Login processing...

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

Bioengineering

En ny Ex Vivo Model for evaluering af endoskopisk submukøse injektion materielle ydeevne

doi: 10.3791/58029 Published: October 19, 2018

Summary

Vi udviklede en ny ex vivo -model, der vedrører svin gastrisk modellen konstant spænding. Denne udvikling gjort det muligt at evaluere præstationer (højde og varigheden af den submukøse elevation) af forskellige SIMs præcist.  Metoden detaljeret opsætning af denne nye model er forklaret.

Abstract

Øge effektiviteten af submukøse injektion materialer (SIMs) er vigtigt for endoskopisk behandling af tidlig gastrointestinal kræft. Det er afgørende at etablere en ex vivo -model, der kan evaluere SIM ydeevne præcist, for at udvikle højtydende SIMs. I vores tidligere undersøgelse udviklede vi en ny ex vivo -model, der kan bruges til at evaluere effektiviteten af forskellige SIMs i detaljer ved at anvende konstant spænding af prøven ender. Vi bekræftede også, at den foreslåede nye ex vivo model giver mulighed for nøjagtig submukøse højde højde (SEH) måling under ensartede vilkår og detaljerede sammenligninger af opførelser af forskellige typer af SIMs. Her beskriver vi de nye ex vivo model og forklare nærmere installationsprogrammet metoden i denne model. Da alle dele af den nye model var let at opnå, kunne opsætningen af den nye model gennemføres hurtigt. SEH af forskellige SIMs kunne måles mere præcist ved hjælp af den nye model. Den afgørende faktor, der afgør SIM ydeevne kan identificeres ved hjælp af den nye model. SIM udvikling hastighed øges drastisk efter faktoren er blevet identificeret.

Introduction

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

Både endoskopisk submukøse dissektion (ESD) og endoskopisk slimhinde resektion (EMR) er i øjeblikket fælles behandlinger for tidlige gastrointestinal kræft1,2. Indsprøjte en submukøse injektion materiale (SIM) i submucosa er en af de vigtigste skridt for både EMR og ESD procedurer2,3. Høj submukøse elevation og vedligeholdelse af submukøse elevation er vigtige kriterier for sikker udførelse EMR/ESD.

Selv om normale saltvand (NS) har været brugt som en SIM siden opfindelsen af endoskopisk behandling4,5, natrium hyaluronate (HA) blev indført som en behandling i de seneste år6,7. HA blev udbredt i endoskopisk behandlinger som en overlegen SIM på grund af sin høje ydeevne8,9,10,11. I øjeblikket, en performance sammenligning mellem de eksisterende SIMs blev gennemført, og højtydende SIMs blev udviklet for at identificere en anden overlegen SIM-5,12,13,14, 15,16,17,18.

Ex vivo model ved hjælp af et svin mave modellen har været brugt til at evaluere SIM ydeevne, fordi vurdering af SIM ydeevne i menneskelige mave-tarmkanalen er meget vanskelige19,20,21 , 22. dog denne konventionelle ex vivo model er meget enkel, og har plads til forbedring. Gengiver et miljø tættere til den menneskelige gastrointestinale mucosa vil gøre nøjagtig evaluering af SIM-ydeevne.

I vores tidligere undersøgelse udviklede vi en ny ex vivo -model, der kan bruges til at evaluere effektiviteten af forskellige SIMs i detaljer ved at anvende konstant spænding af prøven ender. Vi bekræftede også, at den foreslåede nye ex vivo model, giver mulighed for nøjagtig hun måling under ensartede vilkår og en detaljeret sammenligning af opførelser af forskellige typer af SIMs23.

I denne undersøgelse, præsenterer vi en komplet udseende af den nye model, ex vivo , og metoden detaljerede opsætningen af den nye ex vivo model er forklaret i detaljer ved hjælp af videoer og tal. Den nye ex vivo model består af dele, der er let tilgængelige og hurtigt kan sættes op. Beskrivelser af detaljerede installation metode vil bidrage til udbredelse af den nye model.

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

Følgende protokol følger retningslinjerne dyrs pleje af Kyoto Prefectural University of Medicine.

