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Bioengineering

Um novo modelo Ex Vivo para a avaliação de desempenho de Material de injeção submucosa endoscópica

doi: 10.3791/58029 Published: October 19, 2018

Summary

Desenvolvemos um novo ex vivo modelo que se aplica uma tensão constante para o espécime gástrico porcino. Este desenvolvimento, foi possível avaliar o desempenho (a altura e a duração da elevação submucosa) de vários SIMs com precisão.  A metodologia de instalação detalhadas desse novo modelo é explicada.

Abstract

Aumentando o desempenho de materiais injeção submucosa (SIMs) é importante para a terapia endoscópica de início Câncer gastrointestinal. É essencial estabelecer um modelo ex vivo que pode avaliar o desempenho SIM com precisão, para o desenvolvimento de alta performance SIMs. Em nosso estudo anterior, desenvolvemos um novo ex vivo modelo que pode ser usado para avaliar o desempenho de vários SIMs detalhadamente aplicando tensão constante às extremidades do espécime. Nós também confirmou que o modelo ex vivo novo proposto permite a medição de altura (SEH) elevação submucosa precisos sob condições uniformes e comparações detalhadas das performances de vários tipos de SIMs. Aqui, descrevemos o novo ex vivo modelo e explicar a metodologia de instalação detalhada deste modelo. Desde que todas as partes do novo modelo foram fáceis de obter, a instalação do novo modelo pôde ser concluída rapidamente. SEH de vários SIMs pode ser medido com mais precisão, usando o novo modelo. O fator crítico que determina o desempenho SIM pode ser identificado usando o novo modelo. Velocidade de desenvolvimento SIM aumentará drasticamente após o fator foi identificado.

Introduction

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Tanto a dissecação endoscópica de submucosa (ESD) e a ressecção endoscópica da mucosa (EMR) são atualmente comuns tratamentos para o cancro gastrointestinal em fase inicial de1,2. Injetando um material de injeção submucosa (SIM) a submucosa é um dos passos mais importantes para o EMR e ESD procedimentos2,3. Alta elevação submucosa e manutenção de elevação submucosa são critérios essenciais para conduzir com segurança EMR/ESD.

Embora o soro fisiológico normal (NS) tem sido usado como um cartão SIM desde a invenção da terapia endoscópica4,5, hialuronato de sódio (HA) foi introduzido como um tratamento em anos recentes6,7. HA tornou-se amplamente usado em tratamentos endoscópicos como um SIM superior devido ao seu alto desempenho8,9,10,11. Atualmente, realizou-se uma comparação de desempenho entre os SIMs existentes, e SIMs de alta performance foram desenvolvidas para identificar outro superior SIM5,12,13,14, 15,16,17,18.

O modelo ex vivo usando um espécime de estômago de suínos tem sido usado para avaliar o desempenho SIM, porque a estimativa de desempenho SIM no tracto gastrointestinal humano é muito difícil19,20,21 , 22. no entanto, este modelo convencional ex vivo é extremamente simples e tem a possibilidade de melhoria. Reproduzir um ambiente mais perto para a mucosa gastrointestinal humano permitirá avaliação exata do desempenho SIM.

Em nosso estudo anterior, desenvolvemos um novo ex vivo modelo que pode ser usado para avaliar o desempenho de vários SIMs detalhadamente aplicando tensão constante às extremidades do espécime. Nós também confirmou que o modelo ex vivo novo proposto, permite que a medida exata do sob condições uniformes e uma comparação detalhada das performances de vários tipos de SIMs23.

Neste estudo, apresentamos uma aparência completa do novo modelo ex vivo , e a metodologia de instalação detalhadas do novo modelo ex vivo é explicada em detalhes usando figuras e vídeos. O novo modelo ex vivo consiste de partes que estão facilmente disponíveis e pode ser instalado rapidamente. Descrições da metodologia detalhada de instalação irão contribuir para a divulgação do novo modelo.

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Protocol

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O seguinte protocolo segue as orientações de cuidados com animais de o Kyoto Prefectural University of Medicine.

1. preparação das amostras usando um estômago de suínos

Nota: O primeiro passo é preparar as amostras para ser usado no modelo ex vivo (Figura 1). A espessura da parede gástrica porcina varia em diferentes áreas do estômago. Use o terço superior do estômago porcino, que é relativamente similar ao estômago humano. Exclua amostras inadequadas onde elevação submucosa não é encontrada devido a fibrose.

  1. Corte gástricos espécimes em quadrados com dimensões aproximadas de 6 × 6 cm.
  2. Armazenar os espécimes gástricos imediatamente a uma temperatura de-30 ° C.
  3. Descongele amostras congeladas gástricas direita antes do procedimento de medição, para assegurar condições de medição uniforme.

2. metodologia de instalação detalhada de um novo modelo Ex Vivo

Nota: Para esticar o espécime descongelado em uma placa de duas maneiras diferentes. No modelo convencional ex vivo , consertar o espécime com pinos (figura 1A)19,20,21,22. Por outro lado, no novo modelo ex vivo , corrigir ou esticar as duas extremidades da amostra com clipes para produzir uma tensão constante (figura 1B, C). Todas as peças do novo modelo são fáceis de obter, e a configuração do novo modelo pode ser concluída rapidamente (Figura 2). O procedimento do novo modelo é a seguinte (Figura 3):

  1. Conecte o grampo de aço inoxidável e o fio chave e o gancho em forma de S (Figura 3A).
  2. Conecte o fio e o S em forma de gancho e o peso (Figura 3A).
  3. Conecte a outra extremidade do fio o gancho. Um dispositivo de tração é concluído o processo acima (Figura 3B).
  4. Corrigi as polias (Figura 2b) em ambas as extremidades da base (Figura 3).
  5. Coloque a placa de borracha (6 x 6 cm) no centro da base (Figura 3).
  6. Coloque o espécime gástrico na placa de borracha e pitada que a amostra termina com o clipe do dispositivo de tração.
  7. Pendure o peso através da polia (ambos os lados). Desse modo, a tensão constante pode ser aplicada ao modelo (Figura 4).
  8. Iniciar a medição de SEH, porque após a instalação do novo modelo é completamente acabada (ver etapa 3 abaixo).

3. avaliação de desempenho de SIM

Nota: Neste estudo, usamos soro fisiológico normal (NS) e 0,4% de hialuronato de sódio (HA) como SIMs para ser testado e medir SEH do the SIMs 2. São realizadas três medições independentes. Os dados obtidos são expressos como a média e o desvio-padrão (S.D.). Análise estatística foi realizada utilizando o software de análise estatística (GraphPad Prism 7). Analisamos as variáveis contínuas (SEH) com o teste t de Student e as magnitudes com P < 0,05 foram considerados significativos. A medição de SEH é a seguinte (Figura 5).

  1. Realize o ajuste de ponto zero da bitola altura, baseada na altura da mucosa antes de um procedimento de elevação submucosa. Em detalhe, realizar o ajuste do ponto zero pressionando o botão predefinição depois de consertar o scriber na altura da superfície da mucosa.
  2. 2,0 mL de cada solução horizontalmente injete a submucosa de margens de amostra usando uma seringa de 2,5 mL e agulha de calibre 23, executar um procedimento de elevação submucosa (Figura 5A-C).
  3. Medida SEH prontamente usando um graminho de digital em 0, 2,5, 5, 7,5, 10, 12.5, 15, 17.5, 20, 30, 45 e 60 min após a injeção (Figura 5). No detalhe, grave a altura exibida no medidor de altura, ao fixar o scriber até o topo da elevação submucosa.
  4. Realizar três medições independentes e expressar os resultados obtidos como a média e o desvio-padrão.
  5. Analisar os dados obtidos usando o software estatístico adequado e avaliar o desempenho dos SIMs (o desempenho pode ser comparado entre cada SIM).

