Summary
Vi beskriver en ny, kostnadseffektiv och effektiv teknik för perkutan leverans av tredimensionellt tryckta kranskärlsimplantat för att skapa slutna bröstsvinmodeller av ischemisk hjärtsjukdom. Implantaten var fast på plats med hjälp av en mor-och-barn förlängning kateter med hög framgång.
Abstract
Minimalt invasiva metoder för att skapa modeller av brännkorre förträngning hos stora djur är utmanande. Rapid prototyping med tredimensionellt (3D) tryckta kranskärl implantat kan användas för att perkutant skapa en brännvidd födans pylorusstenos. Tillförlitlig leverans av implantaten kan dock vara svårt utan användning av tillhörande utrustning. Vi beskriver användningen av en mor-och-barn koronar guide kateter för stabilisering av implantatet och för effektiv leverans av 3D-tryckt implantat till önskad plats längs längden på kranskärlen. Den bränndjur smitta bekräftades under kranskärlsförbränning och den funktionella betydelsen av koronarstenos bedömdes med gadolinium-förbättrad första pass hjärt perfusion MRI. Vi visade att tillförlitlig leverans av 3D-tryckta kranskärl svinmodeller (n = 11) av ischemisk hjärtsjukdom kan uppnås genom att återanvända mor-och-barn kranskärlsguide katetrar. Vår teknik förenklar perkutan leverans av kranskärlsimplantat för att skapa slutna bröst svin modeller av bränndjur kranskärl stenos och kan utföras snabbt, med en låg procedurmässig felfrekvens.
Introduction
Ischemisk hjärtsjukdom fortsätter att vara den främsta dödsorsaken i USA1. Stora djurmodeller har använts experimentellt för att förstå och karakterisera mekanismer som driver kranskärlssjukdom (CAD) och tillhörande komplikationer (inklusive hjärtinfarkt, arytmiska händelser och hjärtsvikt), samt för testning av nya terapeutiska eller diagnostiska metoder. Resultaten från dessa studier har bidragit till att bredda förståelsen, diagnosen och övervakningen av ischemisk hjärtsjukdom och att främja klinisk praxis2. Flera djurmodeller, inklusive kaniner, hundar och svin, har använts. Emellertid, kranskärlstenosar, särskilt diskreta skador, förekommer mycket sällan hos dessa djur och är svåra att inducera reproducerbart3. Tidigare arbete beskrev skapandet av konstgjorda koronarstenoses med ligering, ockluders eller externa klämmor. Nyligen beskrev vi hur man använder 3D-utskriftsteknik för att tillverka kranskärl sett implantat som kan användas för att perkutant skapa diskret konstgjordkorre minska4. Med hjälp av datorstödd design programvara, utformade vi kranskärlimplantat som ihåliga rör med varierande inre och yttre diametrar samt implantatlängd och sedan fabricerade dem med kommersiellt tillgängliga tillsatsmaterial. Implantaten är släta, ihåliga, 3D-tryckta rör med rundade kanter. Vi designade ett bibliotek med implantatstorlekar med en rad innerdiameter, ytterdiameter och längd. Implantatets yttre diameter är baserad på storleken på kranskärlsledarens kateter. Den inre diametern är baserad på storleken på en deflaterad födans angioplastik ballong. Vi varierade längden på implantatet för att skräddarsy önskad svårighetsgrad av perfusion. Säker perkutan leverans av sådana anordningar kan dock vara utmanande på grund av bristen på ledningar och katetrar som tillverkas speciellt för stor djuranvändning. Däremot finns en omfattande samling katetrar, ledningar och stödjande utrustning tillgängliga för klinisk användning i humant kranskärl. I detta arbete visar vi hur man återanvänder en klinisk kvalitet mor-och-barn koronar guide kateter för leverans av 3D-tryckta kranskärl.
