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Bioengineering

Un nouveau modèle Ex Vivo pour l’évaluation des performances matérielles Injection sous-muqueuse endoscopique

doi: 10.3791/58029 Published: October 19, 2018

Summary

Nous avons développé un nouveau ex vivo modèle auquel s’applique une tension constante le spécimen gastrique porcin. Cette évolution a permis d’évaluer le rendement (la hauteur et la durée de l’élévation sous-muqueux) de divers SIMs avec précision.  La méthodologie détaillée d’installation de ce nouveau modèle est expliquée.

Abstract

Accroître les performances du matériel d’injection sous-muqueuse (SIMs) est important pour le traitement endoscopique des cancers gastro-intestinaux au début. Il est essentiel d’établir un modèle ex vivo qui peut être évaluée performance SIM avec précision, pour développer des SIMs de haute performance. Dans notre étude précédente, nous avons développé un nouveau ex vivo modèle qui peut être utilisé pour évaluer la performance des différents SIMs en détail en appliquant une tension constante aux extrémités de l’échantillon. On a également confirmé que le nouveau modèle ex vivo proposé permet de mesure de la hauteur (SEH) élévation sous-muqueux précis dans des conditions uniformes et des comparaisons détaillées des performances des différents types de SIMs. Nous décrivons ici la nouvelle ex vivo modéliser et expliquer la méthode d’installation détaillée de ce modèle. Étant donné que toutes les parties du nouveau modèle étaient faciles à obtenir, l’installation du nouveau modèle pourrait être achevée rapidement. SEH de SIMs différents pouvait être mesuré avec plus de précision à l’aide du nouveau modèle. Le facteur crucial qui détermine les performances de la carte SIM peut être identifié à l’aide du nouveau modèle. SIM développement vitesse augmente considérablement après que le facteur a été identifié.

Introduction

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Tant dissection sous-muqueuse endoscopique (ESD) et résection muqueuse endoscopique (EMR) sont des traitements courants actuellement pour le stade précoce de cancer gastro-intestinal1,2. Injection d’un matériau d’injection sous-muqueuse (SIM) dans la sous-muqueuse est l’une des étapes plus importantes pour les EMR et ESD procédures2,3. Haute altitude sous-muqueux et maintien d’altitude sous-muqueux sont des critères essentiels pour la conduite en toute sécurité les EMR/ESD.

Bien que le sérum physiologique (NS) a été utilisé comme une carte SIM depuis l’invention du traitement endoscopique4,5, hyaluronate de sodium (HA) a été présenté comme un traitement au cours des dernières années6,7. HA est devenu largement utilisé dans les traitements endoscopiques comme un SIM supérieure en raison de sa haute performance8,9,10,11. Actuellement, une comparaison des performances entre les SIMs existants a été réalisée, et SIMs performants ont été développés pour identifier un autre supérieur SIM5,12,13,14, 15,16,17,18.

Le modèle ex vivo à l’aide d’un spécimen d’estomac de porc a été utilisé pour évaluer la performance de la carte SIM, car l’estimation de la performance de la carte SIM dans le tube digestif humain est très difficile de19,20,21 , 22. Toutefois, ce modèle classique ex vivo est extrêmement simple et a les possibilités d’amélioration. Reproduire un environnement plus proche de la muqueuse gastro-intestinale humaine permettra une évaluation précise de la performance de la carte SIM.

Dans notre étude précédente, nous avons développé un nouveau ex vivo modèle qui peut être utilisé pour évaluer la performance des différents SIMs en détail en appliquant une tension constante aux extrémités de l’échantillon. On a également confirmé que le nouveau modèle proposé de ex vivo , permet des mesures de SHE exactes dans des conditions uniformes et une comparaison détaillée des performances de différents types de SIMs23.

Dans cette étude, nous présentons un aspect complet de ce nouveau modèle ex vivo et la méthodologie détaillée d’installation du nouveau modèle ex vivo est expliquée en détail à l’aide de vidéos et chiffres. Le nouveau modèle ex vivo est composé de parties qui sont facilement disponibles et peut être rapidement mis en place. Description de la méthodologie détaillée d’installation contribuera à la diffusion du nouveau modèle.

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Protocol

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Le protocole suivant suit les directives de protection des animaux de la Kyoto Prefectural University of Medicine.