1. forberedelse af prøver ved hjælp af et svin mave

Bemærk: Det første skridt er at forberede prøver anvendes i ex vivo -model (figur 1). Svin gastrisk væggens tykkelse varierer i forskellige områder af maven. Brug den øverste tredjedel af svin maven, som er forholdsvis svarende til den menneskelige maven. Udelukke upassende enheder hvor submukøse elevation ikke findes på grund af fibrose.

  1. Skær gastrisk prøver i firkanter med omtrentlige dimensioner af 6 × 6 cm.
  2. Gemme gastrisk enhederne umiddelbart ved en temperatur på mellem-30 ° C.
  3. Optø frosne gastrisk prøver lige før målingen for at sikre ensartet målebetingelser.

2. detaljerede installation metode af en ny Ex Vivo Model

Bemærk: Strække den optøede modellen på et bord på to forskellige måder. I den konventionelle ex vivo model, løse modellen med stifter (figur 1A)19,20,21,22. På den anden side i den nye ex vivo model, løse eller strække begge ender af modellen med clips til at producere en konstant spænding (figur 1B, C). Alle dele af den nye model er let at opnå, og opsætningen af den nye model kan afsluttes hurtigt (figur 2). Proceduren for den nye model er som følger (figur 3):

  1. Tilslut rustfrit stål klip og de centrale wire og S formet krog (figur 3A).
  2. Tilslut ledningen og S formet krog og vægt (figur 3A).
  3. Tilslut krogen til anden enden af ledningen. En traekanordning er afsluttet i den ovenfor oparbejde (figur 3B).
  4. Fix remskiver (figur 2b) i begge ender af base (figur 3 c).
  5. Gummi pladen (6 x 6 cm) anbringes på midten af base (figur 3 c).
  6. Placer gastrisk modellen på gummi plade og knivspids modellen slutter med klip af til traekanordning.
  7. Hænge vægten gennem trisse (begge sider). Dermed kan konstant spænding anvendes til modellen (figur 4).
  8. Start måling af SEH, fordi efter installation af den nye model er helt færdig (Se trin 3 nedenfor).

3. evaluering af SIM-ydeevne

Bemærk: I denne undersøgelse brugte vi normal saltvand (NS) og 0,4% natrium hyaluronate (HA) som SIMs testes, og måle SEH de to Sims. Tre uafhængige målinger er udført. De opnåede data er udtrykt som middelværdi og standardafvigelse (S.D.). Statistiske analyser blev udført ved hjælp af den statistiske analyse software (GraphPad prisme 7). Analyserede vi løbende variabler (SEH) med Student's t-test, og størrelser med P < 0,05 ansås for betydelig. Måling af SEH er som følger (figur 5).

  1. Udføre nulpunktsjustering af højde sporvidde, baseret på højden af slimhinde før en submukøse elevation procedure. I detaljer, skal du udføre nulpunktsjustering ved at skubbe knappen FORUDINDSTILLING efter fastsættelse af scriber på højden af slimhinden.
  2. Indsprøjtes 2,0 mL af hver opløsning vandret i submucosa fra modellen margener ved hjælp af en 2,5 mL sprøjte og 23-gauge kanyle, du foretager en submukøse elevation (figur 5A-C).
  3. Foranstaltning SEH straks benytter en digital højde gage på 0, 2,5, 5, 7,5, 10, 12,5, 15, 17,5, 20, 30, 45 og 60 min efter injektion (fig. 5 d). Detaljeret, optage højden vises på højde sporvidde ved fastsættelsen af scriber til toppen af submukøse elevation.
  4. Udføre tre uafhængige målinger, og udtrykke de opnåede resultater som middelværdi og standardafvigelse.
  5. Analysere de opnåede data ved hjælp af passende statistiske software og evaluerer gennemførelsen af SIMs (ydeevne kan sammenlignes mellem hver SIM.)

