El seguimiento de los mecánica de la pared durante la implementación del stent en un buque

Bioengineering

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Summary

Stent inducidas distribuciones de tensión arterial se caracterizan mediante una tensión óptica superficie sistema de medición. Esta técnica de visualización se utiliza para obtener información sobre el impacto de la implantación de un stent en el vaso receptor.

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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

Los ensayos clínicos han reportado tasas de reestenosis diferentes para diferentes diseños de stent 1. Se especula que el stent inducidos por las concentraciones de tensión en la pared arterial conducen a la lesión tisular, que inicia la reestenosis 2-7. Esta hipótesis necesita investigaciones adicionales, como la mejor cuantificación de la distribución de la tensión no uniforme sobre la arteria después de la implantación del stent. Un no-contacto deformación superficial método de medición de la arteria con stent se presenta en este trabajo. ARAMIS estéreo superficie óptica cepa sistema de medición utiliza dos cámaras ópticas de alta velocidad para capturar el movimiento de cada punto de referencia, y resolver las tres cepas de dimensiones sobre la superficie de deformación de 8,9. Como un stent de malla se implementa en un recipiente de látex con un patrón aleatorio contrastante rociado o dibujado en su superficie exterior, la cepa superficie está grabada en cada instante de la deformación. Las distribuciones de deformación calculados a continuación, se puede utilizar para entender la LOrespuesta de cal lesión, validar los modelos computacionales, y formular hipótesis para ulterior estudio in vivo.

Protocol

1. Preparación de la nave de látex

  1. Fijar ambos extremos del recipiente de látex para conexiones de las mangueras de púas, que están fijadas en un banco de trabajo robusto.
  2. Medir el área de interés en el buque de látex para determinar el campo de visión. El área de interés para una prueba de stent debe estar centrado entre los conectores de manguera de púas e incluyen aproximadamente una pulgada a cada lado de la endoprótesis con el fin de observar las cepas pertenecientes a la zona stent.
  3. Anotar la distancia desde el borde exterior de un conector de manguera de púas a la ubicación central entre los conectores, que es también el centro aproximado de la vasija de látex. Traducir la distancia sobre el catéter mediante la medición del centro del stent hasta el catéter. A continuación, marque el catéter con un marcador.
  4. Retire el recipiente de látex de los conectores de manguera de púas.
  5. Preparar el recipiente de látex por pulverización de la zona de interés con un patrón estocástico de pintura de aerosol blanco y negro o marcadoel área de interés con los puntos al azar usando un marcador permanente. Para muestras más pequeñas y el modelo estocástico más fino se requiere.

2. Prueba in vitro del sistema y la calibración del sistema de ARAMIS

  1. Seleccione el panel de calibración que es ligeramente mayor que el área de interés medido en el paso 1.
  2. Coloque el panel de calibración entre los conectores de manguera de púas en el área de interés y asegurarse de que el área de interés está bien iluminado.
  3. Ajuste la distancia entre dos cámaras, la distancia de la muestra, y la altura de la cámara basado en el panel de calibración seleccionado. Cada panel de calibración es diferente, por lo que el manual de usuario ARAMIS tendrá que ser consultado para determinar estas distancias.
  4. Abra un nuevo proyecto en ARAMIS, seleccione "Archivo", luego "Nuevo Proyecto". Luego haga clic en el "sensor" y seleccione "Calibración", luego "Calibración completa".
  5. El software ARAMIS ahora caminar por el usuario a través de los pasos para calibrar t él las cámaras.
  6. Con la apertura de la lente totalmente abierta, enfocar la cámara en el panel de calibración, aflojando el tornillo de ajuste de la cámara y la rotación de la lente. Una vez centrado, apretar el tornillo de fijación y cerrar la abertura.
  7. Tomar la primera imagen del proceso de calibración. Desplazar o girar el panel de calibración de acuerdo con la demostración en el equipo, hasta que la imagen se centra en la pantalla del ordenador. Tomar la segunda imagen. Repetir este proceso para el resto de las imágenes de calibración.
  8. Una vez que todas las imágenes de calibración se toman, el software de análisis de imagen ARAMIS calculará los ajustes de calibración. El proceso de calibración debe repetirse si la desviación de calibración es mayor que 0,04. Los ajustes realizados en el enfoque de la cámara o la distancia entre cámaras hará nulo el proceso de calibración.
  9. Retire el panel de calibración y coloque el recipiente de látex pintado de nuevo en los conectores de manguera de púas.
título "> 3. una prueba previa para evitar el ruido de fondo excesivo