Den GuideLiner kateter(figur 1A)utvecklades för perkutan koronar intervention (PCI) för att möjliggöra djupa kateter sittplatser och ökat stöd för komplexa fall5. I vår undersökning valdes GuideLiner kateter på grund av förtrogenhet om användning och tillgänglighet, men liknande katetrar, där sådana finns, kan också övervägas. Anses vara en "mor-och-barn" guide kateter(figur 1B), enheten passar inuti en typisk födans guide kateter ("mor") och är ett koaxiellt flexibelt rör ("barn"). Denna kateter kan införas över en styrtråd och effektivt förlänger räckvidden för en typisk födans guide kateter genom att sträcka sig bortom slutet av koronarguiden. Den GuideLiner eller en liknande mor-och-barn kateter kan användas som extra stöd för utbyggnad av 3D-tryckta kranskärlimplantat. Eftersom implantaten är monterade över angioplastik ballonger som skall införas som en enhet över en kranskärlstråd i fartyget(figur 1B,1C), katetern erbjuder ytterligare stöd för att leverera implantatet till önskad plats. Genom att placera mor-och-barn kateter bara proximala till ballongen, implantatet kvar på önskad plats under ballong deflation och tillbakadragning. Trots att ha en viss fasthet i sin struktur, mor-och-barn katetern unika förmåga att föras djupt in i kranskärl över en guidewire och röntgentäta markör på kateter spetsen var väsentliga egenskaper för implantation.
Vår monterade leveransapparat bestod av en typisk kranskärlsguidekateter, mor-och-barn kateter, och en 3D-tryckt implantat fast på en deflaterad födans angioplastik ballong(figur 1B). Som en funktionell leveransenhet gav mor- och barnkatetern inte bara stabilt ytterligare stöd för leverans av utrustningen utan tillämpades också unikt som en skjuvanordning för att hålla implantaten på plats under deflation och avlägsnande av ballongen. Den röntgentäta markören vid kateterspetsen fungerade som en positioneringsguide för den monterade apparaten och sitter proximala till angioplastyballongen. Dessa egenskaper är tillåtna för exakt användning av flödesbegränsande implantat. Processen var utformad för att vara reproducerbar, effektiv och human för djurämnena.
I vår ansökan användes mor-och-barn perkutan leveransteknik för att skapa svinmodeller med brännkoronstenos för utvärdering av kontrastförstärkt stresshjärtperfusion magnetisk resonanstomografi (MRI). Tekniken kan dock användas i andra undersökningar, inklusive kärlsystem utanför kranskärlen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Vi genomförde experimenten enligt riktlinjerna från djurskyddslagen, National Institutes of Health och American Heart Association on Research Animal Use. Vår institutionella djurvårds- och användningskommitté godkände djurstudieprotokollet.
1. Preprocedural beredning av 3D-tryckta kranskärlstenosimplantat
- Med pincett, dopp-coat de tryckta implantaten i en 25% heparin lösning för att förhindra trombobildning och låt lufttorka för 24 h.
2. Förberedande beredning av djurämnen
- Har manliga Yorkshire svin (SNS Farms, 30-45 kg) anländer till institutionen 1 vecka före experimentet datum och tillåta dem att acklimatisera.
- Håll svinet i fasterande tillstånd efter midnatt dagen före proceduren.
3. Processuella anestesi
- Ta bort svinet med intramuskulär ketamin (10 mg/kg) och intravenös midazolam (1 mg/kg).
- Ventilera djuren med syre-isofluran (1–2%) Blandning.
- Utför endotracheal intubation när djurmotivet är sövt.
- Ingjuta intravenös (IV) rocuronium (2,5 mg/kg/h) och ger ytterligare boluses (1–3 mg/kg IV var 20–30 min) när det behövs för att uppnå membranmatisk immobilisering.
- Upprätthålla ett kirurgiskt plan av anestesi under hela förfarandet genom att kontrollera för uppvaknande, rörelser, stora fluktuationer i vitala tecken, och andra tecken på ångest eller obehag under hela experimentet. Vi övervakade svinet i ungefär 6 timmar under anestesi.
4. Vaskulär åtkomst
- Använd Seldinger-tekniken, sätt in artärerna och venösa skidan i de bilaterala lårbensartärerna och venerna hos försökspersonerna.
- Spola alla kateterportar kontinuerligt med heparinized normal saline.
5. Administrering av preprocedural läkemedel
- Administrera amiodaron intramuskulärt (1,5 mg/kg), lidokain intravenöst (2 mg/kg) och esmolol intravenöst (1 mg/kg) efter behov för profylax mot arytmi. Ge upprepa doser av amiodaron, lidokain, och esmolol som behövs under hela loppet av experimentet för att undertrycka ventrikulära rytmer och kontrollera pulsrespons.
- När vaskulär åtkomst erhålls, administrera heparin (5.000-10.000 enheter) för att hålla en aktiverad koagulationstid (ACT) > 300 s. Kontrollera ACT varje timme under experimentetoch ge ytterligare intravenös heparin som behövs för att upprätthålla ACT målet.
6. Hemodynamisk övervakning
- Använd en enda lateral elektrokardiografi (EKG) bröstbly för inspelning av förändringar i ST-segmentet, T-vågor och puls under hela försöksperioden.
- Använd en tryckgivare för att registrera kontinuerligt lårbensarteriellt tryck under hela proceduren.
- Fäst en pulsoximeter på djurets öra eller läpp för kontinuerligpulsoximetriinspelningar.
7. Beredning av utrustning för implantatleverans
- Innan du utför koronarangiografi, infoga en deflaterad NC Trek over-the-wire koronarballong genom en mor-och-barn kateter av önskad storlek så att ballongspetsen sträcker sig bortom toppen av katetern.
- Montera det 3D-tryckta implantatet på den tömda angioplastikballongen så att implantatet är placerat mellan ballongens markörer och nära proximala markören(figur 1B).
- Blås upp ballongen med en insufflator till 2–3 atm för att fixa implantatet på ballongen. Kontrollera att implantatet är placerat närmare ballongens proximala halva så att det kommer att vara närmast mor-och-barnkatetern när det är klart för borttagning(figur 1B).
8. Koronarangiografi och utplacering av kranskärlsimplantat
- Placera den fluoroskopiska C-armen i anteroposteriorprojektionen (AP).
- Fäst en styrventil (se Materialtabell)på en vänster eller höger koronarguidekateter (se Materialtabell).
- För in styrkatetern över en J-tippad tråd genom rätt lårbensartärskida och, under fluoroskopisk vägledning, för katetern till kolorektalroten.
- Selektivt (eller ickeselektivt) anlita katetern i den vänstra huvudkranskärlen (LMCA) och injicera 5 ml jodrad kontrast under fluoroskopi för att visualisera det vänstra kranskärlssystemet.
- Placera styrkatetern mot LMCA för det andra angiogrammet (figur 2). Om kranskärlengagemang visar sig vara svårt, delvis på grund av svinens korta kolorektalbåge, överväga att utföra icke-selektiva angiogram så länge de ger tillräcklig visualisering av kärlen.
- När den är inkopplad inom, eller placerad nära LMCA, under fluoroskopi, avancera en 0,014", 300 cm kranskärl (se Table of Materials)i LMCA och ytterligare avancera kabeln till distala vänstra främre fallande artär (LAD) eller vänster cirkumflex kranskärl (LCX) om så önskas(figur 3).
- Under fluoroskopisk vägledning, sätt in den tidigare monterade mor-och-barn katetern med den uppblåsta födans angioplastik ballong och implantat över kranskärlstråden och avancera till önskad plats längs födans fartyget. Injicera 5 ml jodrad kontrast för att visualisera en diskret förträngning på önskad plats där kranskärlen ska sättas in(figur 4).
- När implantatet är på plats, för mor-och-barn katetern till proximala markör en uppblåst ballong.
- Töm ballongen och dra tillbaka den genom mor-och-barn katetern. Denna process gör det möjligt för mor-och-barn katetern att klippa implantatet av ballongen som den dras tillbaka och fixar positionen för implantatet i det angivna segmentet av fartyget.
- Ta bort ballongen, mor-och-barn katetern och kranskärlstråd.
- Utför sista angiogram för att dokumentera platsen för den nya konstgjorda stenosinom fartyget. När det är möjligt bör angiogram utföras i två ortopyonala vyer för att få visuell uppskattning av stenossvårighetsgrad. En slutlig angiografi (figur 5) kan också utföras med subselektiv positionering av mor-och-barn kateter i proximala fartyget, vilket ger utmärkt opacification med minimal kontrast.
- Omedelbart överföra djuret till MR sviten för att genomgå hjärtstress perfusion MRI med gadobutrol (0,1 mM /kg) injiceras med en hastighet av 2 mL/sek.
