Мониторинг стены механики во время установки стента в сосуде

Bioengineering

Your institution must subscribe to JoVE's Bioengineering section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

Welcome!

Enter your email below to get your free 10 minute trial to JoVE!





By clicking "Submit", you agree to our policies.

 

Summary

Стент-индуцированной артериальной распределения деформаций характеризуется с помощью оптического измерения деформаций поверхности системы. Эта визуализация техника используется, чтобы получить полное представление о воздействии имплантации стента на хозяина судна.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

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).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Клинические испытания сообщали различные ставки для различных рестеноза стентов 1. Он предположил, что стент-индуцированной деформации концентрации на стенки артерий приводит к повреждение тканей, которое инициирует рестеноза 2-7. Эта гипотеза требует дальнейших исследований, включая лучшие количественных неоднородного распределения деформаций на артерии после имплантации стента. Бесконтактного измерения деформации поверхности методом стентированной артерии, представленные в этой работе. ARAMIS стерео оптического измерения деформаций поверхности Система использует два оптических высокоскоростные камеры для захвата движения каждой точки отсчета, а также решения трехмерных деформаций на поверхности деформации 8,9. В сетку стента развернута в латекс судно со случайным контрастный узор наносится или нарисованные на его внешней поверхности, поверхность деформации записано в каждый момент деформации. Расчетные распределения деформаций может быть использован, чтобы понять воткал поражение ответ проверки расчетных моделей, а также сформулировать гипотезы для дальнейших исследований в естественных условиях.

Protocol

1. Подготовка судна латекса

  1. Исправить обоих концах латекс судна колючей соединения шлангов, которые крепятся на надежное рабочее место.
  2. Измерьте площадь процентов на латекс судно для определения поля зрения. Области, представляющие интерес для стента испытание должно быть по центру между колючей разъемы шлангов и включают в себя примерно на один дюйм с каждой стороны стента, чтобы наблюдать деформации вне стентированной области.
  3. Запишите расстояние от внешнего края одной колючей разъем шланга центре города между разъемами, которые также приблизительно в центре судна латекса. Перевести на расстояние катетер путем измерения от центра стента до катетера. Затем отмечают катетер с маркером.
  4. Удалить латекс судна из колючей разъемы шланга.
  5. Подготовка латекс судна путем распыления области интереса со стохастической структуры белой и черной краской или маркировкиобласти интереса со случайными точками с помощью постоянных маркеров. Для небольших образцов и тонкая модель стохастического не требуется.

2. В пробирке система испытания и калибровка системы ARAMIS

  1. Выберите калибровку панели, что немного больше, чем площадь интерес измеряется в шаге 1.
  2. Установите панель калибровки между колючей разъемы шланга на область интереса и убедитесь, что область интересов хорошо освещено.
  3. Отрегулируйте расстояние между двумя камерами, расстояние от образца, и камера высоту на основе калибровки панель выбрана. Каждая панель калибровки отличаются, поэтому руководство ARAMIS пользователь должен будет провести консультации, чтобы определить эти расстояния.
  4. Откройте новый проект в ARAMIS, выбрав "Файл", затем "New Project". Затем нажмите на "Sensor" и выберите вкладку "калибровка", затем "Полная калибровка".
  5. Программное обеспечение ARAMIS теперь ходить пользователя через шаги для калибровки т Он камер.
  6. С диафрагмы объектива полностью открыта, сфокусировать камеру на калибровку панели, ослабив винт на камеру и вращающийся объектив. Как только внимание, затяните винт и закрыть отверстие.
  7. Возьмите первый образ процесса калибровки. Свернуть или повернуть калибровки панели в соответствии с демонстрацией на компьютере, пока изображение не будет сосредоточено на экране компьютера. Возьмем второе изображение. Повторите этот процесс для остальных калибровки изображения.
  8. После того как все калибровки изображения взяты, анализ ARAMIS изображений программное обеспечение расчета калибровки параметров. Процесс калибровки следует повторить, если калибровка отклонение больше, чем 0,04. Любые изменения, внесенные в фокус камеры или расстояние между камерами сделает недействительным процесса калибровки.
  9. Снимите панель калибровки и поместить сосуд окрашенные латексом обратно на колючую соединители шлангов.
Название "> 3. Предтестовая, чтобы избежать чрезмерного шума фона

  1. Определить количество кадров в секунду, что требуется для теста. Увеличение кадров в секунду, будет производить более равномерного напряжения.
  2. Регулировка скорости затвора до менее чем 1 кадр в секунду, так что не красный, изображенные на картинке.
  3. Возьмите 5 изображений.
  4. Добавить начать точек на изображении и вычислить ряд испытаний.
  5. Удерживая клавишу "Ctrl", щелкните по центру образца наблюдается фоновый шум. Если предварительное тестирование шум выше 75 микронап процесс калибровки должен быть переделан.

