Waiting
Login processing...

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

Medicine

Nova abordagem percutânea para implantação de implantes de estenose coronária impressa 3D em modelos suínos de doença cardíaca isquêmica

Published: February 18, 2020 doi: 10.3791/60729

Summary

Descrevemos uma técnica nova, econômica e eficiente para a entrega percutânea de implantes coronários impressos tridimensionalmente para criar modelos suínos de peito fechado de doenças cardíacas isquêmicas. Os implantes foram fixados no local usando um cateter de extensão mãe e filho com alta taxa de sucesso.

Abstract

Métodos minimamente invasivos para criar modelos de estreitamento coronário focal em animais de grande porte são desafiadores. Prototipagem rápida usando implantes coronários impressos tridimensionalmente (3D) podem ser usados para criar percutâneamente uma estenose coronariana focal. No entanto, a entrega confiável dos implantes pode ser difícil sem o uso de equipamentos acessivos. Descrevemos o uso de um cateter guia coronário mãe e filho para estabilização do implante e para a efetiva entrega do implante impresso em 3D em qualquer local desejado ao longo do comprimento do vaso coronário. O estreitamento coronário focal foi confirmado cineangiografia coronariana e o significado funcional da estenose coronariana foi avaliado utilizando ressonância magnética de perfusão cardíaca de primeira passagem aprimorada pelo gadolinium. Mostramos que a entrega confiável de implantes coronarianos impressos em 3D em modelos suínos (n = 11) de doença cardíaca isquêmica pode ser alcançada através da redefinição de cateteres guia coronarianos de mãe e filho. Nossa técnica simplifica a entrega percutânea de implantes coronários para criar modelos suínos de peito fechado de estenose arterial coronariana focal e pode ser realizado rapidamente, com baixa taxa de falha processual.

Introduction

A doença cardíaca isquêmica continua sendo a causa número um de morte nos Estados Unidos1. Grandes modelos animais têm sido usados experimentalmente para entender e caracterizar mecanismos que conduzem a doença arterial coronariana (CAD) e complicações associadas (incluindo infarto do miocárdio, eventos artrítmicos e insuficiência cardíaca), bem como para testes de novas modalidades terapêuticas ou diagnósticas. Os resultados desses estudos ajudaram a ampliar a compreensão, o diagnóstico e o monitoramento da doença isquêmica do coração e a avançar a prática clínica2. Vários modelos animais, incluindo coelhos, cães e suínos foram usados. No entanto, estenos coronários, particularmente lesões discretas, ocorrem muito raramente nesses animais e são difíceis de induzir reprodutivelmente3. Trabalhos anteriores descreveram a criação de estenos coronários artificiais usando ligadura, occluders ou grampos externos. Recentemente, descrevemos como usar a tecnologia de impressão 3D para fabricar implantes coronários que podem ser usados para criar percutâneamente o discreto estreitamento coronário artificial4. Usando software de design auxiliado por computador, projetamos implantes de artéria coronária como tubos ocos com diferentes diâmetros internos e externos, bem como comprimento do implante e depois os fabricamos usando materiais aditivos disponíveis comercialmente. Os implantes são tubos suaves, ocos e impressos em 3D com bordas arredondadas. Projetamos uma biblioteca de tamanhos de implante com uma gama de diâmetro interno, diâmetro externo e comprimento. O diâmetro externo do implante é baseado no tamanho do cateter guia coronário. O diâmetro interno é baseado no tamanho de um balão de angioplastia coronária deflacionado. Nós variamos o comprimento do implante para adaptar a gravidade desejada da perfusão. No entanto, a entrega percutânea segura desses dispositivos pode ser desafiadora devido à falta de fios e cateteres fabricados especificamente para uso de animais de grande porte. Em contraste, uma extensa coleção de cateteres, fios e equipamentos de apoio estão disponíveis para uso clínico em artérias coronárias humanas. Neste trabalho, mostramos como reutilizar um cateter guia coronariano de grau clínico para a entrega dos implantes coronários impressos em 3D.

