件组成。用于新的体外模型的所有部件: (a)大约 50-300 g 重量 (重量可以根据施加的张力适当地改变);(b)带滑轮直径为 25 mm 的固定式滑轮;(c)直径为 0.45 mm 的不锈钢丝;(d)宽度为147毫米的不锈钢夹;(e)长度为12厘米的不锈钢钥匙线;(f)不锈钢 S 形挂钩;(g)可锁定不锈钢 S 形挂钩。(此图已从广濑进行了修改。23).请点击这里查看这个数字的更大版本.

Figure 3
图3。新的体内模型的详细设置方法。新的体内模型可以快速建立。(A)连接不锈钢夹 (图 2d) 和钥匙线 (图 2e) 和 S 形挂钩 (图 2g)。接下来, 连接导线 (图 2c)、S 形挂钩 (图 2f) 和重量 (图 2a)。(B)最后, 将挂钩 (图 2g) 连接到导线的另一端 (图 2c)。在上述过程中, 牵引装置已完成。(C)固定底座两端的滑轮 (图 2b) [用于装配模型的矩形木底座 (45 x 60 厘米)]。接下来, 将橡胶板 (6 x 6 厘米) 放在底座的中心。请点击这里查看这个数字的更大版本.

Figure 4
图4。新的体内模型的完整外观。可以执行对 SEH 的精确测量。请点击这里查看这个数字的更大版本.

Figure 5
图5。使用新的体内模型进行测量。为了评估 SIM 的性能, 通过数字高度计(a)测量了 SEH 的大小。使用2.5 毫升注射器与23口径针, 2.0 毫升的每个 SIM 被注射到黏膜下层从标本的边缘, 以创建黏膜下高程(B, C)。数字高度计用于测量黏膜下高程的高度 (i. e., SEH 的值) (D)请点击这里查看这个数字的更大版本.

Figure 6
图6。使用新的或常规模型测量 SEH.在将 NS 或 0.4% HA 注射到固定于销钉 (0.0 n) (A)或拉伸在恒定张力 (1.5 N 或 3.0 n) (B、C)的试样的黏膜下层时, 使用高度计测量 SEH。接下来, 我们比较了在不同的紧张状态 (0.0, 1.5 和 3.0 N) 后, 在黏膜下注射 NS (D)或0.4% 公顷(E)后的 SEH 值。数据表示为平均±特别法令三多个独立实验。(此图已从广濑进行了修改。23)请点击这里查看这个数字的更大版本.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

用于新模型的猪胃应在切除后立即储存在冰柜中, 并在冷冻后几个月内使用, 因为猪胃的新鲜度对于 SEH 测量是必不可少的。(我们使用冰冻和未解冻的胃标本测量了 seh, 并证实了 seh 测量结果没有差异。

胃标本的质量受猪胃个体差异的影响较大。因此, 建议在测量前排除具有许多褶皱的明显厚试样或试样。此外, 某些标本可能是由于纤维化而导致的 SEH 测量的不当标本。建议排除不适当的标本, 因为纤维化, 没有发现黏膜下抬高。

由于消化道是通过内镜治疗扩大的, 一些张力应用于胃肠粘膜。结果表明, 通过测量测得的 SEH 值, 通过增加应用于试样的张力值, 可降低 SIM 的性能。因此, 张力是影响 SIM 卡性能的一个重要因素 (i. e., SEH 的值)23。1.5-3.0 N 的张力的应用可以重现一个接近人类胃肠粘膜的环境。然而, 这种方法的局限性在于, 最佳张力可能取决于用于分析的试样的差异。

在传统模型中, 由于每个试样的张力因试样固定的程度而异, 测量的 SEH 的变化较大 (与 seh 的高标准偏差对应)。因此, 这些高标准偏差使得很难对每个 SEH 进行详细比较并进行统计分析。另一方面, 由于在新模型中测量的 SEH 的变化较小, 因此可以对 SIM 的性能进行精确的比较, 并进行精确的统计分析。

最后, 新的体外模型可实现准确的 SEH 测量和 SIM 性能的详细比较。详细设置方法的描述将有助于传播新模型和开发高性能材料。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

作者没有什么可透露的。

Acknowledgments

这项工作得到了京都创新医学技术研究 & 发展支持系统的支持, 并由翻译研究计划提供;从日本医学研究与发展署 (艾湄湾) 实际应用创新医学技术 (TR SPRINT) 的战略推广。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
weight (153.1 g)
fixed type pulley H.H.H. MANUFACTURING VS25
stainless steel wire with a diameter of 0.45 mm Nissa Chain Cut wire Y-5
stainless steel clip of width 147 mm KOKUYO none
stainless steel key wire with a length of 12 cm Nissa Chain P-702
stainless steel S shaped hook TRUSCO NAKAYAMA TCS1.2
lockable stainless steel S-shaped hook Mizumoto Machine Mfg B2054
rectangular wooden base (45 x 60 cm) none none
rubber plate (5 x 5 cm) none none
digital height gage Mitutoyo HDS-20C
2.5-mL syringe Terumo SS-02SZ
23-gauge needle Terumo NN-2332R
MucoUp Boston Scientific none 0.4% sodium hyaluronate (HA)
saline (20 mL) Otsuka Pharmaceutical none normal saline (NS)
GraphPad Prism 7 software GraphPad Inc none

