在一个容器的支架部署在监测的墙力学

Bioengineering

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Summary

动脉支架诱导应变分布的特点是使用光学表面应变测量系统。这个可视化技术是用于获取到主机上的船只的影响支架植入术的见解。

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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

临床试验报告各1支架设计不同的再狭窄率。据推测,动脉壁支架致应变浓度导致组织损伤,从而启动再狭窄2-7。这一假说需要进一步调查,包括更好地量化,对动脉支架植入后的非均匀应变分布。非接触式表面应变支架动脉的测量方法,提出了这项工作。阿拉米斯立体声光学表面应变测量系统使用两个光学高速摄影机捕捉每个参考点的运动,并解决了三维株,变形,表面8,9。作为部署成一个随机对比它的外表面喷涂或绘制图案的乳胶血管网状支架,表面应变记录在每一个瞬间变形。计算的应变分布,然后可以用来了解劳“CAL病变反应,验证计算模型,并制订进一步的体内研究假设。

Protocol

1。乳胶容器的制备

  1. 修复乳胶船只刺软管连接,这是一个坚固的工作台固定两端。
  2. 测量面积乳胶船只,以确定视野的利息。感兴趣的支架试验区应集中之间的铁丝网软管接头,包括约一英寸支架两侧,以观察支架区以外的菌株。
  3. 记录从一个倒钩软管接头的外边缘之间的连接器,该也是乳胶船只的近似中心的中心位置的距离。转换到导管测量了导管支架中心的距离。然后标记一个标记导管。
  4. 取下乳胶船只从刺软管接头。
  5. 准备通过与随机模式的白色和黑色喷漆喷涂感兴趣的领域或标记的乳胶船只使用永久性标记的随机点感兴趣的领域。对于较小的样品和更精细的随机模式是必需的。

(2) 在体外测试系统和校准阿拉米斯系统

  1. 选择校准面板是稍大面积在第1步中测得的利息比。
  2. 刺软管接头之间的校准面板放置在感兴趣的领域和确保光线充足,感兴趣的领域。
  3. 调整两个摄像头,从样品的距离,并根据选定的面板校准相机的高度之间的距离。每个校准面板是不同的,因此的的阿拉米斯用户手册将进行磋商,以确定这些距离。
  4. 打开在阿拉米斯新项目,选择“文件”,然后“新建项目”。下一步点击“传感器”标签,然后选择“校准”,然后“全面校准”。
  5. 阿拉米斯软件现在走过的步骤,用户校准ţ他相机。
  6. 随着镜头光圈完全开放,注重校准面板上的相机,相机上的固定螺丝松动和旋转镜头。一旦集中,重新拧紧螺丝和关闭光圈。
  7. 校准过程中采取的第一个图像。移动或旋转校准面板,根据计算机上的示范,直到集中在计算机屏幕上的图像。采取的第二个形象。重复这个过程中,为校正图像的其余部分。
  8. 一旦所有的校准图像,阿拉米斯图像分析软件,将计算的校准设置。如果校准偏差小于0.04,在校准过程中,应反复。相机或摄像机之间的距离的焦点所做的任何调整将呈现在校准过程中无效。
  9. 删除校准面板,并放置到刺的软管接头手绘乳胶船只。
标题“> 3。前测,以避免过多的背景噪声

  1. 确定所需的测试帧每秒的数量。每秒增加帧会产生更均匀的应变结果。
  2. 调整快门速度小于每秒1帧,所以,没有红色上显示的图像。
  3. 以5个图像。
  4. 新增启动点上的图像序列,并计算测试。
  5. 按住“Ctrl”,单击“样品中心,以观察背景噪声。如果前测的噪音超过75是显微校准过程中,必须重做。

4。支架部署

  1. 选择所需的测试过程中采取的图像数量。 200张图片,将足够的支架扩张。
  2. 逐步乳胶船只插入导管,导管的使用标记的指标,以指导支架置入,直到它到达中央位置。
  3. 开始服用阿拉米斯图像。
  4. 球囊扩张式支架,气球的压力逐渐增加,扩大支架,直到气球完全展开;然后逐渐下降的压力为零,气球,气球瘪撤回导管。
  5. 自扩张支架,逐步消除鞘,直到支架完全展开,然后逐步收回导管。