O cateter GuideLiner (Figura 1A) foi desenvolvido para intervenção coronária percutânea (PCI) para permitir assentos profundos de cateter e maior suporte para casos complexos5. Em nossa investigação, o cateter GuideLiner foi escolhido devido à familiaridade de uso e disponibilidade, mas cateteres semelhantes, onde disponíveis, também podem ser considerados. Considerado um cateter guia "mãe e filho"(Figura1B),o dispositivo se encaixa dentro de um cateter típico de guia coronário ("mãe") e é um tubo flexível coaxial ("criança"). Este cateter pode ser inserido sobre um fio-guia e efetivamente alonga o alcance de um cateter típico de guia coronário, estendendo-se além do fim do guia coronário. O GuideLiner ou um cateter materno-infantil similar pode ser usado como suporte adicional para implantação dos implantes coronários impressos em 3D. Como os implantes são montados sobre balões de angioplastia a serem inseridos como uma unidade sobre um fio coronário na embarcação (Figura 1B,1C),o cateter oferece suporte adicional para entregar o implante ao local desejado. Ao posicionar o cateter mãe e filho apenas proximal ao balão, o implante permanece no local desejado durante a deflação e retração do balão. Apesar de ter alguma firmeza em sua estrutura, a habilidade única do cateter mãe e filho de ser avançado profundamente em artérias coronárias sobre um fio-guia e o marcador radiopaque na ponta do cateter foram características essenciais para a implantação.

Nosso aparelho de entrega montado consistia em um cateter típico de guia coronário, cateter mãe e filho, e um implante impresso em 3D fixado em um balão de angioplastia coronária deflacionado(Figura 1B). Como unidade de parto funcional, o cateter mãe e filho não só forneceu suporte adicional estável para a entrega do equipamento, mas também foi aplicado exclusivamente como dispositivo de cisalhamento para manter os implantes no local durante a deflação e remoção do balão. O marcador radiopaque na ponta do cateter serviu como um guia de posicionamento para o aparelho montado e fica proximal ao balão de angioplastia. Essas características permitiram a implantação precisa dos implantes limitantes de fluxo. O processo foi projetado para ser reprodutível, eficiente e humano para os sujeitos animais.

Em nossa aplicação, a técnica de parto percutânea mãe e filho foi usada para criar modelos suínos com estenose coronária focal para avaliação da ressonância magnética de perfusão cardíaca de perfusão de estresse aprimorado contraste (RM). No entanto, a técnica pode ser empregada em outras investigações, incluindo sistemas vasculares fora dos vasos coronários.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Conduzimos os experimentos de acordo com as diretrizes da Lei de Bem-Estar Animal, dos Institutos Nacionais de Saúde e da Associação Americana do Coração sobre O Uso animal. Nossa Comissão Institucional de Cuidados e Uso de Animais aprovou o protocolo de estudo animal.

1. Preparação pré-processual de implantes de estenose coronária impressa em 3D

  1. Usando pinças, dife os implantes impressos em uma solução de heparina de 25% para evitar a formação de trombos e permitir secar o ar por 24 h.

2. Preparação pré-processual de disciplinas animais

  1. Ter suínos yorkshire machos (SNS Farms, 30-45 kg) chegar à instituição 1 semana antes da data do experimento e permitir que eles se aclimaçam.
  2. Mantenha os suínos em estado de jejum depois da meia-noite do dia anterior ao procedimento.

3. Anestesia processual

  1. Separem os suínos com cetamina intramuscular (10 mg/kg) e midazolam intravenoso (1 mg/kg).
  2. Ventilar os animais com um oxigênio-isoflurano (1-2%) Mistura.
  3. Realizar entubação endotracal uma vez que o sujeito animal é sedado.
  4. Infundir o rocurômio intravenoso (IV) rocurômio (2,5 mg/kg/h) e dar bolus adicionais (1-3 mg/kg IV a cada 20-30 min) quando necessário para alcançar a imobilização diafragmática.
  5. Mantenha um plano cirúrgico de anestesia durante todo o procedimento, verificando o despertar, os movimentos, a grande flutuação em sinais vitais e outros sinais de angústia ou desconforto durante toda a duração do experimento. Monitoramos os suínos por cerca de 6h anestesia.

4. Acesso vascular

  1. Utilizando a técnica Seldinger, insira as bainhas arteriais e venosas nas artérias femorais bilaterais e veias dos sujeitos.
  2. Lave todas as portas do cateter continuamente com soro soro normal heparinizado.