4. Стента

  1. Выберите количество изображений желал принимать во время теста. 200 изображений будет достаточно для расширения стента.
  2. Постепенно вставить катетер в сосуд из латекса, и с помощью маркера индикатор на катетер, чтобы вести стента, пока не достигнет центрального расположения.
  3. Начните принимать изображения с Арамис.
  4. Для шар-стента, постепенно увеличивать давление шара расширить стент до баллон полностью расширена, а затем постепенно снижается давление баллона к нулю, и спущенный воздушный шар и изъяты вместе с катетером.
  5. Для самостоятельного расширения стента, постепенно удалить оболочку, пока стент полностью расширена, а затем постепенно убрать катетер.

5. Анализ изображений

  1. Штамм истории конкретной точке на судне
    1. Создать этап точки, удерживая клавишу "Ctrl" ключ и нажать на область интереса.
    2. Выберите тип деформации, что требуется, то есть напряжение в X, Y, XY, основные напряжения, незначительные деформации, или Мизеса напряжения.
    3. Участок в нижнем правом углу появится напряжение в точке выбран в течение срока испытания.
  2. Пространственные деформации вдоль определенного пути судна
    1. CrЭАТС линии многоступенчатой ​​точки, нажав на кнопку "разделов" на вкладке, а затем "Создать раздел". Выберите линии на изображении параллельно оси X на Y равно нулю. Это позволит создать ряд этап точки в одну линию.
    2. После многоступенчатой ​​линии создается участок в нижнем углу появится ряд линий на одном участке. Каждая строка представляет деформации в одном случае во времени по всей длине секции.
  3. Создание наилучшего цилиндр для анализа скорости расширения и радиус сосуда
    1. В верхней панели инструментов выбрать "примитивы", затем "наилучшего цилиндр".
    2. Выберите небольшой участок изображения, используя "select через поверхность" инструмент на правой панели инструментов.
    3. Программное обеспечение ARAMIS будет генерировать трехмерное наилучшего цилиндра.
    4. Изображения могут быть циклически через наблюдать, как диаметр сосуда латекса различной.
  4. Оценка расстояния междудвумя точками
    1. В разделе "Анализ" на вкладке нажмите на кнопку "точка-точка расстоянии».
    2. Выберите длину на изображение, которое требуется для проведения анализа, выбрав два очка.
    3. Изображения могут быть циклически через наблюдать изменение расстояния между двумя точками с течением времени.

6. Представитель Результаты

Стент стойки расширения за пределы стенки сосуда, штаммы, как правило, выше вокруг стента месте. На рисунке 1 приведен пример деформации отображение во время отдачи процесс шар стента, а также основные истории деформации в одной конкретной точке. Черные точки на рисунке 1, являются ориентирами, которые были использованы высокоскоростные камеры для сбора и отслеживания перемещений этих опорных точек на канал. На основании записанных движения опорных точек, программное обеспечение будет использоваться для расчета деформации трубопровода илиНью-Йорк других целевых объектов. Основные деформации, также известный как максимальный основной напряжения, рассчитывается следующим образом:

Уравнение 1

Ясно, что имплантированный стент привели к неравномерному распределению деформаций на поверхности сосуда. Это может быть объяснено отдачи нагрузку от концов, ограничен латекс канал и сетка структуры стента. Этот штамм поле соответствует начальной стадии стента отдачи, как это определено в красный маркер креста в нижнем изображении на рисунке 1. Основные деформации кривой истории конкретного пункта 10 продемонстрировал различимые этапы имплантации стента. Воздушный шар расширение происходит примерно от 10 до 12 секунд и стента отдачи после дефляции шара происходит между 12 и 14 секунд.

Рисунок 1
Рисунок 1.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Стерео оптического измерения деформаций поверхности системы, используемые для измерения локальных деформаций на поверхности деформации как внутри и вне плоскости движения без контакта с образцом. Эта система использует два высокоскоростных оптических камер снимать случайных контрастный узор положить на поверхность для построения точных измерений движений каждой точке, с высокой точностью разрешения поверхности штаммов.

Следует отметить, что необходимый контрастный рисунок нужно прилипает к поверхности достаточно достаточно, чтобы обеспечить точность измерений. Кроме того, в целевой области образца необходимости быть хорошо освещены, без бликов, для камер различать движения контрастный узор. В противном случае снимки яркого света создаст регионах недействительными данных. Два источника света, на противоположных концах судна латекс, под углом примерно 45 градусов по отношению к трубки рекомендуется. Плоский краской, а нелак для стохастических модель также поможет уменьшить количество бликов.