5。图像分析

  1. 应变历史上的船只的具体点
    1. 按住“Ctrl”键并点击感兴趣的领域,创建一个阶段点。
    2. 选择所需的应变类型,即在X,Y,XY的,大应变,小应变,或米塞斯应变应变。
    3. 在右下角的情节将显示在测试期间选定点的应变。
  2. 沿着船只的具体路径的空间应变
    1. 铬eate多级点线,通过点击“节”标签,然后在“创造节”。选择X轴在Y上的图像平行线为零。这将创建一个阶段点的行号。
    2. 创建多段线后,在右下角的情节上会显示一个情节线系列。每一行代表的应变沿节的长度时的一个实例。
  3. 创建最适合的缸分析船只的扩张速度和半径
    1. 在上部的工具栏,选择“原始”,然后选择“最合适的缸”。
    2. 选择使用合适的工具栏上的“选择通过表面”工具的一小部分。
    3. 该的阿拉米斯软件将产生一个三维的最合适的气缸。
    4. 图像,然后可以循环通过观察如何乳胶船只的直径不同。
  4. 评估之间的距离两点
    1. 根据“分析”选项卡上单击“点到点的距离”。
    2. 选择上选择两个点的图像进行分析所需的长度。
    3. 图像,然后可以通过骑自行车来观察随着时间的推移,两点之间的距离变化。

6。代表结果

株支架支撑血管壁向外扩大,将一般左右支架的位置。 图1是一个应变映射在球囊扩张支架,以及主要的应变历史的一个特定点的反冲过程的例子。 图1中的黑点为参考点,由高速摄像机,用来捕捉和跟踪这些参考点的位移的管道。参考点的记录运动的基础上,该软件将被用来计算株导管或NY其他有针对性的对象。也称为最大主应变,主要应变,计算公式如下:

式(1)

它是明确的,植入的支架导致非均匀的容器表面上的应变分布。这可以解释完约束乳胶导管和支架的网状结构的反冲加载。这株字段对应支架的反冲作为红十字标志在图1的底部形象标识,在初始阶段。历史的一个特定点10的主要应变曲线显示支架植入术的区分阶段。球囊扩张时约10至12秒后,气球的通缩发生在12和14秒之间的支架反冲。

图1
图1。

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Discussion

立体声光学表面应变测量系统用于测量在平面议案变形,表面不接触标本本地菌株。该系统采用两个高速光学相机随机对比把表面上的模式构建与精度高解决表面株的准确测量每个点的议案,采取图片。

应当指出的是,所需的对比模式需要坚持的表面充分,足以提供准确的测量。此外,有针对性的取样面积需要有良好的照明,无眩光,相机来区分的对比格局的变动。否则,所拍摄的眩光图像将创建无效的数据区域。两个光源,在乳胶船只的两端,角度约为45度角相对油管建议。平,而不是一个喷漆光泽涂料随机模式也将有助于减少眩光量。

在这里,我们提出了一个表面应变测量使用嘲笑船只的异构本地船只上的不均匀应变映射,可以用来测试的协议。 体外研究本地的船只将在生理溶液中培养,以维持细胞活性。常见的黑色喷墨触笔可用于染色真正的血管,它已经由乡绅 10对兔股动脉。这种光学表面应变测量系统,就可以捕捉运动的参考点,通过透明窗口。表面应变测量,使用前体内的本地船只的船只的组织学评估,将支架动脉损伤的机制提供更深入的了解。菌株在这项工作中表现出的三维表面也可以延伸到获得应变图中的任何位置包括它的内表面厚度船只通过进一步的数值分析以及跨异构测试样品。

提出的立体光学表面应变测量系统是一个非常独特的方法,可以捕获和测量没有实际联系的标本,具有精度高,在平面议案的所有变形的表面观察到的当地株表面。它与其他应变测量系统,如血管内超声(IVUS)成像以及通胀测试11,12。传统的通货膨胀测试是用于沿管道11测试中取得的平均应变,但是它不能提供三维光学表面应变测量系统在这项工作中捕获的局部应变。 12的血管内超声弹性成像能获得整个船只的横截面的二维应变图,并具有很大的临床应用的潜力。在这项工作中表现出的光学系统提供三维表面应变和位移不规则表面上,特别是那些导致不规则形状或不均匀机构有其独特的优势。

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Disclosures

没有利益冲突的声明。

Acknowledgements

部分支持这项研究是由美国航空航天局内布拉斯加空间格兰特和国家科学基金会资助号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).

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