5. Administração de medicamentos pré-processuais

  1. Administrar amiodarona intramuscularmente (1,5 mg/kg), lidocaína por via intravenosa (2 mg/kg) e esmolol intravenosa (1 mg/kg) conforme necessário para a profilaxia contra arritmia. Dê doses repetidas de amiodarona, lidocaína e esmolol conforme necessário ao longo do experimento para suprimir ritmos ventriculares e controlar a resposta da frequência cardíaca.
  2. Após a obtenção do acesso vascular, administre heparina (5.000-10.000 unidades) para manter um tempo ativado de coagulação (ACT) >300 s. Verifique o ACT a cada hora durante o experimento e dê heparina intravenosa adicional conforme necessário para manter a meta act.

6. Monitoramento hemodinâmico

  1. Use um único suporte de eletrocardiografia lateral (ECG) para registrar alterações no segmento ST, ondas T e frequência cardíaca durante todo o período experimental.
  2. Use um transdutor de pressão para registrar pressão arterial femoral contínua durante todo o procedimento.
  3. Conecte um oxímetro de pulso ao ouvido ou lábio do animal para gravações contínuas de oximetria de pulso.

7. Preparação de equipamentos de entrega de implante

  1. Antes de realizar a angiografia coronariana, insira um balão coronariano denconária deflacionado NC Trek através de um cateter mãe e filho do tamanho desejado de tal forma que a ponta do balão se estende além da ponta do cateter.
  2. Monte o implante impresso em 3D no balão de angioplastia deflacionado de tal forma que o implante esteja posicionado entre os marcadores do balão e perto do marcador proximal (Figura 1B).
  3. Inflar o balão com um insufflator para 2-3 atm, a fim de fixar o implante no balão. Verifique se o implante está posicionado mais perto da metade proximal do balão para que ele esteja mais próximo do cateter mãe e filho quando estiver pronto para remoção (Figura 1B).