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

SEH blev målt over tid i den nye ex vivo eller konventionelle ex vivo model. Værdierne af SEH (NS) måles ved hjælp af de konventionelle model [NS blev sprøjtet ind i submucosa af modellen fast med knappenåle (0,0 N)] var 5,7 mm (0 min), 3,6 mm (5 min), 3,0 mm (10 min), og 2,2 mm (30 min). På denne måde faldt værdierne af SEH med stigende post injektion tid. En lignende analyse blev udført ved hjælp af 0,4% HA i stedet for NS. Værdierne af SEH (0,4% HA) var 6,5 mm (0 min), 5,2 mm (5 min), 4,8 mm (10 min), og 4.1 mm (30 min). De resulterende SEHs på 0,4% HA var højere end de af NS uanset post injektion tid. SEHs (NS og 0,4% HA) fremstillet ved hjælp af de konventionelle model (i mangel af den anvendte spænding) udstillet relativt store variationer (med andre ord, deres standardafvigelser var høj) (figur 6A).

Næste, værdier af SEH (NS) måles ved hjælp af de konventionelle model [NS blev sprøjtet ind i submucosa af modellen strakt på en konstant spænding (1,5 N)] var 4,8 mm (0 min), 3,0 mm (5 min), 2,4 mm (10 min), og 1,8 mm (30 min). Da spændingen var steget til 3.0 N på samme betingelser, værdier af SEH (NS) var 4,5 mm (0 min), 2,3 mm (5 min), 1,5 mm (10 min), og 1,3 mm (30 min). SEH målt på forskellige post injektion gange faldt med stigende spænding. SEHs fremstillet ved hjælp af de nye model udstillet små variationer (med andre ord, deres standardafvigelser var lav) (fig. 6B, C).

For at vurdere forholdet mellem SEH og spændinger anvendes på modellen, vi sammenlignede SEH målt på forskellige spændinger (0,0-3.0 N). I analysen med den nye model, SEH opnaas ved en spænding på 3.0 Nielsen var væsentligt lavere end SEH opnaas ved en spænding på 1,5 N (i alle tilfælde, betingelse P < 0,001 var tilfreds). I modsætning hertil da standardafvigelser af SEHs fremstillet ved hjælp af de konventionelle model (0,0 N) var høj, der var ingen signifikant forskel mellem SEHs fremstillet ved hjælp af de konventionelle model (0,0 N) og den nye model (1,5 Nielsen) (figur 6D, E).

Figure 1
Figur 1. Nye ex vivo model og konventionelle ex vivo model. i den konventionelle ex vivo model, svin modellen var fast med knappenåle (A). På den anden side i den nye ex vivo model, var begge ender af modellen strakt med clips til at producere en konstant spænding (B). Denne model kan være spændt ensartet ved hjælp af en vægt, og spændingen kan arrangeres ved at ændre vægt (C). Hver SIM blev sprøjtet ind i submucosa af modellen, hvilket fører til submukøse elevation (D). Dette tal er blevet ændret fra Hirose et al. 23. venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 2
Figur 2. Alle dele, der anvendes til den nye model. Den nye ex vivo model består af dele, der er let tilgængelige. Alle dele, der anvendes til den nye ex vivo model: (a) omkring 50-300 g vægt (vægten kan ændres passende måde afhængigt af den anvendte spænding); (b) fast type remskive med remskive diameter på 25 mm; (c) rustfri tråd med diameter på 0,45 mm; (d) rustfrit stål klip af bredde 147 mm; (e) nøgle tråd af rustfrit stål med en længde på 12 cm; (f) rustfrit stål S formet krog; (g) aflåselig rustfri S-formet krog. (Dette tal er blevet ændret fra Hirose et al. 23). venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 3
Figur 3. Metoden detaljerede opsætningen af den nye ex vivo model. Den nye ex vivo model kan opsættes hurtigt. (A) Tilslut rustfrit stål klip (figur 2d) og de centrale wire (figur 2e) og S formet krog (fig. 2 g). Dernæst tilslut ledningen (figur 2 c), S formet krog (figur 2f) og vægt (figur 2a). (B) endelig, forbinde krog (fig. 2 g) til anden enden af ledningen (figur 2 c). En traekanordning er afsluttet i den ovenfor oparbejde. (C) fastsætte remskiver (figur 2b) i begge ender af base [rektangulære træ base (45 x 60 cm) for at samle modellen]. Placer gummi plade (6 x 6 cm) på midten af bunden. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 4
Figur 4. Komplet udseendet af den nye ex vivo model. Nøjagtig måling af SEH kan udføres. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 5
Figur 5. Målemetode ved hjælp af den nye ex vivo model. For at evaluere SIM ydeevne, omfanget af SEH blev målt af en digital højde gage (A). Ved hjælp af en 2,5-mL sprøjte med en 23-gauge kanyle, blev 2,0 mL af hver SIM sprøjtet ind i submucosa fra modellen margener til at oprette en submukøse elevation (B, C). Digital højde gage blev brugt til at måle af submukøse højde højde (dvs., værdierne af SEH) (D). Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 6
Figur 6. Måling af SEH ved hjælp af enten det nye eller konventionelle model. Efter injektion af NS eller 0,4% HA i submucosa af modellen fast med knappenåle (0,0 Nielsen) (A) eller strakt på en konstant spænding (1,5 N eller 3.0 Nielsen) blev (B, C), SEH målt ved hjælp af højde gage. Næste, vi sammenlignede værdierne af SEH målt på forskellige spændinger (0,0, 1,5 og 3,0 N) efter submukøse injektion af NS (D) eller 0,4% HA (E). Data er udtrykt som gennemsnit ± S.D. i mere end tre uafhængige forsøg. (Dette tal er blevet ændret fra Hirose et al. 23) venligst klik her for at se en større version af dette tal.

