Summary
نحن نصف تقنية جديدة وفعالة من حيث التكلفة وفعالة لتسليم عن طريق الجلد من يزرع الشريان التاجي المطبوعة ثلاثية الأبعاد لإنشاء نماذج الخنازير الصدر المغلق من أمراض القلب الإقفارية. تم إصلاح الغرسات في مكانها باستخدام قسطرة تمديد الأم والطفل مع معدل نجاح مرتفع.
Abstract
طرق طفيفة التوغل لخلق نماذج من تضيق التاجية البؤري في الحيوانات الكبيرة هي صعبة. يمكن استخدام النماذج الأولية السريعة باستخدام الغرسات التاجية المطبوعة ثلاثية الأبعاد (3D) لإنشاء تضيق تاجي بؤري. ومع ذلك ، يمكن أن يكون التسليم الموثوق للغرسات صعبًا دون استخدام المعدات الإضافية. نحن نصف استخدام قسطرة دليل الشريان التاجي للأم والطفل لتثبيت الغرسة والتسليم الفعال للغرسة المطبوعة ثلاثية الأبعاد إلى أي موقع مرغوب فيه على طول الوعاء التاجي. تم تأكيد تضيق الشريان التاجي البؤري تحت تصوير سينيانجيغراف الشرياني التاجي وتم تقييم الأهمية الوظيفية للتضيق التاجي باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي القلبي المعزز بالجادولينيوم أولاً. أظهرنا أن التسليم الموثوق به للغرسات التاجية المطبوعة ثلاثية الأبعاد في نماذج الخنازير (n = 11) من أمراض القلب الإقفارية يمكن تحقيقه من خلال إعادة توجيه القسطرة التاجية للأم والطفل. أسلوبنا يبسط التسليم عن طريق الجلد من يزرع الشريان التاجي لإنشاء نماذج الخنازير الصدر المغلق من تضيق الشريان التاجي البؤري ويمكن القيام به على وجه السرعة، مع انخفاض معدل الفشل الإجرائي.
Introduction
لا يزال مرض القلب الإقفاري هو السبب الأول للوفاة في الولايات المتحدة1. وقد استخدمت نماذج الحيوانات الكبيرة تجريبيا لفهم وتوصيف الآليات التي تؤدي إلى مرض الشريان التاجي (CAD) والمضاعفات المرتبطة بها (بما في ذلك احتشاء عضلة القلب، والأحداث عدم انتظام ضربات القلب، وفشل القلب)، وكذلك لاختبار العلاجات الجديدة أو طرائق التشخيص. وقد ساعدت نتائج هذه الدراسات على توسيع فهم وتشخيص ورصد أمراض القلب الإقفارية والنهوض بالممارسة السريرية2. وقد استخدمت العديد من النماذج الحيوانية بما في ذلك الأرانب والكلاب والخنازير. ومع ذلك ، فإن الأنوات التاجية ، وخاصة الآفات المنفصلة ، تحدث نادرًا جدًا في هذه الحيوانات ويصعب حثها على3. وصف العمل السابق إنشاء الأنوات التاجية الاصطناعية باستخدام الربط أو الانسدادات أو المشابك الخارجية. في الآونة الأخيرة ، وصفنا كيفية استخدام تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد لتصنيع الغرسات التاجية التي يمكن استخدامها لإنشاء تضيق الشريان التاجي الاصطناعي المنفصل4. باستخدام برامج التصميم بمساعدة الكمبيوتر ، قمنا بتصميم غرسات الشريان التاجي كأنابيب جوفاء بأقطار داخلية وخارجية مختلفة بالإضافة إلى طول الغرسة ثم قمنا بتصنيعها باستخدام مواد مضافة متاحة تجاريًا. يزرع هي على نحو سلس، جوفاء، أنابيب مطبوعة 3D مع حواف مدورة. قمنا بتصميم مكتبة من أحجام الغرسات مع مجموعة من القطر الداخلي، القطر الخارجي، والطول. يعتمد القطر الخارجي للغرسة على حجم قسطرة الدليل التاجي. ويستند القطر الداخلي على حجم بالون الأوعية التاجية مفرغ. لقد تنوعت طول الغرسة لتفصيل الشدة المطلوبة للتروية. ومع ذلك ، يمكن أن يكون التسليم الآمن عن طريق الجلد لهذه الأجهزة صعبًا بسبب نقص الأسلاك والقسطرة المصنعة خصيصًا للاستخدام الحيواني الكبير. وعلى النقيض من ذلك، تتوفر مجموعة واسعة من القسطرة والأسلاك والمعدات الداعمة للاستخدام السريري في الشرايين التاجية البشرية. في هذا العمل، نعرض كيفية إعادة استخدام قسطرة دليل الشريان التاجي السريرية الأم والطفل لتسليم الغرسات التاجية المطبوعة ثلاثية الأبعاد.