  1. Determinar el número de cuadros por segundo que se desea para la prueba. El aumento de cuadros por segundo se producen resultados de deformación más uniformes.
  2. Ajustar la velocidad de obturación a menos de 1 fotograma por segundo y para que ningún rojo se muestra en la imagen.
  3. Tome 5 imágenes.
  4. Añadir puntos de inicio de la serie de imágenes y calcular la prueba.
  5. Mientras mantiene la tecla "Ctrl", haga clic en el centro de la muestra para observar el ruido de fondo. Si el pre-test de ruido es superior al 75 microstrain el proceso de calibración debe ser hecho de nuevo.

4. El despliegue del stent

  1. Seleccione la cantidad de imágenes que desee tomar durante la prueba. 200 imágenes será suficiente para la expansión del stent.
  2. Gradualmente insertar el catéter en el vaso de látex, y utilizando el indicador de marcador en el catéter para guiar la inserción del stent hasta que llega a la ubicación central.
  3. Comience a tomar imágenes con Aramis.
  4. Para el stent de globo expandible, aumenta gradualmente la presión del balón para expandir stent hasta que el globo está totalmente expandido y luego disminuye gradualmente la presión de globo a cero y se desinfla el balón y se retira junto con el catéter.
  5. Para el stent auto-expandible, gradualmente quitar la funda hasta que el stent está totalmente expandido y luego gradualmente retraer el catéter.

5. Análisis Imágenes

  1. La cepa de la historia de un punto específico en el buque
    1. Crear un punto de etapa por la celebración de la tecla "Ctrl" y haciendo clic en el área de interés.
    2. Seleccione el tipo de cepa que se desea, es decir, en la cepa X, Y, XY, cepa principal, cepa menor, o cepa Mises.
    3. La parcela en la esquina inferior derecha se mostrará la tensión en el punto seleccionado sobre la duración de la prueba.
  2. Cepa espacial a lo largo de una ruta específica de la embarcación
    1. Create punto de una línea de etapas múltiples, haga clic en "secciones", luego "crear la sección". Seleccionar una línea en la imagen paralela al eje X en Y es igual a cero. Esto creará un número de puntos de etapa en una línea.
    2. Después de varias etapas de la línea se crea la trama en la esquina inferior mostrará una serie de líneas en una sola trama. Cada línea representa la cepa en un caso en el tiempo a lo largo de la longitud de la sección.
  3. Creación de un cilindro de mejor ajuste para analizar tasa de expansión y el radio del buque
    1. En la barra de herramientas superior seleccione "primitivos", luego "cilindro de mejor ajuste".
    2. Seleccione una sección pequeña de la imagen utilizando el "seleccionar a través de la superficie" de la herramienta en la barra de la derecha.
    3. El software ARAMIS generará una tridimensional mejor ajuste del cilindro.
    4. Las imágenes pueden ser reciclados a través de observar cómo el diámetro del vaso látex está variando.
  4. La evaluación de la distancia entredos puntos
    1. Bajo el clic de la pestaña "Análisis" en "un punto a otro a distancia".
    2. Seleccionar una longitud en la imagen que se desea para el análisis mediante la selección de dos puntos.
    3. Las imágenes pueden ser reciclados a través de observar el cambio en la distancia entre los dos puntos en el tiempo.

6. Los resultados representativos

Los stent expanda hacia fuera la pared del vaso, las cepas generalmente será mayor en torno a la ubicación del stent. Figura 1 es un ejemplo de asignación de tensión durante el proceso de retroceso de balón expandible de stent, así como la historia cepa principal en un punto específico. Los puntos negros en la Figura 1 son puntos de referencia, que fueron utilizados por las cámaras de alta velocidad para capturar y seguir los desplazamientos de estos puntos de referencia en el conducto. Basado en el movimiento grabada de puntos de referencia, el software se utilizará entonces para calcular las cepas del conducto o unny otro objeto blanco. Cepa mayor, también conocida como la cepa principal máximo, se calcula como sigue:

