Suivi des Mécanique mur pendant le déploiement du stent dans un vaisseau

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:

 

Summary

Stent-induites des distributions de contrainte artérielles sont caractérisés à l'aide d'un système de surface optique souche de mesure. Cette technique de visualisation est utilisé pour obtenir un aperçu de l'impact de l'implantation du stent sur le navire hôte.

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

Les essais cliniques ont signalé des taux de resténose différents pour différents modèles de stent 1. Il est spéculé que les concentrations de contraintes induites par stent sur ​​la paroi artérielle conduire à des lésions tissulaires, qui initie la resténose 2-7. Cette hypothèse nécessite des investigations supplémentaires, y compris de meilleures quantifications de la distribution des déformations non-uniforme sur l'artère la suite de l'implantation du stent. Une méthode non-contact de surface souche de mesure pour l'artère stent est présenté dans ce travail. Stéréo ARAMIS surface optique de mesure de déformation système utilise deux caméras optiques à haute vitesse pour capturer le mouvement de chaque point de référence, et de résoudre les trois souches dimensions sur la surface déformer 8,9. En tant que maillage de stent est déployé dans un vaisseau latex avec un motif aléatoire de contraste pulvérisé ou tiré sur sa surface extérieure, la souche de surface est enregistré à chaque instant de la déformation. Les distributions de contrainte calculées peuvent ensuite être utilisées pour comprendre la loréponse lésion cal, de valider les modèles de calcul, et de formuler des hypothèses pour des études in vivo.

Protocol

1. Préparation du bateau Latex

  1. Fixer les deux extrémités de l'enceinte de latex à des connexions flexibles cannelés, qui sont fixés sur une table de travail solide.
  2. Mesurer la zone d'intérêt sur le navire en latex afin de déterminer le champ de vision. La zone d'intérêt pour un test de stent doit être centré entre les raccords cannelés et comprennent environ un pouce de chaque côté du stent afin d'observer les souches en dehors de la zone stent.
  3. Enregistrer la distance entre le bord extérieur d'un raccord de tuyau cannelé à l'emplacement central entre les connecteurs, qui est également le centre approximatif de la cuve de latex. Traduire la distance sur le cathéter en mesurant à partir du centre du stent jusqu'à l'cathéter. Ensuite, marquez le cathéter avec un marqueur.
  4. Retirez le récipient du latex provenant des raccords de tuyaux de fer barbelé.
  5. Préparer le navire en latex par pulvérisation de la zone d'intérêt avec un modèle stochastique de la peinture en aérosol blanc et le noir ou le marquagela zone d'intérêt avec des points aléatoires en utilisant un marqueur permanent. Pour les plus petits échantillons et modèle stochastique fine est nécessaire.

2. Système de test in vitro et d'étalonnage du système ARAMIS

  1. Sélectionner le panneau d'étalonnage qui est légèrement plus grande que la zone d'intérêt mesuré à l'étape 1.
  2. Placez le panneau d'étalonnage entre les raccords cannelés à la zone d'intérêt et de veiller à ce que la zone d'intérêt est bien éclairée.
  3. Régler la distance entre deux caméras, la distance de l'échantillon, et la hauteur de la caméra sur la base du panneau d'étalonnage sélectionné. Chaque panneau d'étalonnage est différent, donc le mode d'emploi ARAMIS devra être consulté afin de déterminer ces distances.
  4. Ouvrez un nouveau projet dans ARAMIS en sélectionnant "Fichier", puis "Nouveau Projet". Cliquez ensuite sur le "capteur" et sélectionnez "Calibration", puis "d'étalonnage complet".
  5. Le logiciel ARAMIS va maintenant guider l'utilisateur à travers les étapes pour calibrer t il caméras.
  6. Avec l'ouverture de l'objectif totalement ouverte, le focus de la caméra sur le panneau d'étalonnage en desserrant la vis de réglage sur l'appareil photo et la rotation de la lentille. Une fois la mise, resserrer la vis de réglage et fermer l'ouverture.
  7. Prenez la première image du processus d'étalonnage. Déplacer ou faire pivoter le panneau d'étalonnage selon la démonstration sur l'ordinateur, jusqu'à ce que l'image est centrée sur l'écran de l'ordinateur. Prenez la deuxième image. Répétez cette procédure pour le reste des images de calibration.
  8. Une fois que toutes les images d'étalonnage sont prises, le logiciel ARAMIS analyse d'imagerie va calculer les paramètres d'étalonnage. Le processus d'étalonnage doit être répétée si l'écart d'étalonnage est supérieure à 0,04. Les ajustements apportés à la mise au point de la caméra ou la distance entre les caméras rendra le vide processus d'étalonnage.
  9. Retirez le panneau d'étalonnage et de placer le navire en latex peint en arrière sur les raccords de tuyaux de fer barbelé.
titre "> 3. Prétest pour éviter le bruit de fond excessif