8. Angiografia coronariana e implantação de implante coronário

  1. Posicione o braço C fluoroscópico na projeção anteroposterior (AP).
  2. Conecte uma válvula de controle (ver Tabela de Materiais) a um cateter guia coronário esquerdo ou direito (ver Tabela de Materiais).
  3. Introduza o cateter guia sobre um fio de ponta J através da bainha da artéria femoral direita e, orientação fluoroscópica, avance o cateter para a raiz aórtica.
  4. Seletivamente (ou não seletivamente) envolver o cateter na artéria coronária principal esquerda (LMCA) e injetar 5 mL de contraste iodinado fluoroscopia para visualizar o sistema coronário esquerdo.
  5. Posicione o cateter guia em direção ao LMCA para o segundo angiograma (Figura 2). Se o engajamento da artéria coronária se mostrar difícil, devido em parte ao curto arco aórtico do suíno, considere realizar angiogramas não seletivos desde que forneçam visualização adequada dos vasos.
  6. Uma vez engajado dentro, ou posicionado perto da LMCA, fluoroscopia, avançar um fio coronário de 0,014, 300 cm (ver Tabela de Materiais) para o LMCA e avançar ainda mais o fio para a artéria descendente anterior esquerda distal (LAD) ou artéria coronária circunflexa esquerda (LCX) se desejar(Figura 3).
  7. orientação fluoroscópica, insira o cateter mãe e filho previamente montado com o balão de angioplastia coronária inflado e implante sobre o fio coronário e avançar para o local desejado ao longo do vaso coronário. Injetar 5 mL de contraste iodinado para visualizar um estreitamento discreto no local desejado onde o implante coronário deve ser implantado(Figura 4).
  8. Uma vez que o implante esteja em posição, avance o cateter mãe e filho para o marcador proximal do balão inflado.
  9. Esvazie o balão e retraia-o através do cateter mãe e filho. Esse processo permite que o cateter mãe e filho tire o implante do balão à medida que ele é retraído e fixa a posição do implante no segmento designado do vaso.
  10. Remova o balão, o cateter mãe e filho e o fio coronário.
  11. Realizar angiogramas finais para documentar a localização da nova estenose artificial dentro da embarcação. Quando possível, angiogramas devem ser realizados em duas visões ortogonais para adquirir estimativa visual da gravidade da estenose. Uma angiografia final (Figura 5) também pode ser realizada com posicionamento subseletivo do cateter mãe e filho no vaso proximal, que proporciona excelente opacificação com contraste mínimo.
  12. Transferir imediatamente o animal para a suíte MR para se submeter à ressonância magnética de perfusão de estresse cardíaco utilizando gadobutrol (0,1 mM/kg) injetado a uma taxa de 2 mL/seg.
    NOTA: O agente de estresse utilizado foi uma infusão de 4 min de adenosina a 300 μg/kg/min. O protocolo de imagem incluiu 1) imagens de cine (campo de visão [FOV] = 292 x 360 mm, tamanho da matriz = 102 x 126, tempo de repetição [TR] = 5,22 ms, tempo de eco [TE] = 2,48 ms, espessura de fatia = 6 mm, largura de banda de pixel = 450 Hz, ângulo de flip = 12°); 2) perfusão de primeiro passe em repouso e no pico de estresse vasodilator de adenosina usando uma sequência de eco gradiente estragada (FOV = 320 x 320 mm, tamanho da matriz = 130 x 130, TR = 2,5 ms, TE = 1,1 ms, espessura da fatia = 10 mm, largura de banda pixel = 650 Hz, ângulo de flip = 12°; e 3) imagem tardia de melhoria de gadolinium usando uma sequência de recuperação de subversão de gradiente-eco estragada e degrado-eco estragada (FOV = 225 x 340 mm, tamanho da matriz = 131 x 175 mm, TR = 5,2 ms, TE = 1,96 ms, espessura de fatia = 8 mm, tempo de inversão (TI) = otimizado para anular o miocárdio, pumito, pumito largura de banda ixel = 465 Hz, ângulo de flip = 20°). Uma imagem ilustrativa de perfusão de primeiro passe é mostrada na Figura 6.
  13. Após a conclusão do protocolo de ressonância magnética, eutanize o suíno por uma infusão de pentobarbital de sódio (100 mg/kg).
  14. Realizar uma toracotomia lateral, excilar o coração e dissecar o coração ex vivo para expor os vasos coronários. Observe a localização do implante em relação aos ramos diagonais (território LAD) ou filiais marginais obtusos (território LCX), e recupere os implantes.
  15. Usando tesouras Metzenbaum sem cortes e curvas, abra o vaso coronário e inspecione o vaso por lesão grave (ver Figura 7). Fotografe o tecido cardíaco para patologia bruta e mancha com cloreto de triphenyltetrazolium para excluir o infarto do miocárdio (ver Figura 8).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Após a otimização inicial do procedimento, o componente de intervenção foi concluído dentro de 30 minutos. Os implantes foram entregues com sucesso em todos os 11 indivíduos (100%). O implante foi recuperado na autópsia em todos os 11 sujeitos (100%). Utilizando os ramos diagonais (ao longo do LAD) ou os ramos marginais obtusos (ao longo do LCX) como marcadores posicionais, encontramos a posição do implante na implantação guiada fluoroscópica e na autópsia para ser consistente em 10 dos 11 (91%) indivíduos onde o implante foi recuperável. Em um dos assuntos, houve uma pequena migração distal do implante, que pode estar relacionada à vasodilatação induzida pela injeção intracoronaária de nitroglicerina para espasmo coronário. Dos 11 sujeitos estudados, 9 sobreviveram a todo o cateterismo e completaram o protocolo de ressonância magnética, dando-nos uma taxa de sucesso processual de 82%. Dois indivíduos morreram depois que os implantes foram implantados. O primeiro assunto desenvolveu fibrilação ventricular na suíte de ressonância magnética bem após a implantação do implante. O segundo morreu no scanner de ressonância magnética no cenário de hipotensão no meio do experimento. No momento da dissecação, não vimos trombos dentro dos implantes ou outros sinais de lesão estrutural nos vasos. A alta taxa de sobrevivência (2 mortes, 9 de 11 sobreviveram) destaca a importância de um regime eficaz de profilaxia anti-arrítmica. Um exemplo ilustrativo de ressonância magnética de perfusão cardíaca por estresse é fornecido na Figura 6. O design detalhado do implante e os resultados completos da validação da ressonância magnética serão relatados separadamente.