Ecuación 1

Es evidente que el stent implantado condujo a la distribución cepa no uniforme sobre la superficie de la vasija. Esto podría explicarse por la carga de retroceso de los extremos-constreñido conducto de látex y la estructura de malla del stent. Esta cepa de campo corresponde a la etapa inicial de retroceso del stent, como se identifica por el marcador de la cruz roja en la imagen inferior de la Figura 1. La gran tensión-la historia de la curva de un punto específico 10 demostró etapas diferenciadas de la implantación del stent. La expansión del globo se produce a partir de aproximadamente 10 a 12 segundos y de retroceso del stent tras el desinflado del balón se produce entre el 12 y 14 segundos.

Figura 1
Figura 1.

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Discussion

El estéreo tensión óptica superficie sistema de medición se usa para medir las tensiones locales sobre la superficie deformando tanto para los dentro y fuera del plano movimientos sin contacto con el espécimen. Este sistema utiliza dos cámaras de alta velocidad ópticos para tomar imágenes de un patrón aleatorio contrastantes poner en la superficie para construir mediciones precisas de los movimientos de cada punto, con una alta precisión de resolver las cepas de superficie.

Cabe señalar que el patrón requerido contrastantes necesita adhiere a la superficie suficientemente suficientes para proporcionar mediciones precisas. Además, el área de la muestra específica necesita ser bien iluminado, sin brillo, para las cámaras de distinguir los movimientos del patrón de contraste. De lo contrario, las imágenes capturadas deslumbramiento creará regiones vacíos de datos. Dos fuentes de luz, en los extremos opuestos de la embarcación látex, en ángulo aproximadamente en ángulos de 45 grados con relación a la tubería se recomienda. Una pintura de aerosol plana en lugar de unala pintura de lustre para el patrón estocástico también ayudará a reducir la cantidad de deslumbramiento.

Aquí se presenta un protocolo de medidas de tensión superficial usando un buque burlado, lo que podría ser utilizado para probar la asignación cepa no uniforme en la embarcación nativa heterogénea. Estudio ex vivo vasos nativo se incubaron en solución fisiológica para mantener la actividad celular. El lápiz común de inyección de tinta negro podría ser utilizado para teñir una vasculatura real, que se ha utilizado en la arteria femoral de conejo por Squire et al 10. Esta cepa óptico superficie sistema de medición podría captar el movimiento de los puntos de referencia a través de la ventana transparente. Mediciones de la superficie de deformación con vasos nativos ex vivo con las evaluaciones histológicas de los vasos proporcionará una visión más clara sobre el mecanismo de la lesión de la arteria con stent. Las tres cepas dimensionales superficie demostrados en este trabajo también puede extenderse a obtener el mapa en cualquier lugar de la cepala muestra de ensayo heterogéneo incluyendo su superficie interior, así como a través del espesor del recipiente a través de análisis numérico adicional.

La cepa presenta estéreo de la superficie óptica del sistema de medición es uno de los métodos muy particulares que pueden capturar y medir las tensiones locales observados en toda la superficie sin llegar a ponerse en contacto con deformación de la muestra y con gran precisión, tanto para los dentro y fuera de plano los movimientos de la superficie. Se compara con otros sistemas de medición de tensión como la ecografía intravascular (IVUS) de imágenes, así como prueba de inflado 11,12. La prueba de inflación tradicional es útil para obtener la cepa promediada a lo largo de la prueba de conducto 11, sin embargo no puede proporcionar la cepa tres dimensiones locales capturado por el sistema de medición de superficie óptica cepa en este trabajo. La elastografía IVUS 12 podría obtener el mapa de dos dimensiones tensión en toda la sección transversal del buque, y mantener una granpotencial para la aplicación clínica. El sistema óptico se demuestra en este trabajo tiene su ventaja única, proporcionando tres cepas de la superficie de dimensiones y desplazamientos sobre superficies irregulares, en particular los resultantes de formas irregulares o los organismos no homogéneas.

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Disclosures

No hay conflictos de interés declarado.

Acknowledgements

Este estudio fue apoyado en parte por la NASA Space Grant Nebraska y National Science Foundation con la subvención No. 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

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References

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