  1. Déterminer le nombre d'images par seconde que l'on souhaite pour le test. Augmentation des cadres par seconde sera de produire des résultats plus uniformes de contrainte.
  2. Réglez la vitesse d'obturation inférieure à 1 image par seconde et que personne ne le rouge est affiché sur l'image.
  3. Prenez 5 images.
  4. Ajouter les points de départ sur la série d'images et de calculer le test.
  5. Tout en maintenant la touche "ctrl", cliquez sur le centre de l'échantillon à observer le bruit de fond. Si le pré-test de bruit est supérieur à 75 microdéformation le processus de calibrage doit être refait.

4. Le déploiement du stent

  1. Sélectionnez le nombre d'images souhaitées à prendre lors de l'essai. 200 images suffiront pour l'expansion du stent.
  2. Progressivement insérer le cathéter dans le vaisseau de latex, et en utilisant l'indicateur de marqueur sur le cathéter pour guider l'insertion de l'extenseur jusqu'à ce qu'il atteigne l'emplacement central.
  3. Commencez à prendre des images avec ARAMIS.
  4. Pour le stent expansible par ballonnet, augmenter progressivement la pression de ballon pour étendre stent jusqu'à ce que le ballonnet est entièrement étendu, puis diminue progressivement la pression de ballonnet à zéro et le ballonnet est dégonflé et retirée en même temps que le cathéter.
  5. Pour le stent auto-expansible, progressivement enlever la gaine jusqu'à ce que le stent est complètement déployée, puis progressivement rétracter le cathéter.

5. Analyse des Images

  1. Historique de la souche d'un point spécifique sur le navire
    1. Créer un point d'étape en maintenant la touche "ctrl" et en cliquant sur la zone d'intérêt.
    2. Sélectionner le type de souche qui est désiré, la souche à-dire dans les directions X, Y, XY, souche majeure, la souche mineure, ou souche Mises.
    3. L'intrigue dans le coin en bas à droite affiche la souche au point sélectionné sur la durée du test.
  2. Souche spatiale long d'un trajet spécifique du récipient
    1. Crmangera une ligne point de plusieurs étapes en cliquant sur le "sections", puis "créer une section". Sélectionner une ligne sur la parallèle d'image à l'axe X à Y est égal à zéro. Cela va créer un certain nombre de points d'étape en ligne.
    2. Après la ligne à plusieurs étages est créé la parcelle dans le coin inférieur affichera une série de lignes sur une parcelle. Chaque ligne représente la souche moins une instance dans le temps le long de la longueur de la section.
  3. La création d'un cylindre meilleur ajustement pour analyser le taux d'expansion et le rayon de la cuve
    1. Dans la barre d'outils supérieure sélectionnez "primitives", puis "cylindre meilleur ajustement".
    2. Sélectionnez une petite section de l'image en utilisant le "sélectionner à travers la surface" outil sur la barre d'outils droite.
    3. Le logiciel ARAMIS va générer un trois cylindres dimensions meilleur ajustement.
    4. Les images peuvent ensuite être recyclés dans d'observer la façon dont le diamètre du vaisseau latex est variable.
  4. Évaluation de la distance entredeux points
    1. Dans le cadre du clic "analyse" sur l'onglet "point à point à distance".
    2. Sélectionner une longueur de l'image qui est désiré pour l'analyse en sélectionnant deux points.
    3. Les images peuvent être recyclés dans d'observer le changement de distance entre les deux points dans le temps.