OBS: Det stressmedel som användes var en 4 min infusion av adenosin vid 300 μg/kg/min. Bildprotokollet inkluderade 1) cine imaging (synfält [FOV] = 292 x 360 mm, matrisstorlek = 102 x 126, repetitionstid [TR] = 5,22 ms, echo tid [TE] = 2,48 ms, skiva tjocklek = 6 mm, pixelbandbredd = 450 Hz, flip angle = 12°); 2) första pass perfusion i vila och på topp adenosin vasodilatator stress med hjälp av en bortskämd gradient eko sekvens (FOV = 320 x 320 mm, matris storlek = 130 x 130, TR = 2,5 ms, TE = 1,1 ms, skiva tjocklek = 10 mm, pixel bandbredd = 650 Hz, flip angle = 12°; och 3) sen gadolinium förbättring imaging med hjälp av en EKG-gated, segmenterad, bortskämd gradient-echo fas-sensitive-inversion-recovery sekvens (FOV = 225 x 340 mm, matrisstorlek = 131 x 175 mm, TR = 5,2 ms, TE = 1,96 ms, skiva tjocklek = 8 mm, inversion tid (TI) = optimerad för att null theocard, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, pium, prålig ixel bandbredd = 465 Hz, flip vinkel = 20°). En belysande första pass perfusion bild visas i figur 6. - Efter avslutad MR-protokoll avlivas svingenom en infusion av natriumpentobarbital (100 mg/kg).
- Utför en lateral thoracotomy, punktskatt hjärtat, och dissekera ex vivo hjärtat för att exponera kranskärlen. Notera implantatets placering i förhållande till antingen de diagonala grenarna (LAD-territoriet) eller trubbiga marginella grenar (LCX-territorium) och hämta implantaten.
- Med trubbig och böjd Metzenbaum sax, öppna kranskärlen och inspektera fartyget för grov skada (se figur 7). Fotografera hjärtvävnaden för grov patologi och fläck med triphenyltetrazoliumklorid för att utesluta hjärtinfarkt (se figur 8).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Efter den första optimeringen av proceduren slutfördes interventionskomponenten inom 30 minuter. Implantaten levererades framgångsrikt i alla 11 försökspersoner (100%). Implantatet hämtades vid obduktionen i alla 11 försökspersoner (100%). Med hjälp av diagonala grenar (längs LAD) eller trubbiga marginella grenar (längs LCX) som positionsmarkörer, fann vi positionen för implantatet vid fluoroskopisk-guidad utplacering och vid obduktionen vara konsekvent i 10 av de 11 (91%) försökspersoner där implantatet kunde hämtas. I ett ämne fanns det liten distala migration av implantatet, som kan vara relaterade till vasodilering framkallas av intracoronary nitroglycerin injektion för födans spasm. Av de 11 studerade försökspersonerna överlevde 9 för hela kateteriseringen och slutförde MR-protokollet, vilket gav oss en 82% procedurmässig framgång. Två försökspersoner dog efter att implantaten sattes in. Det första ämnet utvecklade Ventrikulärt förmaksflimmer i MRI-sviten långt efter utplaceringen av implantatet. Den andra dog i MR-skannern i inställningen av hypotension halvvägs genom experimentet. Vid tidpunkten för dissekering såg vi inte trombotod inom implantaten eller andra tecken på strukturella skador på kärlen. Den höga överlevnaden (2 dödsfall, 9 av 11 överlevde) belyser vikten av en effektiv antirytmisk profylax regim. Ett belysande exempel på stresshjärtperfusion MRI finns i figur 6. Detaljerad implantatdesign och fullständiga resultat av MRI-valideringen kommer att rapporteras separat.
Figur 1: Kateterdesign och monterad apparat med monterat kranskärl. (A)Diagram över komponenterna i mor-och-barn katetern6. (B)Monterad apparat som visar kranskärlsballongen uppblåst med det 3D-tryckta implantatet monterat och fast i kateterns huvud, som sticker ut genom styrkatetern. (C)En förstorad bild av det 3D-tryckta implantatet visas monterad på angioplastikballongen. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 2: Koronarangiogram i anteroposteriorprojektionen visar selektiv kontrastförbättring av det vänstra huvudsakliga kranskärlssystemet. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 3: Koronarangiogram i anteroposteriorprojektionen visar 0,014"300 cm kranskärlstråd i den vänstra främre fallande artären. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 4: Koronarangiogram i anteroposteriorprojektionen. Bilden till vänster visar den monterade mor-och-barn katetern med uppblåsta födans ballong och implantat i mitten till distala segmentet av den vänstra främre fallande artär. En högre förstoring av den monterade apparaten i kranskärlen visas i den högra panelen. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Bild 5: Anteroposterior angiogram. Bilden till vänster visar en fokal pylorusstenos i distala vänster främre fallande artär efter utplacering av implantatet. En högre förstoring av den diskreta koronarförträngningen som induceras av implantatet visas i rätt panel. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 6: Stress hjärt perfusion magnetisk resonans bilder av en kranskärlimplantat utplacerade i proximala till mitten vänster främre fallande artär. Bilderna i vila (övre panelen) och topp adenosin vasodilatator stress (nedre panelen) visar förhärkanliga perfusion defekter i segmenten subtended av vänster främre fallande artär. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Bild 7: Obduktionsbilder. (A)Implantatet vid distala vänster främre, fallande artär. (B)Avsaknaden av grov skada på kranskärlen. (C)Implantat utan trombo. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 8: Histopathology av svin myocardial vävnad. (A)Grov patologi och (B) triphenyltetrazoliumklorid fläckar i ett ämne visade inga tecken på hjärtinfarkt vävnad. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
