Login processing...

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

Bioengineering

En ny Ex Vivo modell for vurdering av endoskopisk Submucosal injeksjon materiale ytelse

doi: 10.3791/58029 Published: October 19, 2018

Summary

Vi utviklet en ny ex vivo modell som gjelder konstant spenning svin mage prøven. Dette gjorde det mulig å evaluere ytelsen (høyde og varighet av submucosal høyde) til forskjellige SIMs nøyaktig.  Detaljert oppsett metodikken i denne nye modellen er forklart.

Abstract

Øker yteevnen til submucosal brukerutstyr (SIMs) er viktig for endoskopisk behandling av tidlig gastrointestinal kreft. Det er viktig å etablere en ex vivo modell som kan evalueres SIM ytelse nøyaktig, for å utvikle høy ytelse SIMs. I vår forrige undersøkelse utviklet vi en ny ex vivo modell som kan brukes til å evaluere ytelsen til forskjellige SIMs i detalj ved å bruke konstant spenning prøvens ender. Vi har også bekreftet at den foreslåtte nye ex vivo modellen gir nøyaktig submucosal høyde høyde (SEH) måling under uniform forhold og detaljert sammenligninger av forestillinger av ulike typer SIMs. Her beskriver vi de nye ex vivo modell og forklare detaljert oppsett metoder for denne modellen. Siden alle deler av den nye modellen var lett å få tak, kan oppsettet av fullføres raskt. SEH forskjellige Sims kunne måles mer nøyaktig ved hjelp av den nye modellen. Den avgjørende faktoren som fastsetter SIM ytelse kan identifiseres ved hjelp av den nye modellen. SIM utviklingshastigheten øker drastisk etter faktoren er identifisert.

Introduction

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

Både endoskopisk submucosal disseksjon (ESD) og endoskopisk mucosal resection (EPJ) er nå felles behandlinger for tidlig stadium gastrointestinal kreft1,2. Injisere en submucosal injeksjon materiale (SIM) i submucosa er en av de viktigste trinnene for både EPJ og ESD prosedyrer2,3. Høy submucosal høyde og vedlikehold av submucosal høyde er viktige kriterier for trygt gjennomføre EPJ/ESD.

Selv om normal saline (NS) har blitt brukt som et SIM siden endoskopisk behandling4,5, natrium mengden (HA) ble introdusert som en behandling i de senere år6,7. HA ble mye brukt i endoscopic behandling som en overlegen SIM på grunn av dens høy ytelse8,9,10,11. Foreløpig en ytelse sammenligning mellom eksisterende SIMs ble utført, og høy ytelse SIMs ble utviklet for å identifisere en overlegen SIM5,12,13,14, 15,16,17,18.

Ex vivo modellen med en svin magen prøven er brukt til å evaluere SIM ytelse, fordi estimering av SIM ytelse i den menneskelige mage-tarmkanalen er svært vanskelig19,20,21 , 22. men konvensjonelle ex vivo modellen er svært enkel, og den har rom for forbedring. Gjenskape et miljø nærmere til den menneskelige mage mucosa gjør nøyaktig vurdering av SIM.

I vår forrige undersøkelse utviklet vi en ny ex vivo modell som kan brukes til å evaluere ytelsen til forskjellige SIMs i detalj ved å bruke konstant spenning prøvens ender. Vi har også bekreftet at den foreslåtte nye ex vivo modellen, gir nøyaktig hun måling under ensartede betingelser og en detaljert sammenligning av forestillinger av ulike typer SIMs23.

I denne studien, presenterer vi et komplett utseende av ex vivo og detaljert oppsett metodikken av ex vivo er forklart i detalj ved hjelp av videoer og tall. Den nye ex vivo modellen består av deler som er lett tilgjengelig og kan lett konfigureres. Beskrivelser av detaljert oppsett metodikk vil bidra til spredning av den nye modellen.

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 protokollen følger retningslinjene som dyr pleie av Kyoto Prefectural University of Medicine.

1. forberedelse av prøver med en svin magen

Merk: Det første trinnet er å forberede eksemplarer som skal brukes i modellen ex vivo (figur 1). Tykkelsen på svin mage veggen varierer i ulike områder av magen. Bruk den øvre tredjedelen av svin magen, som er relativt lik den menneskelige magen. Ekskludere upassende prøver der submucosal heving ikke finnes på grunn av fibrose.

  1. Skjær mage eksemplarer i rutene med omtrentlig dimensjoner 6 × 6 cm.
  2. Lagre den mage prøver umiddelbart ved en temperatur på-30 ° C.
  3. Tine frossen mage prøver rett før måling prosedyren for å sikre ensartet måling forhold.

2. detaljert oppsett metodikk i en ny Ex Vivo -modell

Merk: Strekke ut tinte prøven på et bord på to forskjellige måter. I den konvensjonelle ex vivo modellen, fikse prøven med pinner (figur 1A)19,20,21,22. På den annen side, i den nye ex vivo modellen, fikse eller strekk begge ender av prøven med klemmer til å produsere en konstant spenning (figur 1B, C). Alle deler av den nye modellen er lett å få, og oppsettet av den nye modellen kan fullføres raskt (figur 2). Prosedyren for den nye modellen er som følger (Figur 3):

  1. Koble rustfritt stål klippet og sentrale ledningen og S-formet krok (figur 3A).
  2. Koble ledningen og S-formet krok og vekten (figur 3A).
  3. Koble kroken til den andre enden av kabelen. En trekkraft enheten er fullført i ovennevnte prosessen (figur 3B).
  4. Fastsette trinser (figur 2b) i begge ender av base (Figur 3 c).
  5. Plass gummi platen (6 x 6 cm) på midten av foten (Figur 3 c).
  6. Plass mage prøven på gummi plate og knipe prøven slutter med klippet av trekkraft enheten.
  7. Henge vekt gjennom skivene (begge sider). Konstant spenning kan dermed brukes til prøven (Figur 4).
  8. Start måling av SEH, fordi etter at den nye modellen er helt ferdig (se trinn 3 nedenfor).

3. evaluering av SIM ytelse

Merk: I denne studien vi brukte normal saline (NS) og 0,4% natrium mengden (HA) som SIMs testes og måle SEH av to SIMs. Tre uavhengige målinger utføres. Innhentet data uttrykkes som gjennomsnittet og standardavviket (SD). Statistisk analyse var utført av bruker statistisk analyse software (GraphPad prisme 7). Vi analyserte kontinuerlig variabler (SEH) med Student t-test og størrelsen med P < 0,05 ble vurdert betydelig. Måling av SEH er som følger (figur 5).

  1. Utføre nullpunktsjustering av høyden måler, basert på høyden av mucosa før en submucosal heving prosedyre. I detalj, utføre nullpunktsjustering ved å trykke knappen FORHÅNDSINNSTILTE etter bestemmer scriber på høyden av slimhinnen.
  2. Injisere 2.0 mL av hver løsning vannrett i submucosa fra prøven margene ved å bruke en 2.5-mL sprøyte og 23-gauge nål, utføre en submucosal heving prosedyre (figur 5A-C).
  3. Mål SEH raskt bruke en digital høyde gage på 0, 2.5, 5, 7.5, 10, 12,5, 15, 17,5, 20, 30, 45 og 60 min etter injeksjon (figur 5 d). I detalj, registrerer du høyden vises på høyden måler når bestemmer scriber til toppen av submucosal høyde.
  4. Utføre tre uavhengige målinger og uttrykke fått resultatene som middelverdi og standardavvik.
  5. Analysere innhentet dataene med riktig statistisk programvare og evaluere ytelsen til SIMs (ytelsen kan sammenlignes mellom 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 ble målt over tid i ny ex vivo modell eller konvensjonelle ex vivo modell. Verdiene av SEH (NS) målt ved hjelp av konvensjonelle modellen [NS ble injisert i submucosa av prøven fast med pinner (0.0 N)] var 5.7 mm (0 min), 3,6 mm (5 min), 3.0 mm (10 min), og 2,2 mm (30 minutter). På denne måten redusert verdiene av SEH med økende innlegget injeksjon gang. En tilsvarende analyse ble utført 0,4% HA i stedet for NS. Verdiene av 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 minutter). De resulterende SEHs 0,4% HA var høyere enn NS uavhengig innlegget injeksjon. SEHs (NS og 0,4% HA) får konvensjonelle modellen (i fravær av anvendt spenning) viste store variasjoner (altså standardavvikene deres var høy) (figur 6A).

Deretter verdiene av SEH (NS) målt ved hjelp av konvensjonelle modellen [NS ble injisert i submucosa av prøven strukket i en konstant spenning (1.5 N)] var 4.8 mm (0 min), 3.0 mm (5 min), 2,4 mm (10 min), og 1,8 mm (30 minutter). Når spenningen ble økt til 3.0 N under samme vilkår, verdiene av SEH (NS) var 4,5 (0 min), 2,3 mm (5 min), 1,5 mm (10 min), og 1,3 mm (30 minutter). SEH målt på ulike innlegg innsprøytingstider redusert med økende spenning. SEHs får ny modell utstilt små variasjoner (altså standardavvikene deres var lav) (figur 6B, C).

For å vurdere forholdet mellom SEH og spenning på prøven, vi sammenlignet SEH målt på forskjellige spenninger (0,0 3,0 N). I analysen med den nye modellen, SEH på en spenning på 3,0 N var betydelig lavere enn SEH på en spenning på 1,5 N (i alle tilfeller tilstand P < 0,001 var fornøyd). Derimot standardavvik av SEHs oppnådd ved hjelp av konvensjonelle modellen (0.0 N) var høy, det var ingen signifikant forskjell mellom SEHs får konvensjonelle modellen (0.0 N) og den nye modellen (1.5 N) (figur 6D, E).

Figure 1
Figur 1. Ex vivo modellen og konvensjonelle ex vivo modell. i konvensjonelle ex vivo -modellen svin prøven ble løst med pinner (A). På den annen side, i den nye ex vivo modellen, var begge ender av prøven strukket med klemmer til å produsere en konstant spenning (B). Denne modellen kan være spenn jevnt ved hjelp av en vekt, og spenningen kan ordnes ved å endre vektleggingen (C). Hver SIM ble injisert i submucosa av prøven, fører til submucosal høyde (D). Dette tallet har blitt endret fra Hirose et al. 23. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 2
Figur 2. Alle deler som brukes for den nye modellen. Den nye ex vivo modellen består av deler som er lett tilgjengelig. Alle deler som brukes for den nye ex vivo modellen: (a) ca 50-300 g vekter (vekten kan endres riktig avhengig av anvendt spenning); (b) fast type skivene med wiretrekk diameter på 25 mm; (c) rustfritt stål wire diameter 0,45 mm; (d) rustfritt stål klips bredde 147 mm; (e) rustfritt stål nøkkel wire med en lengde på 12 cm; (f) rustfritt stål S formet krok; (g) låsbare rustfritt stål S-formet krok. (Dette tallet har blitt endret fra Hirose et al. 23). Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 3
Figur 3. Metoden detaljert oppsett av ex vivo . Den nye ex vivo modellen kan lett konfigureres. (A) koble rustfritt stål klips (figur 2d) og sentrale ledningen (figur 2e) og S-formet krok (figur 2 g). Så koble ledningen (figur 2 c), S-formet krok (figur 2f) og vekten (figur 2a). (B) koble til slutt kroken (figur 2 g) til den andre enden av kabelen (figur 2 c). En trekkraft enheten er fullført i over prosessen. (C) fikse trinser (figur 2b) i begge ender av base [rektangulære tresokkel (45 x 60 cm) for montering modellen]. Deretter plasser gummi platen (6 x 6 cm) på midten av foten. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 4
Figur 4. Komplett utseendet av ex vivo . Nøyaktig måling av SEH kan utføres. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 5
Figur 5. Måling prosedyren ved hjelp av den nye ex vivo modellen. For å evaluere SIM ytelse, omfanget av SEH ble målt ved en digital høyde gage (A). Bruker en 2.5-mL sprøyte med en 23-gauge nål, ble 2.0 mL av hver SIM injisert i submucosa fra prøven margene til å opprette en submucosal høyde (B, C). Den digitale høyde gage ble brukt til å måle høyden av submucosal høyde (dvs., verdiene av SEH) (D). Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 6
Figur 6. Måling av SEH bruker enten nye eller konvensjonelle modellen. Etter injeksjon av NS eller 0,4% HA i submucosa av prøven fast med pinner (0.0 N) (A) eller strukket i en konstant spenning (1,5 N eller 3.0 N) ble (B, C), SEH målt ved hjelp av høyde gage. Neste, vi sammenlignet verdiene av SEH målt på forskjellige spenninger (0,0, 1.5 og 3.0 N) etter submucosal injeksjon av NS (D) eller 0,4% HA (E). Data uttrykkes som gjennomsnittlig ± SD mer enn tre uavhengige eksperimenter. (Dette tallet har blitt endret fra Hirose et al. 23) Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

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 magen brukes for den nye modellen skal lagres i en fryser umiddelbart etter eksisjon, og brukes i noen måneder etter frysing, siden holde svin magen er avgjørende for SEH måling. (Vi målte SEH bruker både frosne og ikke-frosne mage prøver, og bekreftet at det var ingen forskjell i resultatet av SEH måling.)

Kvaliteten av mage er sterkt påvirket av de individuelle forskjellene av svin magen. Derfor er det anbefalt å ekskludere åpenbart tykk prøver eller prøver med mange folder før måling. Videre kan noen eksemplarer være upassende prøver for SEH måling på grunn av fibrose. Det anbefales å utelate de upassende prøvene der submucosal heving ikke finnes på grunn av fibrose.

Siden fordøyelseskanalen utvides av endoscopic behandling, brukes litt spenning mage mucosa. Det ble avslørt at SIM ytelse (evaluert av måling verdiene av SEH) redusert med økende verdiene i spenning på prøver. Derfor spenningen var en viktig faktor som påvirker SIM arbeidsinnsatsen (dvs., verdiene av SEH)23. Anvendelsen av spenning 1,5 til 3,0 n kan reprodusere et miljø nærmere til den menneskelige mage mucosa. Men er en begrensning av denne metoden at den optimale spenningen kan avhenge av forskjellen på prøven brukes til analyseformål.

I konvensjonell modellen, siden spenning brukes hver prøven varierer avhengig av prøven fiksering, varianter av målt SEH er store (som tilsvarer de høye standardavvikene av SEH). Derfor gjør disse høy standardavvik det vanskelig å sammenligne hver SEH i detalj og utføre statistisk analyse. På den annen side, på grunn av små variasjoner av SEH målt i den nye modellen, SIM ytelse kan sammenlignes nøyaktig ex vivo og statistisk analyse utført.

Avslutningsvis muliggjør den nye ex vivo modellen nøyaktig SEH måling og detaljert sammenligning av SIM ytelse. Beskrivelser av detaljert oppsett metodikk vil bidra til spredning av og utvikling av høy ytelse materialer.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne ikke avsløre.

Acknowledgments

Dette arbeidet ble støttet av Kyoto nyskapende medisinsk teknologiforskning & utvikling støttesystem og av translasjonsforskning programmet; Strategisk kampanje for praktisk anvendelse av nyskapende medisinsk teknologi (TR-SPRINT) fra Japan byrå for medisinsk forskning og utvikling (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> modell for vurdering av endoskopisk Submucosal injeksjon materiale ytelse
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