1. préparation des échantillons à l’aide d’un estomac de porc

Remarque : La première étape consiste à préparer des échantillons pour être utilisé dans le modèle ex vivo (Figure 1). L’épaisseur de la paroi gastrique porcine varie dans les différentes zones de l’estomac. Utilisez le tiers supérieur de l’estomac de porc, qui est relativement similaire à l’estomac humain. Exclure les spécimens inappropriés où élévation sous-muqueux est introuvable en raison de la fibrose.

  1. Couper les spécimens gastriques en carrés avec des dimensions approximatives de 6 × 6 cm.
  2. Stocker les échantillons gastriques immédiatement à une température de-30 ° C.
  3. Décongeler les échantillons congelés gastriques juste avant la procédure de mesure afin d’assurer des conditions de mesure uniforme.

2. des modalités d’installation de méthodologie d’un nouveau modèle Ex Vivo

NOTE : Etends le spécimen décongelé sur une planche de deux façons différentes. Dans le modèle conventionnel ex vivo , fixer le spécimen avec broches (Figure 1 a)19,20,21,22. En revanche, dans le nouveau modèle ex vivo , difficulté ou étirer les deux extrémités de l’échantillon avec clips pour produire une tension constante (Figure 1 b, C). Toutes les pièces du nouveau modèle sont faciles à obtenir, et le programme d’installation de ce nouveau modèle peut être effectuée rapidement (Figure 2). La procédure du nouveau modèle est comme suit (Figure 3) :

  1. Branchez la pince en acier inoxydable et le fil de la clé et le crochet en forme de S (Figure 3 a).
  2. Connectez le fil et le crochet en forme de S et le poids (Figure 3 a).
  3. Raccorder le crochet à l’autre bout du fil. Un dispositif de traction est réalisé dans le processus décrit ci-dessus (Figure 3 b).
  4. Fixer les poulies (Figure 2 b) aux deux extrémités de la base (Figure 3).
  5. Placer la plaque de caoutchouc (6 x 6 cm) sur le centre de la base (Figure 3).
  6. Placer le spécimen gastrique sur la plaque de caoutchouc et pincer que le spécimen se termine avec le clip de l’appareil de traction.
  7. Accrocher le poids par le biais de la poulie (deux côtés). Ainsi, une tension constante peut être appliquée à l’échantillon (Figure 4).
  8. Démarrer la mesure de la SEH, car après l’installation du nouveau modèle est complètement finie (voir étape 3 ci-dessous).

3. evaluation des performances de la SIM

Remarque : Dans cette étude, nous avons utilisé physiologique (NS) et 0,4 % hyaluronate de sodium (HA) comme SIMs à tester, puis mesurer SEH des deux SIMs. Trois mesures indépendantes sont effectuées. Les données obtenues sont exprimées comme la moyenne et l’écart-type (S.D.). L’analyse statistique a été réalisée en utilisant le logiciel d’analyse statistique (GraphPad Prism 7). Nous avons analysé les variables continues (SEH) avec test-t de l’élève et les amplitudes avec P < 0,05 étaient considérés comme significatifs. La mesure de la SEH est comme suit (Figure 5).

  1. Effectuer le réglage du point zéro de la toise, basée sur la hauteur de muqueuse avant une intervention de la sous-muqueuse élévation. En détail, effectuer le réglage du point zéro en appuyant sur le bouton PRESET après la correction de la pointe à tracer à la hauteur de la surface de la muqueuse.
  2. Injecter 2,0 mL de chaque solution horizontalement dans la sous-muqueuse de la marge du spécimen à l’aide d’une seringue de 2,5 mL et une aiguille de calibre 23, pour effectuer une procédure d’élévation sous-muqueux (Figure 5 a-C).
  3. Mesure SEH promptement l’à l’aide d’une jauge de hauteur numérique à 0, 2.5, 5, 7.5, 10, 12.5, 15, 17.5, 20, 30, 45 et 60 min après l’injection (Figure 5). En détail, inscrit la hauteur affichée sur la jauge de hauteur pour la fixation de la pointe à tracer vers le haut de l’élévation sous-muqueux.
  4. Effectuer trois mesures indépendantes et d’exprimer les résultats obtenus comme la moyenne et l’écart-type.
  5. Analyser les données obtenues à l’aide de logiciels statistiques appropriés et évaluer la performance des SIMs (les performances peuvent être comparées entre chaque SIM.)