I detta arbete fokuserade vi på en ny perkutan distributionsstrategi för kranskärlsstenos-inducerande implantat och visade att en mor-och-barn kateter kan återanvändas för effektiv perkutan leverans av 3D-tryckta kranskärl. Diskret konstgjorda koronarstenos av varierande svårighetsgrad kan skapas snabbt i svin modeller med hög framgång och på ett minimalt invasivt sätt med hjälp av vanliga mänskliga perkutan koronar interventionella tekniker och utrustning. Dessa implantat visade sig vara säkra i den akuta inställningen och var också effektiva på att skapa allvarliga angiografiska stenoses, som korrelerade med stress-inducerad perfusion defekter under vasodilatator stress hjärt MRI. Jämfört med öppen bröst teknik, perkutan leverans av stenos-inducerande implantat är mindre invasiva och mer humana.
Det finns flera andra minimalt invasiva tekniker som för närvarande finns tillgängliga för att skapa flödesminskning i stora djurmodeller. De 3D-tryckta kranskärlen skiljer sig i grunden från ballongocklusion och spole ocklusion däri stenoses framkallas av 3D tryckta implantat inte helt ocklude fartyget. Detta är en stor skillnad som möjliggör modellering av stress-inducerad ischemi snarare än hjärtinfarkt7,8. Rissanen et al.9 beskriver en perkutan teknik som skapar flödesbegränsande, icke-obstruktiva stenoses i svinmodeller med hjälp av en kranskärlstent insvept i en polytetrafluoretenslang. Slangen kan formas genom att använda nålar och värme för att skapa luminal förträngning av olika grader. Det är tydligt att de implantat vi använde skiljer sig åt i design och grundlig beskrivning med fullständig validering ligger utanför det nuvarande arbetets omfattning, vilket är att beskriva den nya metod som används för leverans av 3D-tryckta kranskärl. Använda mor-och-barn kateter tillåtet för exakt användning av implantaten djupt i kranskärlen. Det är svårt att jämföra procedurmässig framgång mellan våra studier som andra utredare utforskade en kronisk modell och höll svinvid vid liv under en längre tid9. Bamberg et al. beskrev en metod med ballongkatetrar uppblåsta inom 3 mm stent för att skapa stenoses på 50% och 75% i den vänstra främre fallande artär. Denna senare metod skiljer sig från vår undersökning genom att stenoses skapade nödvändiga katetrar som skall lämnas inuti djuren. Det finns inget sätt att skapa en konstgjord lesion och ta bort all utrustning. Även livskraftig, bamberg metoden tillåter inte undersökning av ischemi bortom den akuta inställningen och resterande ledningar skulle orsaka bild artefakter10.
Rollen som mor-och-barn katetrar i kranskärlsinterventioner har varit väl etablerad, men deras användning för att leverera implantat i kärlsängar har inte tidigare beskrivits5,6. De två mest utmanande aspekterna av perkutan implantatleverans inkluderar selektiv utplacering till ett exakt kranskärl och förebyggande av bakåtsträvande migration. Att försöka distribuera enheten över angioplastik ballonger var inte effektivt eftersom implantatet kunde dras proximalt i fartyget efter ballong deflation. Av flera skäl visade sig mor-och-barn katetern vara ett värdefullt verktyg för att fixa implantaten på plats under ballongtillbakadragande. Mor-och-barn katetrar passar lätt i kranskärlen guide katetrar och deras storlek var idealisk för vårt ingripande. De var något större än den tömda koronarballongen, vilket gjorde att vi kunde klippa av implantatet och förhindra bakåtsträvande migration av implantatet när ballongen drogs tillbaka. Det stöd som ges av mor-och-barn katetern gjorde det möjligt för implantaten att vara djupt sittande i kranskärlen med stark apposition till fartyget lumen. Dessutom hjälpte den röntgentäta markören på spetsen av mor-och-barn katetern att placera katetern bara proximala till implantatet, som identifierats av markören på leveransballongen. Även om tekniken var mestadels effektiv, i ett ämne fanns det liten distala migration efter implantat leverans. Detta kan ha berodde på injektion av intracoronary nitroglycerin för kranskärlvasospasm och resulterande vasodilation som leder till distala migration av implantatet. Den GuideLiner kateter valdes på grund av förtrogenhet användning, men det finns ett antal andra liknande enheter som potentiellt skulle kunna användas i dess ställe. Guidezilla Guide Extension Catheter (Boston Scientific, Marlborough, Massachusetts, USA) finns också i en 6F-storlek och har en liknande struktur som GuideLiner. Det finns också en Guidion snabb utbyte guide förlängning kateter (Interventional Medical Device Solutions, Roden, Nederländerna) som kommer i storlekarna 5-8F och kan också potentiellt användas i stället för GuideLiner kateter.