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

Svin maven bruges til den nye model skal opbevares i en fryser umiddelbart efter resektion og anvendes inden for et par måneder efter frysning, eftersom friskhed af svin maven er afgørende for SEH måling. (Vi målt SEH ved hjælp af både frossen og ikke-fastlåste gastrisk prøver, og bekræftede, at der var ingen forskel i resultatet af SEH måling.)

Kvaliteten af gastrisk prøver er stærkt præget af de individuelle forskelle i svin maver. Derfor anbefales det at udelukke naturligvis tyk prøver eller prøver med mange folder før måling. Desuden, nogle prøver kan være upassende prøver for SEH måling på grund af fibrose. Det anbefales at udelukke de upassende enheder hvor submukøse elevation ikke findes på grund af fibrose.

Da fordøjelseskanalen er udvidet af endoskopisk behandling, anvendes nogle spændinger den gastrointestinale mucosa. Det blev afsløret, at SIM-performance (vurderes ved at måle værdier af SEH) faldt med stigende værdier for spænding anvendes til modellerne. Spændingen var derfor en vigtig faktor, der påvirker SIM ydeevne (dvs., værdierne af SEH)23. Anvendelsen af spænding 1.5-3.0 n kan reproducere et miljø tættere til den menneskelige gastrointestinale mucosa. En begrænsning af denne metode er dog at den optimale spænding kan afhænge af forskellen på modellen bruges til analyseformål.

I den konventionelle model, da spændingen anvendes på hver prøve varierer afhængigt af graden af modellen fiksering, variationer af målte SEH er store (som svarer til de høje standardafvigelser af SEH). Derfor, disse høje standardafvigelser gør det vanskeligt at sammenligne hver SEH i detaljer og statistisk analyse. På den anden side på grund af små variationer af SEH målt i den nye model, SIM ydeevne kan sammenlignes præcist ex vivo og præcise statistiske analyser er udført.

Til sidst, den nye ex vivo model giver mulighed for nøjagtig SEH måling og detaljeret sammenligning af SIM-ydeevne. Beskrivelser af detaljerede installation metode vil bidrage til udbredelse af den nye model og udvikling af højtydende materialer.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har ikke noget at oplyse.

Acknowledgments

Dette arbejde blev støttet af Kyoto-Innovative Medical Technology Research & Development Support System, og programmet Translationel forskning; Strategiske kampagne om praktisk anvendelse af INnovative medicinsk teknologi (TR-SPRINT) fra Japan Agency for medicinalforskning og udvikling (AMED).

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).
En ny <em>Ex Vivo</em> Model for evaluering af endoskopisk submukøse injektion materielle ydeevne
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