6. Les résultats représentatifs

Les entretoises d'endoprothèse élargir vers l'extérieur de la paroi vasculaire, les souches seront généralement supérieures à environ Lieu de stent. Figure 1 est un exemple de la cartographie souche au cours du processus de recul de ballon-stent expansible, ainsi que l'histoire contrainte majeure à un moment spécifique. Les points noirs de la figure 1 sont des points de référence, qui ont été utilisés par les caméras à haute vitesse pour saisir et de suivre les déplacements de ces points de référence sur le conduit. Basé sur le mouvement enregistré des points de référence, le logiciel sera alors utilisée pour calculer les souches de la conduite ou unny autre objet ciblé. Souche Major, appelée aussi la souche maximum en principal, est calculé comme suit:

L'équation 1

Il est clair que le stent implanté conduit à la distribution des déformations non-uniforme sur la surface du vaisseau. Cela pourrait s'expliquer par le recul de chargement à partir des extrémités-contrainte conduit latex et la structure en treillis de l'endoprothèse. Ce champ de déformation correspond à la phase initiale de recul stent, comme identifié par le marqueur de la croix rouge dans l'image en bas de la figure 1. La majeure souche histoire courbe d'un point spécifique de 10 étapes distinctes démontré de l'implantation du stent. L'expansion se produit ballon d'environ 10 à 12 secondes et le recul de stent de la déflation du ballon se produit entre 12 et 14 secondes.

Figure 1
Figure 1.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Le système stéréo de mesure optique de surface souche est utilisée pour mesurer les déformations locales sur la surface de déformation pour les deux en-et out-of-avion mouvements sans contact avec l'échantillon. Ce système utilise deux caméras haute vitesse optiques pour prendre des photos d'un motif aléatoire contrastant mettre sur la surface à construire des mesures précises des mouvements de chaque point, avec une grande précision de résoudre les souches de surface.

Il convient de noter que le modèle requis contrastant besoin adhère à la surface suffisamment pour fournir des mesures précises. En outre, la zone d'échantillonnage ciblé besoin être bien éclairé, sans éblouissement, pour les caméras de distinguer les mouvements de la structure contrastée. Sinon, les images capturées éblouissement va créer des régions de données vide. Deux sources de lumière, aux extrémités opposées de la cuve de latex, orientées à peu près à angles de 45 degrés par rapport à la tubulure est recommandé. Une peinture à jet plat plutôt qu'unpeinture brillante pour le modèle stochastique sera également aider à réduire l'intensité des reflets éblouissants.

Ici, nous présentons un protocole de mesures de contrainte de surface à l'aide d'un navire se moque, ce qui pourrait être utilisé pour tester la cartographie souche non uniforme sur le navire hétérogène natif. Ex vivo natif navires étude seront incubés dans une solution physiologique pour maintenir l'activité cellulaire. Le stylet à jet d'encre noir commun pourrait être utilisé pour colorer une vascularisation réel, ce qui a été utilisé sur l'artère fémorale de lapin par Squire et al 10. Ce système de mesure de surface optique souche pourrait alors saisir le mouvement de points de référence à travers la fenêtre transparente. Des mesures de contrainte de surface en utilisant ex vivo des navires indigènes avec les évaluations histologiques des vaisseaux permettront de mieux comprendre le mécanisme de blessure de l'artère stent. Les trois souches de surface tridimensionnelles démontré dans ce travail peut également être étendu pour obtenir la carte n'importe où dans la souchel'échantillon d'essai hétérogène comprenant sa surface intérieure ainsi qu'à travers l'épaisseur de la cuve à travers l'analyse numérique supplémentaire.

Le système optique stéréo présenté la mesure de surface souche est l'une des méthodes tout à fait uniques qui peuvent capter et mesurer les souches locales observées sur toute la surface sans pour autant déformer avec le spécimen et avec une grande précision, tant pour les en-et out-of-avion motions de la surface. Il a été comparé avec d'autres systèmes de mesure de contrainte telles que l'échographie intravasculaire (IVUS) d'imagerie ainsi que 11,12 essai de gonflage. Le test d'inflation traditionnelle est utile pour l'obtention de la souche moyenne le long du test conduit 11, mais il ne peut fournir les trois dimensions souche locale capturée par le système de mesure de surface optique de déformation dans ce travail. Le élastographie IVUS 12 pourrait obtenir la carte en deux dimensions souche tout au long de la section transversale du navire, et détiennent une grandepotentiel d'application clinique. Le système optique a démontré dans ce travail a son avantage unique en fournissant trois souches de surface tridimensionnelles et des déplacements sur des surfaces irrégulières, en particulier celles résultant de formes irrégulières ou des organismes non homogènes.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Pas de conflits d'intérêt déclarés.

Acknowledgements

Cette étude a été financée en partie par la subvention la NASA Nebraska espace et la National Science Foundation sous octroi n ° 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