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Representative Results

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SEH a été mesurée au fil du temps dans le nouveau modèle ex vivo ou conventionnelles ex vivo modèle. Les valeurs de SEH (NS), mesurée à l’aide du modèle classique [NS a été injecté dans la sous-muqueuse du spécimen fixé avec des épingles (0,0 N)] ont été 5,7 mm (0 min), 3.6 mm (5 min), 3. 0 mm (10 min) et 2,2 mm (30 min). De cette façon, les valeurs de la SEH diminuent avec l’augmentation des temps d’injection de post. Une analyse similaire a été réalisée à l’aide de 0,4 % HA au lieu de NS. Les valeurs de la SEH (0,4 % HA) ont été de 6,5 mm (0 min), 5,2 mm (5 min), 4,8 mm (10 min) et 4,1 mm (30 min). Les SEHs résultants de 0,4 % HA ont été supérieures à celles de la Nouvelle-Écosse quel que soit le temps d’injection de post. Les SEHs (NS et 0,4 % HA) obtenus en utilisant les modèle conventionnel (en l’absence de la tension appliquée) exposé relativement grandes variations (en d’autres termes, leurs écarts étaient élevés) (Figure 6 a).

Ensuite, les valeurs de SEH (NS), mesurée à l’aide du modèle classique [NS a été injecté dans la sous-muqueuse du spécimen s’étendu à une tension constante (1,5 N)] étaient de 4,8 mm (0 min), 3. 0 mm (5 min), 2,4 mm (10 min) et 1,8 mm (30 min). Quand la tension a été portée à 3,0 N dans les mêmes conditions, les valeurs de la SEH (NS) ont été de 4,5 mm (0 min), 2,3 mm (5 min), 1,5 mm (10 min) et 1,3 mm (30 min). La SEH mesurées à différentes époques de post injection diminues avec l’augmentation de tension. Les SEHs obtenus en utilisant les nouveau modèle exposé petites variations (en d’autres termes, leurs écarts étaient faibles) (Figure 6 b, C).

Pour évaluer la relation entre SEH et la tension appliquée à l’échantillon, nous avons comparé la SEH mesurée à différentes tensions (0,0-3.0 N). Dans l’analyse avec le nouveau modèle, la SEH a obtenu à une tension de 3,0 N était significativement plus faible que la SEH a obtenu à une tension de 1,5 N (dans tous les cas, a été satisfaite la condition P < 0,001). En revanche, étant donné que les écarts de SEHs obtenues à l’aide du modèle classique (0,0 N) étaient élevés, il n’y avait aucune différence significative entre SEHs obtenue à l’aide du modèle classique (0,0 N) et le nouveau modèle (1,5 N) (Figure 6, E).

Figure 1
La figure 1. Nouveau modèle ex vivo et conventionnels ex vivo modèle. Dans le modèle conventionnel ex vivo , le spécimen porcin a été fixé avec des épingles (A). En revanche, dans le nouveau modèle ex vivo , les deux extrémités de l’échantillon ont été étirées avec clips pour produire une tension constante (B). Ce modèle peut être tendu uniformément à l’aide d’un poids, et la tension peut être organisée en changeant le poids (C). Chaque SIM a été injecté dans la sous-muqueuse du spécimen, conduisant à l’élévation sous-muqueux (D). Ce chiffre a été modifié par Hirose et al. 23. s’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 2
Figure 2. Toutes les pièces utilisées pour le nouveau modèle de. Le nouveau modèle ex vivo est composé de parties qui sont facilement disponibles. Toutes les pièces utilisées pour le nouveau modèle ex vivo : (a) environ 50-300 g de poids (le poids peut être modifié convenablement selon la tension appliquée) ; (b) fixe la poulie type avec diamètre de poulie de 25 mm ; (c) fil d’acier inoxydable d’un diamètre de 0,45 mm ; pince en acier inoxydable (d) de largeur 147 mm ; (e) fils principaux en acier inoxydable d’une longueur de 12 cm ; (f) inox S en forme de crochet ; (g) verrouillable en acier inoxydable crochet en forme de S. (Ce chiffre a été modifié par Hirose et al. 23). s’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 3
La figure 3. La méthode détaillée d’installation du nouveau modèle ex vivo . Le nouveau modèle ex vivo peut être rapidement mis en place. (A) Branchez la pince en acier inoxydable (Figure 2d) et le fil clé (Figure 2e) et le S en forme de crochet (Figure 2 g). Ensuite, connecter le fil (Figure 2c), le crochet en forme de S (Figure 2f) et le poids (Figure 2 a). (B) Enfin, branchez le crochet (Figure 2 g) à l’autre bout du fil (Figure 2c). Un dispositif de traction est réalisé dans le processus décrit ci-dessus. (C) fixer les poulies (Figure 2 b) aux deux extrémités de la base [en bois rectangulaire (45 x 60 cm) pour l’assemblage du modèle]. Ensuite, placez la plaque de caoutchouc (6 x 6 cm) sur le centre de la base. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 4
Figure 4. L’apparence complète de ce nouveau modèle ex vivo . On peut effectuer une mesure précise de la SEH. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 5
La figure 5. La procédure de mesure en utilisant le nouveau modèle ex vivo . Permettant d’évaluer les performances de la SIM, l’ampleur de la SEH a été mesurée par une gage de hauteur numérique (A). À l’aide d’une seringue de 2,5 mL avec une aiguille de calibre 23, 2,0 mL de chaque SIM a été injecté dans la sous-muqueuse de la marge de spécimen pour créer une élévation sous-muqueux (B, C). La jauge de hauteur numérique a été utilisée pour mesurer la hauteur de l’élévation sous-muqueux (i.e., les valeurs de la SEH) (D). S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 6
Figure 6. Mesure de la SEH, en utilisant le modèle soit nouvel ou conventionnel. Après l’injection de la Nouvelle-Écosse, soit 0,4 % HA dans la sous-muqueuse du spécimen fixe avec des épingles (0,0 N) (A) ou tendus à une tension constante (1,5 N ou 3.0 N) (B, C), la SEH a été mesurée à l’aide de la jauge de hauteur. Ensuite, nous avons comparé les valeurs de la SEH mesurées à différentes tensions (0,0, 1,5 et 3,0 N) après l’injection sous-muqueuse de NS (D) ou 0,4 % HA (E). Données sont exprimées en moyenne ± S.D. de plus de trois expériences indépendantes. (Ce chiffre a été modifié par Hirose et al. 23) s’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