تم تطوير قسطرة GuideLiner(الشكل 1A)للتدخل التاجي عن طريق الجلد (PCI) للسماح بجلوس القسطرة العميقة وزيادة الدعم للحالات المعقدة5. في تحقيقنا، تم اختيار قسطرة GuideLiner بسبب معرفة الاستخدام والتوافر، ولكن يمكن أيضًا النظر في وجود قسطرة مماثلة، حيثما كانت متاحة. يعتبر "الأم والطفل" دليل القسطرة(الشكل 1B)،والجهاز يناسب داخل قسطرة دليل التاجية نموذجية ("الأم") وهو أنبوب مرن محوري ("الطفل"). يمكن إدخال هذا القسطرة عبر سلك إرشادي ويطيل بشكل فعال من الوصول إلى قسطرة دليل الشريان التاجي النموذجية من خلال تمديد هامدة الدليل التاجي. يمكن استخدام GuideLiner أو قسطرة مماثلة للأم والطفل كدعم إضافي لنشر الغرسات التاجية المطبوعة ثلاثية الأبعاد. لأن يتم تركيب يزرع على بالونات قسطرة ليتم إدراجها كوحدة على سلك التاجية في السفينة(الشكل 1B، 1C)،القسطرة يقدم دعما إضافيا لتسليم زرع إلى الموقع المطلوب. من خلال وضع القسطرة الأم والطفل فقط على مقربة من البالون، والزرع يبقى في الموقع المطلوب خلال انكماش البالون والتراجع. على الرغم من وجود بعض الحزم في هيكلها ، فإن قدرة القسطرة الأم والطفل الفريدة على التقدم في أعماق الشرايين التاجية عبر سلك إرشادي وعلامة الأشعة في طرف القسطرة كانت خصائص أساسية للزرع.
تألّف جهاز التسليم المجمع لدينا من قسطرة نموذجية للتوجيه التاجي، وقسطرة الأم والطفل، وغرسة مطبوعة ثلاثية الأبعاد مثبتة على بالون قسطرة تاجي ة مُنفحل(الشكل 1ب). كوحدة توصيل وظيفية ، لم تقدم القسطرة الأم والطفل دعمًا إضافيًا مستقرًا لتسليم المعدات فحسب ، بل تم تطبيقها أيضًا بشكل فريد كجهاز قص للحفاظ على الغرسات في مكانها أثناء الانكماش وإزالة البالون. كانت علامة الراديمتم في طرف القسطرة بمثابة دليل تحديد المواقع للجهاز المجمع ويجلس على مقربة من بالون رأب الأوعية. سمحت هذه الخصائص للنشر الدقيق للغرسات التي تحد من التدفق. تم تصميم العملية لتكون قابلة للاستنساخ وفعالة وإنسانية لرعايا الحيوانات.
في تطبيقنا ، تم استخدام تقنية الولادة عن طريق الجلد الأم والطفل لإنشاء نماذج الخنازير مع تضيق الشريان التاجي البؤري لتقييم التصوير بالرنين المغناطيسي القلب المعزز بالإجهاد (MRI). ومع ذلك ، يمكن استخدام هذه التقنية في تحقيقات أخرى بما في ذلك أنظمة الأوعية الدموية خارج الأوعية التاجية.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
أجرينا التجارب وفقًا للمبادئ التوجيهية بموجب قانون رعاية الحيوان ، والمعاهد الوطنية للصحة ، وجمعية القلب الأمريكية حول استخدام الحيوانات البحثية. وافقت لجنة رعاية الحيوانات المؤسسية واستخدامها على بروتوكول دراسة الحيوانات.
1. إعداد ما قبل الإجرائية من 3D يزرع تضيق الشريان التاجي المطبوعة
- باستخدام ملاقط، تراجع معطف يزرع المطبوعة في محلول الهيبارين 25٪ لمنع تكوين الخثرة والسماح للهواء الجاف لمدة 24 ساعة.
2. التحضير قبل الإجرائية للمواضيع الحيوانية
- لديك ذكور الخنازير يوركشاير (مزارع SNS، 30-45 كجم) تصل إلى المؤسسة 1 قبل أسبوع من تاريخ التجربة والسماح لهم للتكيف.
- الحفاظ على الخنازير في حالة الصيام بعد منتصف الليل في اليوم السابق للإجراء.
3. التخدير الإجرائي
- تخدير الخنازير مع الكيتامين العضلي (10 ملغ /كجم) والميدازولام الوريدي (1 ملغ/كغ).
- تهوية الحيوانات مع الأكسجين إيسوفلوران (1-2٪) خليط.
- قم بإجراء تنبيب التَّعافيب القَدَرَفِي حالما يتم ّ تَعَيَّد الحيوان.
- يبث الروكورونيوم الوريدي (IV) (2.5 ملغم/كغ/ساعة) ويعطي بولوس إضافي (1-3 ملغم/كغ الرابع كل 20-30 دقيقة) عند الحاجة لتحقيق شل الحركة الحجابي.
- الحفاظ على مستوى جراحي للتخدير طوال العملية من خلال التحقق من الاستيقاظ والحركات والتقلبات الواسعة في العلامات الحيوية وعلامات الضيق أو عدم الراحة الأخرى طوال مدة التجربة. راقبنا الخنازير لمدة 6 ساعة تقريبًا تحت التخدير.
4- الوصول إلى الأوعية الدموية
- باستخدام تقنية Seldinger ، أدخل الأغماد الشريانية والوريد في الشرايين الفخذية الثنائية والأوردة من الموضوعات.
- تدفق جميع منافذ القسطرة بشكل مستمر مع التبارينم المالحة العادية.
5. إدارة الأدوية قبل الإجراءات
- إدارة أميودارون عضليا (1.5 ملغ/كغ)، الليدوكائين عن طريق الوريد (2 ملغ/كغ)، وesmolol عن طريق الوريد (1 ملغ/كغ) حسب الحاجة للوقاية ضد عدم انتظام ضربات القلب. إعطاء جرعات متكررة من أميودارون, الليدوكائين, وesmolol حسب الحاجة طوال فترة التجربة لقمع إيقاعات البطين والسيطرة على استجابة معدل ضربات القلب.
- بعد الحصول على وصول الأوعية الدموية، وإدارة الهيبارين (5،000-10،000 وحدة) للحفاظ على وقت تخثر تنشيط (ACT) > 300 s. تحقق من ACT كل ساعة خلال التجربة وإعطاء الهيبارين الوريد إضافية حسب الحاجة للحفاظ على هدف ACT.
6- رصد الهيموميكا
- استخدم الرصاص الصدري للكتروكارديا (ECG) لتسجيل التغيرات في الجزء ST وموجات T ومعدل ضربات القلب خلال الفترة التجريبية بأكملها.
- استخدام محول الضغط لتسجيل الضغط الشرياني الفخذي المستمر في جميع أنحاء الإجراء.
- قم بإرفاق مقياس أكسدة النبض بأذن الحيوان أو شفته للحصول على تسجيلات قياس أكسدة نبضية مستمرة.
7. إعداد معدات تسليم الزرع
- قبل إجراء تصوير الأوعية التاجية، أدخل بالون تاجي NC Trek المنفّز عبر الأسلاك من خلال قسطرة الأم والطفل بالحجم المطلوب بحيث يمتد طرف البالون إلى ما وراء طرف القسطرة.
- قم بتركيب الغرسة المطبوعة ثلاثية الأبعاد على بالون رأب الأوعية المنفوص بحيث يتم وضع الغرسة بين علامات البالون وعلى مقربة من علامة القرب(الشكل 1B).
- قم بنفخ البالون باستخدام جهاز insufflator إلى 2-3 أجهزة الصراف الأوّل من أجل إصلاح الغرسة على البالون. تحقق من وضع الغرسة بالقرب من النصف القريب من البالون بحيث تكون الأقرب إلى القسطرة الأم والطفل عندما تكون جاهزة للإزالة(الشكل 1B).
8- تصوير الأوعية التاجية ونشر غرسة الشريان التاجي
- ضع الذراع C الفلوري في إسقاط المنتصف الخلفي (AP).
- إرفاق صمام التحكم (انظر جدول المواد)إلى قسطرة دليل الشريان التاجي اليسرى أو اليمنى (انظر جدول المواد).
- إدخال القسطرة دليل عبر سلك J-الرؤوس من خلال غمد الشريان الفخذي الأيمن، وتحت التوجيه الفلوري، تقدم القسطرة إلى الجذر الأبهري.
- بشكل انتقائي (أو غير انتقائي) إشراك القسطرة في الشريان التاجي الرئيسي الأيسر (LMCA) وحقن 5 مل من التباين المعلل تحت الفلوروسكوبي لتصور النظام التاجي الأيسر.
- ضع القسطرة الإرشادية نحو LMCA لتصوير الأوعية الثاني(الشكل 2). إذا كان الاشتباك الشريان التاجي يثبت صعوبة, ويرجع ذلك جزئيا إلى القوس الأبهري القصير من الخنازير, النظر في أداء الأوعية غير انتقائية طالما أنها توفر التصور الكافي للأوعية.
- مرة واحدة تشارك داخل, أو المتمركزة بالقرب من LMCA, تحت التنظير الفلوري, تقدم 0.014", 300 سم سلك التاجي (انظر جدول المواد)في LMCA ومزيد من التقدم السلك إلى الشريان الأمامي الأيسر النفر (LAD) أو اليسار حول الشريان التاجي (LCX) إذا رغبت في ذلك(الشكل 3).
- تحت التوجيه الفلوروي، أدخل القسطرة الأم والطفل التي تم تجميعها سابقا مع بالون رأب الأوعية التاجية المتضخم وزرع على السلك التاجي وتقدم إلى الموقع المطلوب على طول الوعاء التاجي. حقن 5 مل من التباين اليودلوات لتصور تضييق منفصلة في الموقع المطلوب حيث ينبغي نشر زرع الشريان التاجي(الشكل 4).
- بمجرد أن تكون الغرسة في موضعها، تقدم بقثطار الأم والطفل إلى العلامة القريبة للبالون المتضخم.
- تفريغ البالون وسحبه من خلال القسطرة الأم والطفل. تسمح هذه العملية للقسطرة الأم والطفل بقص الغرسة عن البالون أثناء سحبها وتصلح موضع الغرسة في الجزء المخصص من الوعاء.