Vår driftsättningsteknik kan utföras effektivt och humant i svin med låg processuell felfrekvens. I vår förstudie var den processuella felfrekvensen 18 procent. Det fanns en inlärningskurva i samband med tekniken när vi effektiviserade våra insatser. Men trots inlärningskurvan överlevde alla djurförsökspersoner det ursprungliga implantatets insats. De skador som skapades var fokal och förträngning varierade i svårighetsgrad, men de var inte ocklusiva. Dessa stenoses var angiografiskt signifikanta och producerade förtrogna perfusion defekter under stress perfusion MRI. Figur 6 är ett exempel på en fokal perfusion defekt sett på MRI efter framgångsrik implantat utplacering till LAD. Vi syftade till att skapa ischemi snarare än hjärtinfarkt. Figur 8 visar ett exempel på histopatologiskanalys av hjärtekardialvävnaden, som inte visar några tecken på hjärtinfarkt. Metoden bygger på mänskliga födans angioplastik utrustning, och likheten i svin koronarstorlek till människors. Den yttre diametern på det 3D-tryckta implantatet baserades på den vägledande kateterns innerdiameter och mor- och barnkateterns inre diameter. Stenosens minimala luminaldiameter baserades på storleken på den tömda kranskärlsballongen. Den slutliga flödesbegränsande svårighetsgraden av diskret stenos är baserad på den inre diametern och implantatets längd. Även vilaangiografiska flödet bevarades, maximal koronar blodflöde t.ex. Framtida arbete kommer att fokusera på att ersätta ballongen leveranstråd med en trycktråd och mätning av fraktionerad flödereserv eller momentan flödereserv. På samma sätt kan mikrovaskulär skada i senare led produceras av lokala injektioner av mikrosfärer antingen genom leveransballongen eller själva mor- och barnkatetern.
Vår låga processuella felfrekvens i en sluten bröstsvinmodell visar löfte om framtida genomförande. Eftersom fullständig total ocklusion inte utfördes, hjärtinfarkt undveks, och kan ha bidragit till den lägre andelen maligna arytmier. I vår studie utvecklade endast 1 ämne Ventrikulärt förmaksflimmer. Efter en inledande period av optimering, skär vi ner procedurtiden till ungefär 30 min per fall.
Sammanfattningsvis visar våra resultat en ny teknik för utplacering av 3D-tryckta kranskärl och visar möjligheten att skapa en sluten bröst svin modell av diskret brännkorre stenos. Denna minimalt invasiva teknik kan användas för testning och utveckling av nya diagnostiska bildtekniker vid ischemisk hjärtsjukdom. Vi använde stresshjärt perfusion MRI, men andra former kan omfatta nukleär avbildning, ultraljud och datortomografi. Även om denna modell är omedelbart tillämplig på ischemisk hjärtsjukdom, med mindre ändringar, tekniken kan användas för andra ocklusiva vaskulärsjukdom stater.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Författarna har inget att avslöja.
Acknowledgments
Vi tackar anställda vid UCLA Translational Research Imaging Center och Department of Laboratory Animal Medicine vid University of California, Los Angeles, CA, USA för deras hjälp. Detta arbete stöds delvis av institutionen för radiologi och medicin vid David Geffen School of Medicine vid UCLA, American Heart Association (18TPA34170049), och av Clinical Science Research, Development Council of the Veterans Health Administration ( 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).