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Discussion

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L’estomac de porc utilisé pour le nouveau modèle devrait être conservé dans un congélateur immédiatement après la résection et être utilisé dans quelques mois après la congélation, car la fraîcheur de l’estomac de porc est essentielle pour la mesure de la SEH. (Nous mesuré SEH à l’aide de spécimens gastriques surgelés et congelés et a confirmé qu’il n’existe aucune différence dans le résultat de mesure SEH.)

La qualité des spécimens gastriques est grandement influencée par les différences individuelles des estomacs de porcs. Donc, il est recommandé d’exclure les échantillons évidemment épais ou des échantillons avec de nombreux plis avant la mesure. En outre, certains spécimens peuvent être spécimens inappropriées pour la mesure de la SEH à cause de la fibrose. Il est recommandé d’exclure les spécimens inappropriés où élévation sous-muqueux est introuvable en raison de la fibrose.

Étant donné que le système digestif est développé par traitement endoscopique, certaine tension est appliquée à la muqueuse gastro-intestinale. Il a été révélé que performance SIM (évalué en mesurant les valeurs de la SEH) diminue avec l’augmentation des valeurs de la tension appliquée aux spécimens. Par conséquent, la tension était un facteur important affectant les performances de la SIM (i.e., les valeurs de la SEH)23. L’application de la tension de 1,5 à 3,0 N peut reproduire un environnement plus proche de la muqueuse gastro-intestinale humaine. Toutefois, une limitation de cette méthode est que la tension optimale peut dépendre de la différence de l’échantillon utilisé pour l’analyse.

Dans le modèle conventionnel, puisque la tension appliquée à chaque spécimen varie selon le degré de fixation de l’échantillon, les variations de la SEH mesurée sont grandes (qui correspondent aux déviations standard élevées de SEH). Par conséquent, ces écarts élevés rendent difficile de comparer chaque SEH en détail et effectuer une analyse statistique. En revanche, en raison de faibles variations de la SEH, mesurée dans le nouveau modèle, performances SIM peut comparer avec précision ex vivo et analyse statistique précise est réalisée.

En conclusion, le nouveau modèle ex vivo permet une mesure précise SEH et comparaison détaillée des performances de la SIM. Description de la méthodologie détaillée d’installation contribuera à la diffusion du nouveau modèle et le développement de matériaux hautes performances.

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Disclosures

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Acknowledgments

Ce travail a été soutenu par Kyoto innovantes Medical Technology Research & Development Support System et par le programme de recherche translationnelle ; Stratégiques de PRomotion pour l’application pratique des technologies médicales innovantes (TR-SPRINT) de l’Agence japonaise pour la recherche médicale et le développement (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

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References

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Un nouveau modèle <em>Ex Vivo</em> pour l’évaluation des performances matérielles Injection sous-muqueuse endoscopique
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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).

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