Figure 1
Figura 1: Design de cateter e aparelho montado com implante coronário montado. (A)Diagrama dos componentes do cateter mãe e filho6. (B) Aparelho montado mostrando o balão coronário inflado com o implante impresso em 3D montado e fixado na cabeça principal do cateter, que se projeta através do cateter guia. (C)Uma imagem ampliada do implante impresso em 3D é mostrada montada no balão de angioplastia. Clique aqui para ver uma versão maior deste valor.

Figure 2
Figura 2: Angiograma coronário na projeção anteroposterior mostra contraste seletivo do sistema de artéria coronária principal esquerdo. Clique aqui para ver uma versão maior deste valor.

Figure 3
Figura 3: Angiograma coronário na projeção anteroposterior mostra o fio coronário de 0,014" de 300 cm na artéria descendente anterior esquerda. Clique aqui para ver uma versão maior deste valor.

Figure 4
Figura 4: Angiograma coronário na projeção anteroposterior. A imagem à esquerda mostra o cateter montado entre mãe e filho com o balão coronário inflado e implante no segmento médio para distal da artéria descendente anterior esquerda. Uma maior ampliação do aparelho montado dentro do vaso coronário é mostrada no painel direito. Clique aqui para ver uma versão maior deste valor.

Figure 5
Figura 5: Angiograma anteroposterior. A imagem à esquerda mostra uma estenose focal na artéria descendente distal deixada anteriormente após a implantação do implante. Uma maior ampliação do discreto estreitamento coronário induzido pelo implante é mostrado no painel direito. Clique aqui para ver uma versão maior deste valor.

Figure 6
Figura 6: Imagens de ressonância magnética de perfusão cardíaca de um implante coronário implantado na artéria descendente próximal à esquerda. As imagens em repouso (painel superior) e o estresse vasodilator de adenosina de pico (painel inferior) mostram defeitos de perfusão indutores nos segmentos subtratados pela artéria descendente anterior esquerda. Clique aqui para ver uma versão maior deste valor.

Figure 7
Figura 7: Imagens da autópsia. (A)O implante na artéria distal deixou anterior, descendente. (B)A ausência de lesão grave no vaso coronário. (C) Implante sem trombo. Clique aqui para ver uma versão maior deste valor.

Figure 8
Figura 8: Histopatologia do tecido miocárdio suíno. (A)Patologia bruta e(B)manchas de cloreto de tripênio em um assunto não apresentaram evidências de infarto do tecido miocárdio. Clique aqui para ver uma versão maior deste valor.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Neste trabalho, focamos em uma nova estratégia de implantação percutânea para implantes indutores de estenose coronária e mostramos que um cateter materno-infantil pode ser reaproveitado para uma efetiva entrega percutânea de implantes coronários impressos em 3D. Estenos coronários artificiais discretos de gravidade variável podem ser criados rapidamente em modelos suínos com alta taxa de sucesso e de forma minimamente invasiva usando técnicas e equipamentos intervencionistas coronários percutâneos humanos padrão. Estes implantes mostraram-se seguros no ajuste agudo e também foram eficazes na criação de estenos angiográficos graves, que correlacionaram-se com defeitos de perfusão induzidos pelo estresse durante a ressonância magnética cardíaca do estresse vasodilator. Comparado com técnicas de peito aberto, a entrega percutânea de implantes indutores de estenose é menos invasiva e mais humana.

Existem várias outras técnicas minimamente invasivas atualmente disponíveis para criar redução de fluxo em grandes modelos animais. Os implantes coronários impressos em 3D diferem fundamentalmente da oclusão de balão e da oclusão de bobina, na minha induzida pelos implantes impressos em 3D não ocluam completamente o vaso. Esta é uma grande diferença que permite a modelagem da isquemia induzida pelo estresse em vez de infarto7,8. Rissanen et al.9 descrevem uma técnica percutânea que cria estenos limitadores de fluxo, não obstrutivos em modelos suínos usando um stent coronário envolto em uma tubulação politetrafluoroethtileno. A tubulação poderia ser moldada empregando agulhas e calor para criar estreitamento luminal de vários graus. É claro que os implantes utilizados diferem no design e na descrição completa com validação completa está além do escopo do trabalho atual, que é descrever a nova metodologia utilizada para a entrega de implantes coronários impressos em 3D. A utilização do cateter mãe e filho permitiu a implantação precisa dos implantes nas artérias coronárias. É difícil comparar o sucesso processual entre nossos estudos, pois outros pesquisadores exploraram um modelo crônico e mantiveram o porco vivo por um longo período de tempo9. Bamberg et al. descreveram um método usando cateteres de balão inflados dentro de stents de 3 mm para criar estenos de 50% e 75% na artéria descendente anterior esquerda. Este último método difere de nossa investigação, na de que os estenos criados exigiam que cateteres fossem deixados dentro dos animais. Não há como criar uma lesão artificial e remover todos os equipamentos. Embora viável, o método Bamberg não permite a investigação de isquemia além do ajuste agudo e fios residuais causariam artefatos de imagem10.

O papel dos cateteres materno-infantil nas intervenções coronárias foi bem estabelecido, mas seu uso para entregar implantes em leitos vasculares não foi descrito anteriormente5,6. Os dois aspectos mais desafiadores da entrega de implantes percutâneos incluem implantação seletiva em um segmento coronário preciso e prevenção da migração retrógrada. Tentar implantar o dispositivo sobre balões de angioplastia não foi eficaz porque o implante poderia ser puxado proximalmente no navio após a deflação do balão. Por várias razões, o cateter mãe e filho provou ser uma ferramenta valiosa para consertar os implantes no local durante a retirada do balão. Os cateteres mãe e filho se encaixam facilmente nos cateteres guias coronários e seu tamanho era ideal para nossa intervenção. Eles eram ligeiramente maiores que o balão coronário deflacionado, permitindo-nos cortar o implante e evitar a migração retrógrada do implante à medida que o balão foi retirado. O apoio fornecido pelo cateter mãe e filho permitiu que os implantes fossem profundamente sentados na artéria coronária com forte apposição ao lúmen do vaso. Além disso, o marcador radiopaque na ponta do cateter mãe e filho ajudou a posicionar o cateter apenas proximal ao implante, conforme identificado pelo marcador no balão de entrega. Embora a técnica tenha sido mais eficaz, em um dos assuntos houve uma pequena migração distal após a entrega do implante. Isso pode ter sido devido à injeção de nitroglicerina intracoronária para vasospasmo coronário e vasodilatação resultante levando à migração distal do implante. O cateter GuideLiner foi escolhido devido à familiaridade de uso, mas há uma série de outros dispositivos semelhantes que poderiam potencialmente ser usados em seu lugar. O Cateter de Extensão guia Guidezilla (Boston Scientific, Marlborough, Massachusetts, EUA) também está disponível em um tamanho 6F e tem uma estrutura semelhante ao GuideLiner. Há também um cateter de extensão guia de câmbio rápido Guidion (Interventional Medical Device Solutions, Roden, Holanda) que vem nos tamanhos 5-8F e também poderia potencialmente ser usado no lugar do cateter GuideLiner.

Nossa técnica de implantação pode ser realizada de forma eficiente e humana em suínos com baixa taxa de falha processual. Em nosso estudo preliminar, a taxa de falha processual foi de 18%. Havia uma curva de aprendizado associada à técnica à medida que simplificamos nossas intervenções. No entanto, apesar da curva de aprendizado, todos os sujeitos animais sobreviveram à intervenção inicial de implantação do implante. As lesões criadas eram focais e o estreitamento variou em gravidade, mas não eram oclusivos. Estes estes esteses foram angiograficamente significativos e produziram defeitos indutores de perfusão durante a ressonância magnética de perfusão de estresse. A Figura 6 é um exemplo de um defeito de perfusão focal visto na ressonância magnética após a implantação bem sucedida do implante para o LAD. Nós visamos criar isquemia em vez de infarto. A Figura 8 mostra um exemplo de análise histopatológica do tecido miocárdio, que não mostra evidências de infarto. O método conta com equipamentos humanos de angioplastia coronária, e a semelhança no tamanho coronário suíno com os humanos. O diâmetro externo do implante impresso em 3D foi baseado no diâmetro interno do cateter guia e no diâmetro interno do cateter mãe e filho. O diâmetro luminal mínimo da estenose foi baseado no tamanho do balão coronário deflacionado. A gravidade final limitante de fluxo da estenose discreta é baseada no diâmetro interno e no comprimento do implante. Embora o fluxo angiográfico de repouso tenha sido preservado, o fluxo sanguíneo coronário máximo foi reduzido, como evidenciado pelos exames de perfusão de ressonância magnética. O trabalho futuro se concentrará em substituir o fio de entrega de balão por um fio de pressão e medição da reserva de fluxo fracionado ou reserva de fluxo instantâneo. Da mesma forma, a lesão microvascular a jusante pode ser produzida por injeções locais de microesferas, seja através do balão de parto ou do próprio cateter mãe e filho.