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Representative Results

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SEH foi medido ao longo do tempo o novo ex vivo modelo ou convencionais ex vivo . Os valores de SEH (NS) medido utilizando o modelo convencional [NS foi injetado a submucosa do espécime fixado com pinos (0.0 N)] foram 5,7 milímetros (0 min), 3,6 milímetros (5 min), 3.0 mm (10 min) e 2.2 mm (30 min). Desta forma, os valores de SEH diminuíram com o aumento do tempo de injeção de pós. Uma análise semelhante foi realizada usando 0,4% HA em vez de NS. Os valores de SEH (0,4% HA) foram 6,5 mm (0 min), 5,2 mm (5 min), 4,8 mm (10 min) e 4,1 mm (30 min). As SEHs resultantes de 0,4% HA foram superiores dos NS, independentemente do tempo de injeção do post. Os SEHs (0,4% e NS HA) obtidos utilizando as modelo convencional (na ausência da tensão aplicada) exibida relativamente grandes variações (em outras palavras, os seus desvios padrão eram altos) (figura 6A).

Em seguida, os valores de SEH (NS) medido utilizando o modelo convencional [NS foi injetado a submucosa do espécime esticado em uma tensão constante (1.5 N)] foram 4,8 mm (0 min), 3,0 mm (5 min), (10 min), de 2,4 mm e 1.8 mm (30 min). Quando a tensão foi aumentada para 3.0 N nas mesmas condições, os valores de SEH (NS) foram 4,5 mm (0 min), 2.3 mm (5 min), 1,5 mm (10 min) e 1,3 mm (30 min). O SEH medido em vários momentos de injeção post diminuídos com o aumento da tensão. Os SEHs obtidos usando as novo modelo exibida pequenas variações (em outras palavras, os seus desvios padrão foram baixos) (Figura 6B, C).

Para avaliar a relação entre SEH e a tensão aplicada ao modelo, comparamos SEH medido em diferentes tensões (0,0-3.0 N). Na análise com o novo modelo, o SEH Obtido em uma tensão de 3.0 N foi significativamente menor do que o SEH Obtido em uma tensão de 1,5 N (em todos os casos, a condição P < 0,001 foi satisfeita). Em contraste, desde que os desvios-padrão de SEHs obtidos utilizando o modelo convencional (0.0 N) eram altos, não havia nenhuma diferença significativa entre os SEHs obtidos utilizando o modelo convencional (0.0 N) e o novo modelo (1.5 N) (Figura 6, E).

Figure 1
Figura 1. Novo modelo de ex vivo e modelo convencional ex vivo . No modelo convencional ex vivo , o espécime porcino foi fixado com pinos (A). Por outro lado, no novo modelo ex vivo , ambas as extremidades da amostra foram esticadas com grampos para produzir uma tensão constante (B). Este modelo pode ser esticado uniformemente usando um peso, e a tensão pode ser arranjada, alterando o peso (C). Cada SIM foi injetado a submucosa do espécime, levando a elevação submucosa (D). Esta figura foi modificada de Hirose et al 23. clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 2
Figura 2. Todas as peças usadas para o novo modelo. O novo modelo ex vivo consiste de partes que estão facilmente disponíveis. Todas as peças usadas para o novo modelo ex vivo : (a) cerca de 50-300 g de peso (o peso pode ser alterado adequadamente dependendo da tensão aplicada); (b) fixo polia tipo com diâmetro da polia de 25 mm; fio de aço inoxidável (c) com um diâmetro de 0,45 mm; grampo de aço inoxidável (d) de largura 147 mm; fio de aço inoxidável (e) chave com um comprimento de 12 cm; (f) inox S em forma de gancho; (g) com fechadura inox S em forma de gancho. (Esta figura foi modificada de Hirose et al 23). clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 3
Figura 3. O método de instalação detalhadas do novo modelo ex vivo . o novo modelo ex vivo pode ser instalado rapidamente. (A) Conecte o grampo de aço inoxidável (Figura 2d) e o fio chave (Figura 2e) e o S em forma de gancho (Figura 2 g). Em seguida, conecte o fio (Figura 2C), o gancho em forma de S (Figura 2f) e o peso (Figura 2a). (B) finalmente, conecte o gancho (Figura 2 g) a outra extremidade do fio (Figura 2C). Um dispositivo de tração é concluído o processo acima. (C) fixar as roldanas (Figura 2b) em ambas as extremidades da base [retangular base de madeira (45 x 60 cm) para a montagem do modelo]. Em seguida, coloque a placa de borracha (6 x 6 cm) no centro da base. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 4
Figura 4. A aparência completa do novo modelo ex vivo . Pode ser realizada uma medição precisa de SEH. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 5
Figura 5. O procedimento de medição usando o novo modelo ex vivo . Para avaliar o desempenho SIM, a magnitude de SEH foi medida por um graminho de digital (A). Utilizando uma seringa de 2,5 mL com uma agulha de calibre 23, 2,0 mL de cada SIM foi injetado a submucosa de margens da amostra para criar uma elevação submucosa (B, C). O graminho de digital foi usado para medida da altura da elevação submucosa (i. e., os valores de SEH) (D). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 6
Figura 6. Medição de SEH usando o modelo de novo ou convencional. Após a injeção de NS ou 0,4% HA para a submucosa da amostra fixada com pinos (0.0 N) (A) ou esticado em uma tensão constante (1.5 N ou 3.0 N) (B, C), SEH foi medido usando o graminho. Em seguida, comparamos os valores de SEH medidos em diferentes tensões (0.0, 1.5 e 3.0 N) após a injeção submucosa de NS (D) ou 0,4% HA (E). Dados são expressos em média ± D.P. de mais de três experimentos independentes. (Esta figura foi modificada de Hirose et al 23) clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Discussion

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O estômago de suínos usado para o novo modelo deve ser armazenado em um freezer imediatamente após a ressecção e ser usado dentro de alguns meses após a congelação, desde que o frescor do estômago suína é essencial para a medição de SEH. (Medido SEH usando as amostras congeladas e descongeladas gástricas e confirmou que não houve diferença no resultado de medição SEH.)

A qualidade dos espécimes gástricos é muito influenciada por diferenças individuais dos estômagos de suínos. Portanto, é recomendável excluir obviamente grossas amostras ou espécimes com muitas dobras antes da medição. Além disso, alguns espécimes podem ser espécimes inadequados para medição de SEH devido a fibrose. É recomendável excluir os espécimes inadequados onde elevação submucosa não é encontrada devido a fibrose.

Desde que o sistema digestivo é expandido pelo tratamento endoscópico, alguma tensão é aplicada a mucosa gastrointestinal. Foi revelado que o desempenho SIM (avaliado medindo-se os valores de SEH) diminuiu com aumentando os valores de tensão aplicada para os espécimes. Portanto, a tensão foi um fator importante que afetam o desempenho do SIM (i. e., os valores de SEH)23. A aplicação da tensão de 1.5-3.0 N pode reproduzir um ambiente mais perto para a mucosa gastrointestinal humano. No entanto, uma limitação deste método é que a tensão ideal pode depender a diferença da amostra utilizada para análise.

No modelo convencional, desde que a tensão aplicada a cada espécime varia dependendo do grau de fixação da amostra, as variações de SEH medido são grandes (que correspondem os desvios-padrão elevados de SEH). Portanto, esses desvios-padrão altos tornam difícil comparar cada SEH em detalhe e realizar análise estatística. Por outro lado, devido a pequenas variações de SEH medido no novo modelo, desempenho SIM pode ser comparado com precisão ex vivo e análise estatística precisa é executada.

Em conclusão, o novo modelo ex vivo permite a medição precisa de SEH e comparação detalhada de desempenho SIM. Descrições da metodologia detalhada de instalação irão contribuir para a divulgação do novo modelo e o desenvolvimento de materiais de alta performance.

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Disclosures

Os autores não têm nada para divulgar.

Acknowledgments

Este trabalho é apoiado por pesquisas inovadoras de tecnologia médica Kyoto & sistema de suporte de desenvolvimento e pelo programa de investigação de translação; Promoção estratégica para aplicação prática da tecnologia médica inovadora (TR-SPRINT) do Japão agência para pesquisa médica e desenvolvimento (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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Um novo modelo <em>Ex Vivo</em> para a avaliação de desempenho de Material de injeção submucosa endoscópica
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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

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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