- قم بإزالة البالون والقسطرة الأم والطفل والأسلاك التاجية.
- إجراء تصوير الأوعية النهائي لتوثيق موقع تضيق اصطناعي جديد داخل السفينة. عندما يكون ذلك ممكناً، ينبغي إجراء تصوير الأوعية في منظرين متعامدة للحصول على تقدير بصري لشدة التضيق. يمكن أيضًا إجراء تصوير الأوعية النهائي(الشكل 5)مع تحديد المواقع دون الانتقائية للقسطرة الأم والطفل في السفينة القريبة ، والتي توفر التهدئة الممتازة مع الحد الأدنى من التباين.
- نقل الحيوان على الفور إلى جناح MR للخضوع للتصوير بالرنين المغناطيسي للإجهاد القلبي باستخدام gadobutrol (0.1 mm/kg) عن طريق الحقن بمعدل 2 مل / ثانية.
ملاحظة: كان عامل الإجهاد المستخدم هو ضخ الأدينوزين لمدة 4 درجات عند 300 ميكروغرام/كغ/دقيقة. تضمن بروتوكول التصوير 1) تصوير سيني (مجال الرؤية [FOV] = 292 × 360 مم ، حجم المصفوفة = 102 × 126 ، وقت التكرار [TR] = 5.22 مللي ثانية ، وقت الصدى [TE] = 2.48 مللي ثانية ، سمك الشريحة = 6 مم ، عرض النطاق الترددي للبكسل = 450 هرتز ، زاوية الوجه = 12 درجة؛ 2) أول تمريرة التروية في بقية وعند ذروة الأدينوسين asodilator الإجهاد باستخدام تسلسل صدى التدرج مدلل (FOV = 320 × 320 ملم، حجم مصفوفة = 130 × 130، TR = 2.5 مللي ثانية، TE = 1.1 مللي ثانية، سمك شريحة = 10 ملم، عرض النطاق الترددي بكسل = 650 هرتز، زاوية الوجه = 12 درجة؛ و 3) في وقت متأخر gadolinium تعزيز التصوير باستخدام تخطيط القلب بوابة، مجزأة، مدلل التدرج صدى مرحلة حساسة- انعكاس-الانتعاش التسلسل (FOV = 225 × 340 ملم، حجم المصفوفة = 131 × 175 ملم، TR = 5.2 مللي ثانية، TE = 1.96 مللي ثانية، سمك شريحة = 8 مم، وقت انقلاب (TI) = الأمثل إلى العضلة الملية، p عرض النطاق الترددي ixel = 465 هرتز، زاوية الوجه = 20 درجة). تظهر صورة إيضاحية للتمرير الأول في الشكل 6. - بعد الانتهاء من بروتوكول التصوير بالرنين المغناطيسي، القتل الرحيم الخنازير عن طريق ضخ بنتوباربيتال الصوديوم (100 ملغ/كغ).
- إجراء استئصال الصدر الجانبي، استئصال القلب، وتشريح القلب الجسم الحي السابق لفضح الأوعية التاجية. لاحظ موقع الغرسة في العلاقة إما بالفروع القطرية (إقليم LAD) أو الفروع الهامشية المنفرجة (إقليم LCX) ، واسترداد الغرسات.
- باستخدام مقص Metzenbaum المنحني والمنحني ، افتح السفينة التاجية وافحص السفينة بحثًا عن إصابة جسيمة (انظر الشكل 7). تصوير أنسجة القلب لعلم الأمراض الإجمالي ووصمة عار مع كلوريد تريفينيلترازوليوم لاستبعاد احتشاء عضلة القلب (انظر الشكل 8).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
بعد التحسين الأولي للإجراء ، تم الانتهاء من مكون التدخل في غضون 30 دقيقة. تم تسليم الغرسات بنجاح في جميع الموضوعات الـ 11 (100٪). تم استرجاع الغرسة في تشريح الجثة في جميع الموضوعات الـ 11 (100٪). باستخدام الفروع القطرية (على طول LAD) أو الفروع الهامشية المنفرجة (على طول LCX) كعلامات موضعية ، وجدنا أن موضع الغرسة في النشر الموجه بالفلور وعند تشريح الجثة يكون متسقًا في 10 من أصل 11 (91٪ ) المواضيع حيث كان زرع قابلة للاسترداد. في موضوع واحد ، كانت هناك هجرة طفيفة للغرسة ، والتي قد تكون ذات صلة بتوسع الأوعية الناجم عن حقن النيتروجلسرين داخل التاجية للتشنج التاجي. من بين 11 موضوعًا تمت دراستها ، نجا 9 من القسطرة بأكملها وأكملوا بروتوكول التصوير بالرنين المغناطيسي ، مما أعطانا نسبة نجاح إجرائية بنسبة 82٪. توفي شخصان بعد نشر الغرسات. وقد تطور أول موضوع للرجفان البطيني في جناح التصوير بالرنين المغناطيسي بعد نشر الغرسة. وتوفي الثاني في الماسح الضوئي بالرنين المغناطيسي في وضع انخفاض ضغط الدم في منتصف التجربة. في وقت التشريح ، لم نر خثرة داخل الغرسات أو علامات أخرى على الإصابة الهيكلية للأوعية. ارتفاع معدل البقاء على قيد الحياة (2 الوفيات، 9 من 11 نجا) يسلط الضوء على أهمية فعالية نظام الوقاية المضادة لعدم انتظام ضربات القلب. مثال توضيحي للإجهاد القلب perfusion التصوير بالرنين المغناطيسي في الشكل 6. سيتم الإبلاغ عن التصميم التفصيلي للغرسة والنتائج الكاملة للتحقق من صحة التصوير بالرنين المغناطيسي بشكل منفصل.
الشكل 1: تصميم القسطرة والأجهزة المجمعة مع زرع الشريان التاجي شنت. (أ)رسم تخطيطي لمكونات القسطرة الأم والطفل6. (ب)جهاز تجميع يُظهر البالون التاجي المتضخم بالغرسة المطبوعة ثلاثية الأبعاد المركبة والثابتة في الرأس الرئيسي للقسطرة، والتي تبرز من خلال القسطرة الإرشادية. (C)تظهر صورة مكبرة للغرسة المطبوعة ثلاثية الأبعاد مثبتة على بالون رأب الأوعية. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 2: تصوير الأوعية التاجية في الإسقاط الانتري الخلفي يظهر الانتقائية التباين تعزيز نظام الشريان التاجي الرئيسي الأيسر. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 3: تصوير الأوعية التاجية في الإسقاط الأمامي الخلفي يظهر السلك التاجي 0.014 "300 سم في الشريان الأمامي الأيسر التنازلي. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 4: تصوير الأوعية التاجية في الإسقاط الأنتيرورالخلفي. تُظهر الصورة على اليسار القسطرة الأم والطفل المجمعة مع البالون التاجي المتضخم وزرعها في الجزء الأوسط إلى الجزء المنسّق من الشريان الأمامي الأيسر. يظهر تكبير أعلى للجهاز المجمع داخل الأوعية التاجية في اللوحة اليمنى. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 5: تصوير الأوعية الخلفية. تُظهر الصورة على اليسار تضيقًا بؤريًا في الشريان الأمامي الأيسر المنقّق بعد نشر الغرسة. يظهر تكبير أعلى للتضيق التاجي المنفصل الناجم عن الغرسة في اللوحة اليمنى. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 6: صور الرنين المغناطيسي لتروية القلب المجهدة لغرسة تاجية منتشرة في الشريان الأمامي الأيسر القريب إلى منتصف اليسار. الصور في بقية (اللوحة العليا) وذروة الأدينوسين ضغط الأوعية (لوحة السفلى) تظهر عيوب التغلغل لا يمكن اختزالها في الشرائح subtended من قبل الشريان الأمامي الأيسر تنازلي. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 7: صور تشريح الجثة. (أ)زرع في الأمامي الأيسر القاصد، الشريان التنازلي. (ب)عدم وجود إصابة إجمالية للوعاء التاجي. (ج)زرع دون خثرة. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 8: علم الأمراض الأنسجة العضلية الخنازير. (أ)علم الأمراض الإجمالي و(B)بقع كلوريد تريفينيلترازوليوم في موضوع واحد لم تظهر أي دليل على احتشاء أنسجة عضلة القلب. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
في هذا العمل ، ركزنا على استراتيجية نشر جديدة عن طريق الجلد للغرسات المسببة للتضيق التاجي ، وأظهرنا أنه يمكن إعادة استخدام القسطرة الأم والطفل للتسليم الفعال عن طريق الجلد للغرسات التاجية المطبوعة ثلاثية الأبعاد. يمكن إنشاء المناظير التاجية الاصطناعية المنفصلة ذات الشدة المتغيرة بسرعة في نماذج الخنازير مع معدل نجاح مرتفع وبطريقة طفيفة التوغل باستخدام التقنيات والمعدات التداخلية التاجية القياسية البشرية عن طريق الجلد. وقد تبين أن هذه الغرسات آمنة في الإعداد الحاد وكانت فعالة أيضًا في إنشاء أنوف أنجيوغرافية شديدة ، والتي ترتبط بعيوب الترويع الناجمة عن الإجهاد أثناء التصوير بالرنين المغناطيسي للقلب. بالمقارنة مع تقنيات الصدر المفتوح ، فإن التسليم عن طريق الجلد للغرسات المسببة للتضيق أقل غزوًا وأكثر إنسانية.
هناك العديد من التقنيات الأخرى طفيفة التوغل المتاحة حاليا لخلق الحد من التدفق في نماذج الحيوانات الكبيرة. الغرسات التاجية المطبوعة ثلاثية الأبعاد تختلف بشكل أساسي عن انسداد البالون وانسداد اللفافة في أن الأنوز الناجم عن الغرسات المطبوعة ثلاثية الأبعاد لا تقوم بانسداد الوعاء تمامًا. هذا هو الفرق الرئيسي الذي يسمح لنمذجة نقص التروية الناجم عن الإجهاد بدلا من احتشاء7،8. Rissanen وآخرون9 وصف تقنية عن طريق الجلد الذي يخلق تدفق تحد, stenoses غير معرقلة في نماذج الخنازير باستخدام دعامة التاجية ملفوفة في أنابيب البولي تترافلوروإيثيلين. ويمكن تشكيل الأنابيب عن طريق استخدام الإبر والحرارة لخلق تضييق مضيئة من درجات مختلفة. من الواضح أن الغرسات التي استخدمناها تختلف في التصميم والوصف الشامل مع التحقق الكامل من الصحة خارج نطاق العمل الحالي ، وهو وصف المنهجية الجديدة المستخدمة لتسليم الغرسات التاجية المطبوعة ثلاثية الأبعاد. استخدام القسطرة الأم والطفل يسمح لنشر دقيق من يزرع عميق في الشرايين التاجية. من الصعب مقارنة النجاح الإجرائي بين دراساتنا حيث استكشف محققون آخرون نموذجًا مزمنًا وحافظوا على حياة الخنازير لفترة طويلة من الزمن9. وصف بامبرغ وآخرون طريقة باستخدام قسطرة البالون التي تم تضخيمها داخل دعامات 3 مم لإنشاء سعوات بنسبة 50٪ و 75٪ في الشريان الأمامي الأيسر التنازلي. هذه الطريقة الأخيرة تختلف عن تحقيقنا في أن stenoses خلق القسطرة المطلوبة أن تترك داخل الحيوانات. لا توجد طريقة لخلق آفة اصطناعية وإزالة جميع المعدات. في حين أن قابلة للحياة، وطريقة بامبرغ لا تسمح للتحقيق في نقص التروية وراء الإعداد الحاد والأسلاك المتبقية من شأنه أن يسبب القطع الأثرية الصورة10.
دور القسطرة الأم والطفل في التدخلات التاجية قد ثبت جيدا، ولكن استخدامها لتسليم يزرع في أسرة الأوعية الدموية لم سبق وصفه5،6. ويشمل الجانبان الأكثر تحدياً في تسليم الغرسات عن طريق الجلد النشر الانتقائي في جزء تاجي دقيق ومنع الهجرة إلى الوراء. لم تكن محاولة نشر الجهاز فوق بالونات رأب الأوعية فعالة لأنه يمكن سحب الغرسة عن قرب في الوعاء بعد انكماش البالون. ولعدة أسباب، أثبتت القسطرة الأم والطفل أنها أداة قيمة لإصلاح الغرسات في مكانها أثناء انسحاب البالون. تناسب القسطرة الأم والطفل بسهولة في القسطرة دليل الشريان التاجي وحجمها كان مثاليا لتدخلنا. كانت أكبر قليلا من البالون التاجي المنفوص ، مما يسمح لنا بقص الغرسة ومنع الهجرة إلى الوراء للغرسة كما تم سحب البالون. وقد مكّن الدعم الذي تقدمه القسطرة الأم والطفل من وضع الغرسات بعمق في الشريان التاجي مع وضع قوي لتجويف السفينة. بالإضافة إلى ذلك، ساعدت علامة الراديمتم على طرف القسطرة الأم والطفل على وضع القسطرة قريبة من الغرسة، كما حددتها العلامة على بالون الولادة. على الرغم من أن هذه التقنية كانت فعالة في الغالب ، في موضوع واحد كانت هناك هجرة طفيفة بعد الولادة المزروعة. قد يكون هذا بسبب حقن النيتروجلسرين داخل الرُرَجَة للتشنج الوعائي وتمدد الأوعية الناتج مما يؤدي إلى هجرة الغرسة. تم اختيار قسطرة GuideLiner بسبب الألفة من الاستخدام، ولكن هناك عدد من الأجهزة المماثلة الأخرى التي يمكن أن تستخدم في مكانها. دليل دليل ملحق القسطرة (بوسطن العلمية، مارلبورو، ماساتشوستس، الولايات المتحدة الأمريكية) هو متاح أيضا في حجم 6F ولها هيكل مماثل لGuideLiner. هناك أيضا دليل التوجيه السريع دليل قسطرة (حلول الأجهزة الطبية التداخلية، رودن، هولندا) الذي يأتي في أحجام 5-8F ويمكن أيضا أن تستخدم بدلا من القسطرة GuideLiner.
يمكن تنفيذ تقنية النشر لدينا بكفاءة وإنسانية في الخنازير مع انخفاض معدل الفشل الإجرائي. في دراستنا الأولية كان معدل الفشل الإجرائي 18٪. كان هناك منحنى التعلم المرتبطة بهذه التقنية ونحن تبسيط تدخلاتنا. ومع ذلك ، على الرغم من منحنى التعلم ، نجا جميع الموضوعات الحيوانية من التدخل الأولي لنشر الزرع. كانت الآفات التي تم إنشاؤها بؤرية وتراوح التضييق في شدتها ، ولكنها لم تكن مانعة. كانت هذه الأنوز كبيرة أنجيوغرافيا وأنتجت عيوب التروية القابلة للاختزال أثناء التصوير بالرنين المغناطيسي للاجهاد. الشكل 6 هو مثال على عيب التروية البؤري ة التي شوهدت على التصوير بالرنين المغناطيسي بعد نشر الغرسة الناجحة في LAD. كنا نُعنى بخلق نقص التروية بدلاً من احتشاء يُظهر الشكل 8 مثالاً على التحليل الهيتومولوجيا لأنسجة عضلة القلب، التي لا تظهر أي دليل على احتشاء. تعتمد الطريقة على معدات رأب الأوعية التاجية البشرية ، والتشابه في حجم الشريان التاجي للخنازير مع حجم البشر. استند القطر الخارجي للغرسة المطبوعة ثلاثية الأبعاد إلى القطر الداخلي للقسطرة التوجيهية والقطر الداخلي للقسطرة الأم والطفل. استند الحد الأدنى من قطر اللمعان من تضيق على حجم البالون التاجي المنصهر. تعتمد شدة التدفق النهائية الحدمن تضيق منفصلة على القطر الداخلي وطول الغرسة. على الرغم من الحفاظ على تدفق الأوعية يستريح، تم تقليل تدفق الدم التاجي الأقصى، كما يتضح من فحوصات التصوير بالرنين المغناطيسي. وسيركز العمل في المستقبل على استبدال سلك تسليم البالون بسلك ضغط وقياس احتياطي التدفق الكسري أو احتياطي التدفق الفوري. وبالمثل، يمكن إنتاج إصابة الأوعية الدموية الدقيقة في المصب عن طريق الحقن الموضعية للميكروسفيرات إما عن طريق بالون الولادة أو القسطرة الأم والطفل نفسها.
لدينا انخفاض معدل الفشل الإجرائي في نموذج الخنازير الصدر المغلق يظهر الوعد للتنفيذ في المستقبل. لأنه لم يتم تنفيذ انسداد كامل الكلي، تم تجنب احتشاء عضلة القلب، وربما ساهمت في انخفاض معدل عدم انتظام ضربات القلب الخبيث. في دراستنا فقط 1 موضوع وضعت الرجفان البطيني. بعد فترة أولية من التحسين ، خفضنا الوقت الإجرائي إلى ما يقرب من 30 دقيقة لكل حالة.
باختصار، تظهر نتائجنا تقنية جديدة لنشر غرسات الشريان التاجي المطبوعة ثلاثية الأبعاد وتظهر جدوى إنشاء نموذج خنازير الصدر المغلق من تضيق الشريان التاجي البؤري المنفصل. يمكن استخدام هذه التقنية طفيفة التوغل لاختبار وتطوير تقنيات التصوير التشخيصي الجديدة في أمراض القلب الإقفارية. استخدمنا التصوير بالرنين المغناطيسي لتروية القلب الإجهاد، ولكن قد تشمل الطرائق الأخرى التصوير النووي والموجات فوق الصوتية والتصوير المقطعي المحوسب. على الرغم من أن هذا النموذج ينطبق على الفور على أمراض القلب الإقفارية ، مع تعديلات طفيفة ، يمكن استخدام هذه التقنية للدول الأخرى لأمراض الأوعية الدموية الانسدادية.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
وليس لدى صاحبي البلاغ ما يكشفان عنه.
Acknowledgments
نشكر الموظفين في مركز التصوير البحثي الترجمي في جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس وقسم الطب الحيواني المختبري في جامعة كاليفورنيا، لوس أنجلوس، كاليفورنيا، الولايات المتحدة الأمريكية على مساعدتهم. ويدعم هذا العمل جزئيا من قبل قسم الأشعة والطب في كلية ديفيد جيفن للطب في جامعة كاليفورنيا في لوس انجليس، وجمعية القلب الأمريكية (18TPA34170049)، والبحوث العلمية السريرية، ومجلس التنمية للإدارة الصحية قدامى المحاربين ( VA-MERIT I01CX001901).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 3D-Printed coronary implants | Study Site Manufactured | ||
| Amiodarone IV solution | Study Site Pharmacy | ||
| Amplatz Left-2 (AL-2) guide catheter (8F) | Boston Scientific, Marlborough, Massachusetts, USA | ||
| Balance Middleweight coronary wire (0.014” 300cm) | Abbott Laboratories, Abbott Park, Illinois, USA | ||
| COPILOT Bleedback Control valve | Abbott Laboratories, Abbott Park, Illinois, USA | ||
| Esmolol IV solution (1 mg/kg) | Study Site Pharmacy | ||
| Formlabs Form 2 3D-printer with a minimum XY feature size of 150 µm | Formlabs Inc., Somerville, Massachusetts, USA | ||
| Formlabs Grey Resin (implant material) | Formlabs Inc., Somerville, Massachusetts, USA | ||
| Gadobutrol 0.1 mmol/kg | Gadvist, Bayer Pharmaceuticals, Wayne, NJ | ||
| GuideLiner catheter (6F) | Vascular Solutions Inc., Minneapolis, Minnesota, USA | ||
| Heparin IV solution | Surface Solutions Laboratories Inc., Carlisle, Massachusetts, USA | ||
| Ketamine IM solution (10 mg/kg) | Study Site Pharmacy | ||
| Lidocaine IV solution | Study Site Pharmacy | ||
| Male Yorkshire swine (30-45 kg) | SNS Farms | ||
| Midazolam IV solution | Study Site Pharmacy | ||
| NC Trek over-the-wire coronary balloon | Abbott Laboratories, Abbott Park, Illinois, USA | ||
| Oxygen-isoflurane 1-2% inhaled mixture | Study Site Pharmacy | ||
| Rocuronium IV solution | Study Site Pharmacy | ||
| Sodium Pentobarbital IV solution (100mg/kg) | Study Site Pharmacy | ||
| Triphenyltetrazolium chloride stain | Institution Pathology Lab |
References
- The US Burden of Disease Collaborators. The State of US Health, 1990-2016: Burden of Diseases, Injuries, and Risk Factors Among US States. The Journal of the American Medical Association. 319 (14), 1444-1472 (2018).
- Liao, J., Huang, W., Lium, G. Animal models of coronary heart disease. The Journal of Biomedical Research. 31 (1), 3-10 (2017).
- Lee, K. T., et al. Production of advanced coronary atherosclerosis, myocardial infarction and "sudden death" in swine. Experimental and Molecular Pathology. 15 (2), 170-190 (1971).
- Colbert, C. M., et al. A Swine Model of Selective Coronary Stenosis using Transcatheter Delivery of a 3D Printed Implant: A Feasibility MR Imaging Study. Proceedings of the International Society for Magnetic Resonance in Medicine 27th Scientific Sessions. , Montreal, Canada. (2019).
- Kovacic, J., et al. GuideLiner Mother-and-Child Guide Catheter Extension: A Simple Adjunctive Tool in PCI for Balloon Uncrossable Chronic Total Occlusions. Journal of Interventional Cardiology. 26 (4), 343-350 (2013).
- Fabris, E., et al. Guide Extension, Unmissable Tool in the Armamentarium of Modern Interventional Cardiology. A Comprehensive Review. International Journal of Cardiology. 222, 141-147 (2016).
- Gálvez-Montón, C., et al. Comparison of two preclinical myocardial infarct models: coronary coil deployment versus surgical ligation. Journal of Translational Medicine. 12 (1), 137 (2014).
- Koudstaal, S., et al. Myocardial Infarction and Functional Outcome Assessment in Pigs. Journal of Visualized Experiments. (86), 51269 (2014).
- Rissanen, T. T., et al. The bottleneck stent model for chronic myocardial ischemia and heart failure in pigs. American Journal of Physiology. 305 (9), 1297-1308 (2013).
- Bamberg, F., et al. Accuracy of dynamic computed tomography adenosine stress myocardial perfusion imaging in estimating myocardial blood flow at various degrees of coronary artery stenosis using a porcine animal model. Investigative Radiology. 47 (1), 71-77 (2012).
- Schwitter, J., et al. MR-IMPACT: comparison of perfusion-cardiac magnetic resonance with single-photon emission computed tomography for the detection of coronary artery disease in a multicentre, multivendor, randomized trial. European Heart Journal. 29, 480-489 (2008).
- Mahrholdt, H., Klem, I., Sechtem, U. Cardiovascular MRI for detection of myocardial viability and ischaemia. Heart. 93 (1), 122-129 (2007).
- Herr, M. D., McInerney, J. J., Copenhaver, G. L., Morris, D. L. Coronary artery embolization in closed-chest canines using flexible radiopaque plugs. Journal of Applied Physiology. 64, 2236-2239 (1988).
- Rochitte, C. E., Kim, R. J., Hillenbrand, H. B., Chen, E. L., Lima, J. A. Microvascular integrity and the time course of myocardial sodium accumulation after acute infarction. Circulation Research. 87, 648-655 (2000).
- Krombach, G. A., Kinzel, S., Mahnken, A. H., Günther, R. W., Buecker, A. Minimally invasive close-chest method for creating reperfused or occlusive myocardial infarction in swine. Investigative Radiology. 40 (1), 14-18 (2005).
- Suzuki, Y., Yeung, A. C., Ikeno, F. The representative porcine model for human cardiovascular disease. Journal of Biomedical Biotechnology. 2011, 195483 (2010).
- Eldar, M., et al. A closed chest pig model of sustained ventricular tachycardia. Pacing Clinical Electrophysiology. 17, 1603-1609 (1994).
- Reffelmann, T., et al. A novel minimal-invasive model of chronic myocardial infarction in swine. Coronary Artery Disease. 15 (1), 7-12 (2004).
- Haines, D. E., Verow, A. F., Sinusas, A. J., Whayne, J. G., DiMarco, J. P. Intracoronary ethanol ablation in swine: characterization of myocardial injury in target and remote vascular beds. Journal of Cardiovascular Electrophysiology. 5, 422-431 (1994).
- Kraitchman, D., Bluemke, D., Chin, B., Heldman, A. W., Heldman, A. W. A minimally invasive method for creating coronary stenosis in a swine model for MRI and SPECT imaging. Investigative Radiology. 35 (7), 445-451 (2000).