Nossa baixa taxa de falha processual em um modelo de suíno sazonado mostra a promessa de futura implementação. Como a oclusão total completa não foi realizada, o infarto do miocárdio foi evitado, podendo ter contribuído para a menor taxa de arritmias malignas. Em nosso estudo, apenas 1 assunto desenvolveu fibrilação ventricular. Após um período inicial de otimização, reduzimos o tempo processual para cerca de 30 min por caso.

Em resumo, nossos resultados demonstram uma nova técnica para implantação de implantes coronários impressos em 3D e mostram a viabilidade de criar um modelo suíno de peito fechado de estenose coronária focal discreta. Esta técnica minimamente invasiva pode ser usada para testes e desenvolvimento de novas técnicas de imagem diagnóstica em doenças isquêmicas do coração. Usamos ressonância magnética de perfusão cardíaca por estresse, mas outras modalidades podem incluir imagem nuclear, ultrassom e tomografia computadorizada. Embora este modelo seja imediatamente aplicável a doenças cardíacas isquêmicas, com pequenas modificações, a técnica pode ser empregada para outros estados de doençavascular oclusiva.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Os autores não têm nada para divulgar.

Acknowledgments

Agradecemos aos funcionários do Centro de Imagens de Pesquisa Translacional da UCLA e do Departamento de Medicina Animal laboratorial da Universidade da Califórnia, Los Angeles, CA, EUA, pela ajuda. Este trabalho é apoiado em parte pelo Departamento de Radiologia e Medicina da Escola de Medicina David Geffen da UCLA, da American Heart Association (18TPA34170049), e pelo Clinical Science Research, Development Council of the Veterans Health Administration ( 18TPA34170049), e pelo Clinical Science Research, Development Council of the Veterans Health Administration ( 18TPA34170049), e pelo Clinical Science Research, Development Council of the Veterans Health Administration ( VA-MERIT I01CX0001901).

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. 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).
  2. Liao, J., Huang, W., Lium, G. Animal models of coronary heart disease. The Journal of Biomedical Research. 31 (1), 3-10 (2017).
  3. 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).
  4. 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).
  5. 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).
  6. 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).
  7. 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).
  8. Koudstaal, S., et al. Myocardial Infarction and Functional Outcome Assessment in Pigs. Journal of Visualized Experiments. (86), 51269 (2014).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).
  12. Mahrholdt, H., Klem, I., Sechtem, U. Cardiovascular MRI for detection of myocardial viability and ischaemia. Heart. 93 (1), 122-129 (2007).
  13. 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).
  14. 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).
  15. 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).
  16. Suzuki, Y., Yeung, A. C., Ikeno, F. The representative porcine model for human cardiovascular disease. Journal of Biomedical Biotechnology. 2011, 195483 (2010).
  17. Eldar, M., et al. A closed chest pig model of sustained ventricular tachycardia. Pacing Clinical Electrophysiology. 17, 1603-1609 (1994).
  18. Reffelmann, T., et al. A novel minimal-invasive model of chronic myocardial infarction in swine. Coronary Artery Disease. 15 (1), 7-12 (2004).
  19. 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).
  20. 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).

Tags

Medicina Edição 156 isquemia suíno artéria coronária ressonância magnética intervenção coronária grande modelo animal doença cardíaca isquêmica
Nova abordagem percutânea para implantação de implantes de estenose coronária impressa 3D em modelos suínos de doença cardíaca isquêmica
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Hollowed, J. J., Colbert, C. M.,More

Hollowed, J. J., Colbert, C. M., Currier, J. W., Nguyen, K. L. Novel Percutaneous Approach for Deployment of 3D Printed Coronary Stenosis Implants in Swine Models of Ischemic Heart Disease. J. Vis. Exp. (156), e60729, doi:10.3791/60729 (2020).

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