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Ono, H., et al. Endoscopic mucosal resection for treatment of early gastric cancer. Gut. 48, (2), 225-229 (2001).
  2. Conio, M., Ponchon, T., Blanchi, S., Filiberti, R. Endoscopic mucosal resection. The American journal of gastroenterology. 101, (3), 653-663 (2006).
  3. Soetikno, R. M., Gotoda, T., Nakanishi, Y., Soehendra, N. Endoscopic mucosal resection. Gastrointestinal endoscopy. 57, (4), 567-579 (2003).
  4. Iishi, H., et al. Endoscopic resection of large sessile colorectal polyps using a submucosal saline injection technique. Hepato-gastroenterology. 44, (15), 698-702 (1997).
  5. Katsinelos, P., et al. A comparative study of 50% dextrose and normal saline solution on their ability to create submucosal fluid cushions for endoscopic resection of sessile rectosigmoid polyps. Gastrointestinal endoscopy. 68, (4), 692-698 (2008).
  6. Yamamoto, H., et al. A novel method of endoscopic mucosal resection using sodium hyaluronate. Gastrointestinal endoscopy. 50, (2), 251-256 (1999).
  7. Yamamoto, H., et al. A successful single-step endoscopic resection of a 40 millimeter flat-elevated tumor in the rectum: endoscopic mucosal resection using sodium hyaluronate. Gastrointestinal endoscopy. 50, (5), 701-704 (1999).
  8. Yamamoto, H., et al. Usefulness and safety of 0.4% sodium hyaluronate solution as a submucosal fluid "cushion" in endoscopic resection for gastric neoplasms: a prospective multicenter trial. Gastrointestinal endoscopy. 67, (6), 830-839 (2008).
  9. Yamamoto, H., et al. Successful en-bloc resection of large superficial tumors in the stomach and colon using sodium hyaluronate and small-caliber-tip transparent hood. Endoscopy. 35, (8), 690-694 (2003).
  10. Kishihara, T., et al. Usefulness of sodium hyaluronate solution in colorectal endoscopic mucosal resection. Digestive endoscopy. 24, (5), 348-352 (2012).
  11. Yoshida, N., et al. Endoscopic mucosal resection with 0.13% hyaluronic acid solution for colorectal polyps less than 20 mm: a randomized controlled trial. Journal of gastroenterology and hepatology. 27, (8), 1377-1383 (2012).
  12. Uraoka, T., et al. Effectiveness of glycerol as a submucosal injection for EMR. Gastrointestinal endoscopy. 61, (6), 736-740 (2005).
  13. Conio, M., et al. Comparative performance in the porcine esophagus of different solutions used for submucosal injection. Gastrointestinal endoscopy. 56, (4), 513-516 (2002).
  14. Moss, A., Bourke, M. J., Metz, A. J. A randomized, double-blind trial of succinylated gelatin submucosal injection for endoscopic resection of large sessile polyps of the colon. The American journal of gastroenterology. 105, (11), 2375-2382 (2010).
  15. Lee, S. H., et al. A new method of EMR: submucosal injection of a fibrinogen mixture. Gastrointestinal endoscopy. 59, (2), 220-224 (2004).
  16. Hurlstone, D. P., et al. EMR using dextrose solution versus sodium hyaluronate for colorectal Paris type I and 0-II lesions: a randomized endoscopist-blinded study. Endoscopy. 40, (2), 110-114 (2008).
  17. Huai, Z. Y., Feng Xian, W., Chang Jiang, L., Xi Chen, W. Submucosal injection solution for endoscopic resection in gastrointestinal tract: a traditional and network meta-analysis. Gastroenterology research and practice. 2015, 702768 (2015).
  18. Yandrapu, H., et al. Normal saline solution versus other viscous solutions for submucosal injection during endoscopic mucosal resection: a systematic review and meta-analysis. Gastrointestinal endoscopy. (2016).
  19. Fernandez-Esparrach, G., Shaikh, S. N., Cohen, A., Ryan, M. B., Thompson, C. C. Efficacy of a reverse-phase polymer as a submucosal injection solution for EMR: a comparative study (with video). Gastrointestinal endoscopy. 69, (6), 1135-1139 (2009).
  20. Tran, R. T., Palmer, M., Tang, S. J., Abell, T. L., Yang, J. Injectable drug-eluting elastomeric polymer: a novel submucosal injection material. Gastrointestinal endoscopy. 75, (5), 1092-1097 (2012).
  21. Akagi, T., et al. Sodium alginate as an ideal submucosal injection material for endoscopic submucosal resection: preliminary experimental and clinical study. Gastrointestinal endoscopy. 74, (5), 1026-1032 (2011).
  22. Eun, S. H., et al. Effectiveness of sodium alginate as a submucosal injection material for endoscopic mucosal resection in animal. Gut and Liver. 1, (1), 27-32 (2007).
  23. Hirose, R., et al. Development of a new ex vivo model for evaluation of endoscopic submucosal injection materials performance. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. 79, 219-225 (2018).
内镜下黏膜下注射材料性能评价的一种新的<em>体内</em>模型
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Hirose, R., Daidoji, T., Naito, Y., Dohi, O., Yoshida, N., Yasuda, H., Konishi, H., Nakaya, T., Itoh, Y. A New Ex Vivo Model for the Evaluation of Endoscopic Submucosal Injection Material Performance. J. Vis. Exp. (140), e58029, doi:10.3791/58029 (2018).More

Hirose, R., Daidoji, T., Naito, Y., Dohi, O., Yoshida, N., Yasuda, H., Konishi, H., Nakaya, T., Itoh, Y. A New Ex Vivo Model for the Evaluation of Endoscopic Submucosal Injection Material Performance. J. Vis. Exp. (140), e58029, doi:10.3791/58029 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter