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Bioengineering

Un nuovo modello Ex Vivo per la valutazione delle prestazioni del materiale di iniezione sottomucosa endoscopica

doi: 10.3791/58029 Published: October 19, 2018

Summary

Abbiamo sviluppato un nuovo modello ex vivo riferisce l'esemplare gastrico porcina tensionamento costante. Questo sviluppo ha permesso di valutare le prestazioni (l'altezza e la durata dell'elevazione submucosal) dei vari SIMs con precisione.  La metodologia di installazione dettagliate di questo nuovo modello è spiegata.

Abstract

Aumentando le prestazioni dei materiali di iniezione submucosal (SIMs) è importante per la terapia endoscopica di cancro gastrointestinale in anticipo. È essenziale per stabilire un modello ex vivo per valutare le prestazioni SIM con precisione, per lo sviluppo di the SIMs ad alte prestazioni. Nel nostro studio precedente, abbiamo sviluppato un nuovo modello ex vivo che può essere utilizzato per valutare le prestazioni dei vari SIMs in dettaglio applicando tensione costante all'estremità del provino. Inoltre abbiamo confermato che il modello proposto nuovo ex vivo permette la misura di altezza (SEH) di quota submucosal accurati sotto condizioni uniformi e confronto dettagliato delle prestazioni dei vari tipi di the SIMs. Qui, descriviamo il nuovo ex vivo modello e spiegare la metodologia di installazione dettagliata di questo modello. Poiché tutte le parti del nuovo modello erano facili da ottenere, l'installazione del nuovo modello potrebbe essere completata rapidamente. SEH di vari SIMs può essere misurata con maggiore precisione utilizzando il nuovo modello. Il fattore critico che determina prestazioni di SIM può essere identificato utilizzando il nuovo modello. Velocità di sviluppo di SIM aumenterà drasticamente dopo il fattore è stato identificato.

Introduction

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Dissezione endoscopica della sottomucosa (ESD) sia la resezione mucosa endoscopica (EMR) sono attualmente comuni trattamenti per cancro gastrointestinale presto-fase1,2. L'iniezione di un materiale di iniezione submucosal (SIM) nel submucosa è uno dei passi più importanti per ESD sia l'EMR procedure2,3. Alta quota submucosal e manutenzione di elevazione submucosal sono critici criteri per lo svolgimento in sicurezza di EMR/ESD.

Anche se salino normale (NS) è stato usato come un SIM dopo l'invenzione della terapia endoscopica4,5, ialuronato di sodio (HA) è stato introdotto come trattamento negli ultimi anni6,7. HA divenne ampiamente usato in trattamenti endoscopici come un SIM superiore a causa del suo rendimento elevato8,9,10,11. Attualmente, è stato condotto un confronto di prestazioni tra i SIMs esistenti e ad alte prestazioni SIMs sono state sviluppate per identificare un altro superior SIM5,12,13,14, 15,16,17,18.

Il modello ex vivo usando un campione di stomaco suino è stato utilizzato per valutare le prestazioni di SIM, perché la stima delle prestazioni di SIM nel tratto gastrointestinale umano è molto difficile19,20,21 , 22. Tuttavia, questo modello convenzionale ex vivo è estremamente semplice e ha i margini di miglioramento. Che riproduce un ambiente più simile alla mucosa gastrointestinale umano consentirà una valutazione accurata delle prestazioni di SIM.

Nel nostro studio precedente, abbiamo sviluppato un nuovo modello ex vivo che può essere utilizzato per valutare le prestazioni dei vari SIMs in dettaglio applicando tensione costante all'estremità del provino. Inoltre abbiamo confermato che il proposto nuovo modello ex vivo , permette misurazione accurata di lei sotto condizioni uniformi e un confronto dettagliato delle prestazioni dei vari tipi di SIMs23.

In questo studio, presentiamo un aspetto completo del nuovo modello di ex vivo , e la metodologia di installazione dettagliate del nuovo modello di ex vivo è spiegata in dettaglio utilizzando video e figure. Il nuovo modello ex vivo si compone di parti che sono facilmente disponibili e possa essere rapidamente impostare. Descrizioni della metodologia dettagliata installazione contribuirà alla diffusione del nuovo modello.

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Protocol

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Il seguente protocollo segue le indicazioni di cura degli animali di la Kyoto Prefectural University of Medicine.

1. preparazione dei campioni utilizzando uno stomaco suino

Nota: Il primo passo è quello di preparare gli esemplari da utilizzare nel modello ex vivo (Figura 1). Lo spessore della parete gastrica suina varia nelle diverse aree dello stomaco. Utilizzare il terzo superiore dello stomaco suino, che è relativamente simile a nello stomaco umano. Escludere inappropriati esemplari dove submucosal elevazione non si trova a causa di fibrosi.

  1. Gli esemplari gastrici tagliata a quadrati con dimensioni di 6 × 6 cm circa.
  2. Conservare i campioni gastrici immediatamente ad una temperatura di-30 ° C.
  3. Scongelare i campioni congelati gastrici destra prima la procedura di misurazione per assicurare condizioni uniformi di misura.

2. dettagliate installazione metodologia di un nuovo modello di Ex Vivo

Nota: Allungare l'esemplare scongelato su una tavola in due modi diversi. Nel modello convenzionale ex vivo , fissare il campione con perni (Figura 1A)19,20,21,22. D'altra parte, nel nuovo modello ex vivo , difficoltà o allungare entrambe le estremità del provino con clip per produrre una tensione costante (Figura 1B, C). Tutte le parti del nuovo modello sono facili da ottenere, e l'installazione del nuovo modello può essere completato rapidamente (Figura 2). La procedura del nuovo modello è come segue (Figura 3):

  1. Collegare la clip in acciaio inox e il filo di chiave e il gancio a forma di S (Figura 3A).
  2. Collegare il filo e il gancio a forma di S e il peso (Figura 3A).
  3. Collegare il gancio a altra estremità del filo. Un dispositivo di trazione è completato nel processo di cui sopra (Figura 3B).
  4. Difficoltà le pulegge (Figura 2b) ad entrambe le estremità della base (Figura 3).
  5. Posizionare la piastra di gomma (6x6 cm) al centro della base (Figura 3).
  6. Posizionare l'esemplare gastrico sulla piastra in gomma e pizzico che il campione si conclude con la clip del dispositivo di trazione.
  7. Appendere il peso tramite la puleggia (entrambi i lati). Quindi, tensione costante può essere applicata al provino (Figura 4).
  8. Avviare la misurazione della SEH, perché dopo l'installazione del nuovo modello è completamente finito (vedi passo 3 qui sotto).

3. valutazione delle prestazioni di SIM

Nota: In questo studio, abbiamo usato salino normale (NS) e 0,4% sodio ialuronato (HA) come SIMs per essere testato e misurare SEH di due SIMs. Vengono eseguite tre misurazioni indipendenti. I dati ottenuti sono espressi come media e deviazione standard (S.D.). L'analisi statistica è stata eseguita utilizzando il software di analisi statistica (GraphPad Prism 7). Abbiamo analizzato le variabili continue (SEH) con test t di Student e le magnitudini con P < 0,05 sono stati considerati significativi. La misura di SEH è come segue (Figura 5).

  1. Eseguire la regolazione del punto zero del misuratore altezza, basato all'altezza della mucosa prima di una procedura di elevazione submucosal. In dettaglio, eseguire la regolazione del punto zero premendo il pulsante PRESET dopo aver sistemato il dispositivo incisione all'altezza della superficie della mucosa.
  2. Iniettare 2,0 mL di ciascuna soluzione orizzontalmente nel submucosa dai margini dei campioni utilizzando una siringa da 2,5 mL e un ago 23 gauge, eseguire una procedura di submucosal elevazione (Figura 5A-C).
  3. Misura SEH tempestivamente con un calibro digitale di altezza a 0, 2,5, 5, 7,5, 10, 12.5, 15, 17,5, 20, 30, 45 e 60 min dopo l'iniezione (Figura 5). In dettaglio, registrare l'altezza visualizzato sul misuratore altezza quando il dispositivo incisione nella parte superiore dell'elevazione submucosal di fissaggio.
  4. Effettuare tre misurazioni indipendenti ed esprimere i risultati ottenuti come media e deviazione standard.
  5. Analizzare i dati ottenuti utilizzando il software statistico appropriato e valutare le prestazioni dei SIMs (le prestazioni possono essere confrontate tra ogni SIM).

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Representative Results

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SEH è stata misurata nel tempo il nuovo modello ex vivo o convenzionale ex vivo . I valori di SEH (NS) misurato utilizzando il modello convenzionale [NS è stato iniettato nel submucosa del campione fissato con perni (0.0 N)] erano 5,7 mm (0 min), 3,6 mm (5 min), 3.0 mm (10 min) e 2,2 mm (30 min). In questo modo, i valori di SEH diminuivano con l'aumento del tempo di iniezione post. Un'analisi simile è stata effettuata usando 0,4% HA invece di NS. I valori di SEH (0,4% HA) sono stati 6,5 mm (0 min), 5,2 mm (5 min), 4,8 mm (10 min) e 4,1 mm (30 min). Il SEHs risultante dello 0,4% HA erano superiori a quelli del NS indipendentemente dal tempo di iniezione post. Il SEHs (NS e 0,4% HA) ottenuti con il modello convenzionale (in assenza di tensione applicata) esposto relativamente grandi variazioni (in altre parole, erano alte deviazioni standard) (Figura 6A).

Successivamente, i valori di SEH (NS) misurato utilizzando il modello convenzionale [NS è stato iniettato nel submucosa dell'esemplare tesa ad una tensione costante (1.5 N)] erano 4,8 mm (0 min), 3.0 mm (5 min), 2,4 mm (10 min) e 1,8 mm (30 min). Quando la tensione è stata aumentata a 3.0 N alle stesse condizioni, i valori di SEH (NS) erano 4,5 mm (0 min), 2,3 mm (5 min), 1,5 mm (10 min) e 1,3 mm (30 min). SEH misurati ai vari tempi di iniezione post è diminuiti con l'aumento di tensione. La SEHs ottenuta utilizzando il nuovo modello ha esibito piccole variazioni (in altre parole, erano basse deviazioni standard) (Figura 6B, C).

Per valutare la relazione tra tensione applicato al provino e SEH, abbiamo confrontato SEH misurata a tensioni diverse (0.0-3.0 N). Nell'analisi con il nuovo modello, il SEH ottenuto a una tensione di 3.0 N era significativamente inferiore rispetto la SEH ottenuto a una tensione di 1,5 N (in tutti i casi, è stata soddisfatta la condizione P < 0,001). Al contrario, poiché deviazioni standard di SEHs ottenute utilizzando il modello convenzionale (0.0 N) erano alte, non c'era differenza significativa tra SEHs ottenute utilizzando il modello convenzionale (0.0 N) ed il nuovo modello (1.5 N) (Figura 6, E).

Figure 1
Figura 1. Nuovo modello di ex vivo e modello convenzionale ex vivo . Nel modello convenzionale ex vivo , l'esemplare di porcino è stato risolto con i perni (A). D'altra parte, nel nuovo modello ex vivo , entrambe le estremità del provino sono state allungate con clip per produrre una tensione costante (B). Questo modello possa essere tese in modo uniforme utilizzando un peso, e la tensione possa essere organizzata modificando il peso (C). Ogni SIM è stato iniettato nel submucosa dell'esemplare, che conduce all'elevazione submucosal (D). Questa figura è stata modificata da Hirose et al. 23. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 2
Figura 2. Tutte le parti utilizzate per il nuovo modello. Il nuovo modello ex vivo è costituito da parti che sono facilmente disponibili. Tutte le parti utilizzate per il nuovo modello ex vivo : (a) circa 50-300 g di peso (il peso può essere modificato in modo appropriato a seconda della tensione applicata); (b) fisso tipo puleggia con diametro della puleggia di 25 mm; (c) filo di acciaio inossidabile con un diametro di 0,45 mm; clip in acciaio (d) di larghezza 147 mm; (e) chiave filo di acciaio inossidabile con una lunghezza di 12 cm; (f) in acciaio inox S a forma di gancio; (g) con serratura in acciaio inox a forma di S gancio. (Questa figura è stata modificata da Hirose et al. 23). Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 3
Nella figura 3. Il metodo di installazione dettagliate del nuovo modello di ex vivo . Il nuovo modello ex vivo può essere impostare rapidamente. (A) collegare la clip in acciaio (figura 2d) e il filo chiave (Figura 2e) e la S a forma di gancio (Figura 2 g). Quindi, collegare il filo (Figura 2C), il gancio a forma di S (Figura 2f) e il peso (Figura 2a). (B) il gancio (Figura 2 g) Infine, collegare l'altra estremità del filo (Figura 2C). Un dispositivo di trazione è completato nel processo di cui sopra. (C) difficoltà le pulegge (Figura 2b) ad entrambe le estremità della base [base in legno rettangolare (45 x 60 cm) per il montaggio del modello]. Successivamente, inserire la piastra di gomma (6x6 cm) al centro della base. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 4
Figura 4. L'aspetto completo del nuovo modello di ex vivo . Può essere eseguita la misurazione accurata di SEH. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 5
Nella figura 5. La procedura di misurazione utilizzando il nuovo modello ex vivo . Per valutare le prestazioni di SIM, la grandezza di SEH è stata misurata da un calibro digitale di altezza (A). Usando una siringa da 2,5 mL con un ago 23 gauge, 2,0 mL di ogni SIM è stato iniettato nel submucosa dai margini dei campioni per creare un'elevazione submucosal (B, C). Il gage altezza digitale era utilizzato per misurare dell'altezza dell'elevazione submucosal (cioè., i valori di SEH) (D). Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 6
Nella figura 6. Misurazione di SEH utilizza il modello nuovo o convenzionale. Dopo l'iniezione di NS o 0,4% HA nel submucosa del campione fissato con perni (0.0 N) (A) o allungato a una tensione costante (1.5 N o 3.0 N) (B, C), SEH è stata misurata utilizzando il calibro di altezza. Successivamente, abbiamo confrontato i valori di SEH misurata a tensioni diverse (0,0, 1.5 e 3.0 N) dopo l'iniezione sottomucosa di NS (D) o 0,4% HA (E). I dati sono espressi come media ± S.D. di più di tre esperimenti indipendenti. (Questa figura è stata modificata da Hirose et al. 23) Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