Здесь мы приведем протокол поверхности деформации измерений с помощью издевались над судном, которое может быть использовано для проверки отображения неоднородной нагрузкой на гетерогенных родного судна. Ex естественных родной исследования суда будут инкубировать в физиологическом растворе для поддержания клеточной активности. Общий черный перо струйных может быть использована для окраски реальной сосудистой, который был использован на бедренной артерии кролика Squire и др. 10. Эта оптическая поверхность измерения деформаций системы могли бы захватить движения опорных точек через прозрачное окно. Поверхность деформаций измерений с помощью бывшего живом родном судов гистологической оценки судов даст больше представление о механизме травмы стентированной артерии. Трехмерных деформаций поверхности показали в этой работе может быть расширено, чтобы получить штамм карту в любом местегетерогенных испытательного образца в том числе его внутренней поверхности, а также по толщине судна путем дальнейшего численного анализа.

Представленные стерео оптические поверхности измерения деформаций системы является одним из самых уникальных методов, которые могут захватить и измерять локальные деформации, наблюдаемые на протяжении всей деформации поверхности, фактически не обращаться к образцу и с высокой точностью как в и вне плоскости движения поверхности. Он был по сравнению с другими системами измерения деформаций, таких как внутрисосудистого ультразвукового исследования (ВСУЗИ) изображений, а также инфляции тест 11,12. Традиционный тест инфляция полезна для получения усредненной деформации вдоль испытание трубопровода 11, однако он не может предоставить трехмерные локальной деформации захвачен оптической поверхности измерения деформации системы в этой работе. ВСУЗИ эластографии 12 может получить двумерные карты штамма по всему сечению сосуда и имеют большойпотенциал для клинического применения. Оптическая система продемонстрировала в этой работе есть свои уникальные преимущества, предоставляя трехмерной деформации поверхности и перемещения на неровных поверхностях, в частности, в результате неправильной формы или неоднородных тел.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Нет конфликта интересов объявлены.

Acknowledgements

Это исследование было частично поддержана NASA Небраска космического Грант и Национальный научный фонд под грант № 0926880.

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

  1. Fischman, D. L., Leon, M. B., Baim, D. S. A randomized comparison of coronary-stent placement and balloon angioplasty in the treatment of coronary artery disease. Stent Restenosis Study Investigators. N. Engl. J. Med. 331, 496-501 (1994).
  2. Abul Hasan Muhammad Bashar, T. K. Mechanical Properties of Various Z-Stent Designs: An Endovascular Stent-Grafting Perspective. Artificial Organs. 27, 714-721 (2003).
  3. Nuutinen, J. uha-P. ekka Mechanical properties and in vitro degradation of bioabsorbable self-expanding braided stents. Journal of Biomaterials Science -- Polymer Edition. 255-266 (2003).
  4. C. Schulz, R. A. Coronary stent symmetry and vascular injury determine experimental restenosis. Heart. 83, 462-467 (2000).
  5. Jiménez, J. M., Davies, P. F. Hemodynamically Driven Stent Strut Design. Annals of Biomedical Engineering. 1483, (2009).
  6. Johnston, C. R. The Mechanical Properties of Endovascular Stents: An In Vitro Assessment. Cardiovascular Engineering: An International Journal. 10, 128-135 (2010).
  7. Mejia, J. uan Evaluation of the effect of stent strut profile on shear stress distribution using statistical moments. Biomedical Engineering Online. 1-10 (2009).
  8. ARAMIS User Manual. GOM mbH. Braunschweig, Germany. (2009).
  9. GOM mbH. (n.d.). New ARAMIS/PONTOS 12M and HS sensors available. GOM: Optical Measuring Techniques. Available from: http://www.gom.com/news/history/single/article/new-aramispontos-12m-and-hs-sensors-available.html (2011).
  10. Chesler, N. C., Thompson-Figueroa, J., Millburne, K. Measurements of Mouse Pulmonary Biomechanics. Journal of Biomechanical Engineering. 126, 309-314 (2004).
  11. de Korte, C. L., Sierevogel, M. J., Mastik, F., Strijder, C., Schaar, J. A., Velema, E., Pasterkamp, G., Serruys, P. W., van der Steen, A. F. W. Identification of Atherosclerotic Plaque Components With Intravascular Ultrasound Elastography In Vivo A Yucatan Pig Study. Circulation. 105, 1627-1630 (2002).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics