선박의 스텐 트를 배포하는 동안 벽 역학 모니터링

Bioengineering

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Summary

스텐 트 유도된 동맥 변형 배포판은 광학 표면 스트레인 측정 시스템을 사용하여 특징. 이러한 시각화 기술은 호스트 혈관에 스텐 트 주입의 영향에 대한 통찰력을 얻기 위해 사용됩니다.

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Steinert, B. D., Zhao, S., Gu, L. Monitoring the Wall Mechanics During Stent Deployment in a Vessel. J. Vis. Exp. (63), e3945, doi:10.3791/3945 (2012).

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Abstract

임상 실험은 다양한 스텐 트 디자인 1 가지 restenosis 속도를보고했습니다. 그것은 동맥 벽에 스텐 트 유발 스트레인 농도가 restenosis 2-7 시작하는 조직 부상으로 이어질 것이라고 예상하고 있습니다. 이 가설은 스텐 트 주입 따라 동맥의 비 균일한 스트레인 분포를보다 quantifications 포함하여 추가 조사를해야합니다. stented 동맥을위한 비 접촉 표면 스트레인 측정 방법은이 작품에 표시됩니다. 아라미스 스테레오 광학 표면 스트레인 측정 시스템은 각 기준점의 움직임을 포착해서 deforming 표면 8,9 위에 입체 변종을 해결하기 위해 두 광학 고속 카메라를 사용합니다. 메쉬 스텐 트가 바깥 표면에 분무하거나 발행한 무작위 대조되는 패턴 라텍스 그릇으로 전개되면서 표면 변형은 변형의 모든 순간에 기록됩니다. 계산 변형 배포판 그러면 이오를 이해하는 데 사용될 수칼 병변 응답은 전산 모델의 유효성을 검사하고, 생체내 연구에서 추가를위한 가설을 세웠죠.

Protocol

1. 라텍스 선박의 작성

  1. 견고한 작업대에 고정되는 가시 호스 연결에 라텍스 선박의 양쪽을 고정한다.
  2. 보기의 필드를 결정하기 위해 라텍스 선박에 대한 관심의 영역을 측정합니다. 스텐 트 테스트에 대한 관심의 영역은 가시 호스 커넥터 사이의 중심과 stented 지역 밖의 변종을 관찰하기 위해 스텐 트의 각 측면에 약 1 인치 포함되어야합니다.
  3. 한 가시 호스 커넥터의 외부 가장자리에서 또한 라텍스 선박의 대략적인 중심 커넥터 사이의 중앙 위치에 거리를 기록합니다. 카테터 최대 스텐 트의 중심에서 측정하여 카테터에 거리를 번역. 그런 다음 마커로 카테터를 표시합니다.
  4. 가시 호스 커넥터에서 라텍스 혈관을 제거합니다.
  5. 흰색과 검정색 스프레이 페인트의 확률적 패턴으로 관심 영역을 분사하거나 표시하여 라텍스 용기 준비영구 마커를 사용하여 임의의 점들과 관심 영역입니다. 들어 작은 샘플 및 미세한 확률 패턴이 필요합니다.

아라미스 시스템의 2.에서 체외 테스트 시스템 및 보정

  1. 1 단계에서 측정한 관심 영역보다 약간 큰 보정 패널을 선택합니다.
  2. 관심 영역에서 가시 호스 커넥터 간의 보정 패널을 놓고 관심 영역이 잘 점등되었는지 확인합니다.
  3. 카메라 두 대, 시료의 거리, 그리고 선택된 보정 패널을 기반으로 카메라의 높이 사이의 거리를 조정합니다. 각 교정 패널은 다른이므로 아라미스 사용자 설명서는 이러한 거리를 결정하기 위해 상담을해야합니다.
  4. "새 프로젝트"다음 "파일"을 선택하여 아라미스에서 새 프로젝트를 엽니다. 다음의 '센서'탭을 클릭한 후, "전체 보정을" "보정"을 선택하십시오.
  5. 아라미스 소프트웨어는 이제 T를 보정하는 단계를 통해 사용자를 안내합니다 그는 카메라.
  6. 완전히 열린 렌즈 조리개를 통해 카메라에 세트 나사를 풀어과 렌즈를 회전하여 보정 패널에 카메라 초점을 맞춥니다. 일단 초점을 맞추고, 세트 나사를 retighten하고 조리개를 닫습니다.
  7. 교정 프로세스의 첫 번째 이미지를 가져가라. 치환이나 이미지가 컴퓨터 화면에 초점이 맞추 어져 때까지 컴퓨터의 시연에 따라 보정 패널을 돌린다. 두 번째 이미지를 가져가라. 보정 이미지의 나머지 부분에 대해이 과정을 반복합니다.
  8. 일단 보정 이미지를 모두 촬영하고, 아라미스 이미징 분석 소프트웨어 보정 설정을 계산합니다. 교정 편차가 0.04보다 큰 경우에는 보정 과정은 반복되어야한다. 카메라 또는 카메라 사이의 거리의 초점에 적용한 모든 조정은 교정 프로세스 무효를 렌더링합니다.
  9. 보정 패널을 제거하고 가시 호스 커넥터에 다시 도장 라텍스 용기를 놓습니다.
과도한 배경 잡음을 피하기 위해 제목 "> 3. Pretest

  1. 시험을 원하는되는 초당 프레임의 개수를 결정합니다. 초당 프레임 증가보다 균일한 스트레인 결과를 얻을 것입니다.
  2. 더 빨강은 이미지에 표시되지 않도록 미만 초당 1 프레임으로 셔터 속도를 조정합니다.
  3. 5 이미지를 가져가라.
  4. 이미지 시리즈에 포인트를 시작하고 테스트를 계산 추가합니다.
  5. "Ctrl"을 누른 상태에서 배경 잡음을 관찰하기 위해 시료의 중앙을 클릭합니다. pretest 소음 microstrain 75 이상이면 교정 과정 칠을해야합니다.

4. 스텐 트를 배포

  1. 검사 중에 걸릴 원하는 이미지의 크기를 선택합니다. 200 이미지 스텐 트 확장으로 충분합니다.
  2. 점차적 라텍스 혈관에 카테터를 삽입하고, 그것이 중심적인 위치에 도달할 때까지 스텐 트 삽입을 안내 카테터에 마커 표시를 사용합니다.
  3. 아라미스와 이미지를 복용 시작합니다.
  4. 풍선 - 확장 스텐 트의 경우 점차 풍선이 완전히 확장 때까지 스텐 트를 확장 풍선 압력을 증가, 그리고 점차적으로 제로로 풍선의 압력을 감소하고 풍선 deflated와 카테터와 함께 철회합니다.
  5. 스텐 트가 완전히 확장된 때까지 자기 확장 스텐 트의 경우 점진적으로 칼집을 제거; 후 점차적으로 카테터를 접어야합니다.

5. 이미지 분석

  1. 선박의 특정 지점의 스트레인 역사
    1. 관심 영역을 "Ctrl"키를 누른 채로 클릭하여 스테이지 지점을 만듭니다.
    2. 원하는되는 변형의 유형을 선택하고, X, Y, XY, 주요 변형, 사소한 변형 또는 Mises 변형 즉 변형.
    3. 오른쪽 하단 모서리에있는 줄거리는 테스트 기간 동안 선택된 지점에서 변형이 표시됩니다.
  2. 선박의 특정 경로를 따라 공간 변형
    1. 크롬"섹션"탭을 클릭하면 multistage 포인트 라인을 eate 다음 "섹션을 만듭니다." Y에서 X 축에 대한 이미지 평행의 줄을 선택 제로 같습니다. 이것은 라인의 무대 포인트의 번호를 생성합니다.
    2. multistage 라인이 생성된 후 하단의 줄거리는 한 음모에 라인 시리즈를 표시합니다. 각 라인은 섹션의 길이를 따라 시간에 한 인스턴스의 변형을 나타냅니다.
  3. 혈관의 팽창 속도와 반경을 분석하기위한 최선의 적합한 실린더 만들기
    1. 위쪽 도구 모음에서 다음, "최고 적합한 실린더를" "기본형"을 선택하십시오.
    2. 오른쪽 도구 모음에서 '표면을 통해 선택 "도구를 사용하여 이미지의 작은 부분을 선택합니다.
    3. 아라미스 소프트웨어는 입체 제일 적합한 실린더를 생성합니다.
    4. 이미지는 다음 라텍스 혈관의 직경이 변화하는 방법을 관찰하는 방법을 통해 그렇게 했어요하실 수 있습니다.
  4. 사이의 거리를 평가두 지점
    1. "거리를 가리 키도록 지점"에 대한 "분석"탭을 누릅니다.
    2. 두 지점을 선택하여 분석을 위해 원하는되는 이미지에 길이를 선택합니다.
    3. 이미지는 다음 시간에 따른 두 지점 사이의 거리의 변화를 관찰하기 위해 통해서 그렇게 했어요하실 수 있습니다.

6. 대표 결과

스텐 트 struts는 선박 벽의 바깥쪽을 확장 변종은 일반적으로 스텐 트 위치를 중심으로 높을 것입니다. 그림 1은 하나의 특정 지점에서 풍선 - 확장형 스텐 트뿐 아니라 주요 스트레인 역사의 반동 과정에서 변형 매핑의 예입니다. 그림 1에서 검은 점들은 도관에 이러한 기준점의 변위를 캡처하고 추적하기 위해 고속 카메라가 사용되었다 기준점입니다. 기준점의 녹화 운동을 바탕으로 소프트웨어 후 도관의 변종 또는을 계산하는 데 사용됩니다NY 다른 타겟 오브젝트. 또한 최대 원금 변형율로 언급 주된 변형은 다음과 같이 계산됩니다 :