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Discussion

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Lo stomaco suino utilizzato per il nuovo modello deve essere conservato in un congelatore immediatamente dopo resezione ed essere utilizzato entro alcuni mesi dopo il congelamento, poiché la freschezza dello stomaco suina è essenziale per la misura di SEH. (Abbiamo misurato SEH usando gli esemplari gastrici sia congelati e scongelati ed ha confermato che non c'era alcuna differenza nel risultato di misura SEH).

La qualità degli esemplari gastrici è fortemente influenzata dalle differenze individuali di stomaci porcini. Pertanto, si raccomanda di escludere ovviamente spessi campioni o esemplari con molte pieghe prima misurazione. Inoltre, alcuni esemplari possono essere inappropriati esemplari per la misura di SEH dovuto fibrosi. Si raccomanda di escludere gli esemplari inappropriati dove submucosal elevazione non si trova a causa di fibrosi.

Dal tratto digestivo è esteso dal trattamento endoscopico, qualche tensione è applicata alla mucosa gastrointestinale. È stato rivelato che le prestazioni di SIM (valutata misurando i valori di SEH) è diminuito con aumentando i valori di tensione applicata agli esemplari. Di conseguenza, la tensione era un fattore importante che influenzano le prestazioni di SIM (cioè., i valori di SEH)23. L'applicazione di tensione di 1.5-3.0 N in grado di riprodurre un ambiente più simile alla mucosa gastrointestinale umano. Tuttavia, una limitazione di questo metodo è che la tensione ottima può dipendere la differenza del campione utilizzato per l'analisi.

Nel modello convenzionale, poiché la tensione applicata a ciascun campione varia a seconda del grado di fissazione dei campioni, le variazioni di SEH misurati sono grandi (che corrispondono a delle deviazioni standard elevate di SEH). Di conseguenza, queste alte deviazioni standard rendono difficile confrontare ogni SEH in dettaglio ed eseguire analisi statistiche. D'altra parte, a causa di piccole variazioni di SEH misurata nel nuovo modello, prestazioni di SIM possono essere paragonata con precisione ex vivo e precisa analisi statistica viene eseguita.

In conclusione, il nuovo modello di ex vivo consente misurazioni accurate SEH e confronto dettagliato delle prestazioni di SIM. Descrizioni della metodologia dettagliata installazione contribuirà alla diffusione del nuovo modello e lo sviluppo di materiali ad alte prestazioni.

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Disclosures

Gli autori non hanno nulla a rivelare.

Acknowledgments

Questo lavoro è stato supportato da Kyoto Innovative Medical Technology Research & Development Support System e dal programma di ricerca traslazionale; Promozione strategica per l'applicazione pratica delle tecnologie mediche INnovative (TR-SPRINT) dall'Agenzia giapponese per la ricerca medica e sviluppo (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 nuovo modello <em>Ex Vivo</em> per la valutazione delle prestazioni del materiale di iniezione sottomucosa endoscopica
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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

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