등식 1

그것은 이식 스텐 트가 혈관 표면에 비 균일한 응력 분포를 이끌 것이 분명하다. 이것은 끝을 제약 라텍스 도관과 스텐 트의 메쉬 구조의 반동 로딩에 의해 설명될 수 있습니다. 이 스트레인 필드는 그림 1의 맨 아래 이미지에서 빨간 십자 표시로 식별 스텐 트 반동의 초기 단계에 해당합니다. 특정 지점 10의 주요 스트레인 이력 곡선 스텐 트 주입의 구별 단계를 보여주었다. 풍선 확장 풍선의 수축 12 14 순간 사이에 발생에 따라 약 10~12초 및 스텐 트 반동에서 발생합니다.

그림 1
1 그림.

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Discussion

스테레오 광학 표면 스트레인 측정 시스템은 표본을 연락도없이에서와 밖에서 비행기 움직임 모두 deforming 표면에 걸쳐 현지 변종을 측정하는 데 사용됩니다. 이 시스템은 표면 변종 해결의 높은 정밀도로, 각 지점의 동작의 정확한 측정을 구축하기 위해 표면에 넣어 무작위 대조 패턴의 사진을 찍어 두 고속 광학 카메라를 사용합니다.

그것은 필요한 대조 패턴 정확한 측정을 제공할만큼 충분히 표면을 준수 필요하다고 지적한다. 카메라 대조되는 패턴의 움직임을 구분하기 위해 또한, 타겟 샘플 지역은 섬광없이 잘 밝히지이 필요 해요. 그렇지 않으면, 촬영된 섬광 이미지는 공극 데이터 영역을 만듭니다. 튜빙에 상대적으로 45도 각도에서 약에 직각 라텍스 용기의 반대 끝에 두 개의 광원은, 추천합니다. 오히려보다 플랫 스프레이 페인트확률적 패턴 광택 페인트는 또한 섬광의 양을 줄이는 데 도움이 될 것입니다.

여기 이기종 원시 혈관에 nonuniform 변형 매핑을 테스트하는 데 사용할 수 조롱 선박을 이용하여 표면 스트레인 측정 프로토콜을 제시한다. 전직의 생체내 원시 혈관 연구는 세포 활동을 유지하기 위해 생리적 용액에 incubated됩니다. 일반 검정색 잉크젯 스타일러스는 시종 10 토끼의 대퇴 동맥에 사용되고 실제 vasculature을 착색하는 데 사용할 수 있습니다. 이 광학 표면 스트레인 측정 시스템은 다음 투명한 창을 통해 기준점의 움직임을 캡처 수 있습니다. 혈관의 histological 평가와 전직 생체내 네이티브 혈관을 이용한 표면 변형 측정 stented 동맥의 부상 메커니즘에 더 많은 통찰력을 제공할 것입니다. 이 작품에서 보여준 입체 표면 종자는 어디에서 변형지도를 얻기 위해 연장될 수있다그 안쪽 표면뿐만 아니라 전체 더욱 수치 분석을 통해 선박의 두께를 포함한 이기종 테스트 샘플.

제시 스테레오 광학 표면 스트레인 측정 시스템에서와 밖에서 비행기 움직임 모두에 대해 실제로 표본에 연락없이 고정밀 모든 deforming 표면에 걸쳐 관찰 지방 종자를 캡처하고 측정할 수있는 매우 독특한 방법 중 하나입니다 표면의. 그것은 같은 intravascular 초음파 (IVUS) 영상뿐만 아니라 인플레이션 테스트 11,12 같은 다른 스트레인 측정 시스템과 비교되었다. 전통적인 인플레이션 테스트 테스트 도관 11 따라 평균 응력을 취득하는 데 유용 있으나 그것은이 작품에서 광학 표면 스트레인 측정 시스템에 의해 촬영된 입체 국부 변형을 제공할 수 없습니다. IVUS elastography 12 혈관의 단면에 걸쳐 2 차원 변형지도를 취득하고, 위대한 잡고있다임상 응용을위한 잠재. 이 작품에서 보여주는 광학 시스템은 특히 불규칙한 표면에 입체 표면 종자 및 변위, 불규칙한 모양이나 inhomogeneous 기관에서 발생하는 이러한 기능을 제공하여 독특한 장점이 있습니다.

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Disclosures

관심의 어떠한 충돌 선언 없습니다.

Acknowledgements

이 연구는 NASA의 우주 네브래스카 그랜트 기금 번호 0,926,880 미만의 국립 과학 재단 (National Science Foundation)에 의해 부분적으로 지원되었다.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
ARAMIS Camera System GOM: Optical Measuring Techniques
PALMAZ Genesis TRANSHEPATIC BILIARY STENT Cordis Corporation PG5910B Balloon-expandable stent
Z-MED Balloon Dilatation Catheter B. Braun Medical Inc. PDZ336 Balloon dilatation catheter

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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