Новая модель Ex Vivo для оценки работы эндоскопической подслизистую инъекционного материала

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

Мы разработали новую модель ex vivo , который применяется постоянное напряжение для свиного желудка образца. Это развитие стало возможным точно оценить производительность (высота и продолжительность подслизистую возвышения) различных SIMs.  Это объясняется методологией детальной установки этой новой модели.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations | Reprints and Permissions

Hirose, R., Daidoji, T., Naito, Y., Dohi, O., Yoshida, N., Yasuda, H., Konishi, H., Nakaya, T., Itoh, Y. A New Ex Vivo Model for the Evaluation of Endoscopic Submucosal Injection Material Performance. J. Vis. Exp. (140), e58029, doi:10.3791/58029 (2018).

Please note that all translations are automatically generated.

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

Abstract

Увеличение производительности подслизистую инъекционные материалы (SIMs) имеет важное значение для эндоскопической терапии раннего рака желудочно-кишечного тракта. Важно создать модель ex vivo , который можно оценить производительность SIM точно, для разработки высокопроизводительных SIMs. В нашем предыдущем исследовании мы разработали новую модель ex vivo , который может использоваться для оценки эффективности различных SIMs в деталях, применяя постоянное напряжение к концам образца. Мы также подтвердили, что предлагаемая новая модель ex vivo позволяет измерение высоты (SEH) Точная высота подслизистую единообразных условиях и детальное сравнение выступлений различных типов SIMs. Здесь мы опишем новый ex vivo модель и объяснить методологией детальной установки этой модели. Поскольку все части новой модели были легко получить, установка новой модели могут быть быстро завершены. SEH различных симы могут более точно измерить с помощью новой модели. Критическим фактором, который определяет производительность SIM могут быть определены с использованием новой модели. Скорость разработки сим резко возрастут после того, как была обнаружена фактор.

Introduction

Эндоскопической диссекции подслизистую (ESD) и эндоскопическая резекция слизистой (EMR) являются в настоящее время общие лечение на ранней стадии рака желудочно-1,2. Впрыскивать подслизистую инъекционного материала (SIM) в подслизистой является одним из наиболее важных шагов для ОУР, так и Эми процедур2,3. Подслизистую возвышенности и поддержание подслизистую фасада являются критические критерии для безопасного проведения EMR/ESD.

Хотя нормальное saline (NS) была использована как SIM с момента изобретения эндоскопической терапии4,5, гиалуронат натрия (HA) была введена в качестве лечения в последние годы6,7. HA стал широко использоваться в эндоскопические методы лечения как улучшенный SIM из-за его высокой производительности8,9,10,11. В настоящее время было проведено сравнение производительности между существующими симов, и высокой производительности симы были разработаны для выявления еще улучшенный SIM5,12,13,14, 15,16,17,18.

Ex vivo модели с помощью образца свиного желудка был использован для оценки производительности SIM, потому что оценка производительности SIM в желудочно-кишечном тракте человека является очень трудным19,20,21 , 22. Однако, эта модель обычных ex vivo чрезвычайно проста и имеет возможности для совершенствования. Воспроизведение условий ближе к человека слизистой ЖКТ даст возможность точной оценки деятельности SIM.

В нашем предыдущем исследовании мы разработали новую модель ex vivo , который может использоваться для оценки эффективности различных SIMs в деталях, применяя постоянное напряжение к концам образца. Мы также подтвердили, что предлагаемая новая модель ex vivo , позволяет точное измерение она единообразных условиях и подробное сравнение выступления различных типов SIMs23.

В этом исследовании мы представляем полный внешний вид новой модели ex vivo , и методологией детальной установки новой модели ex vivo подробно с использованием видео и цифры. Новая модель ex vivo состоит из частей, которые легко доступны и могут быть быстро настроить. Описание подробных установки методологии будет способствовать распространению новой модели.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Следующий протокол следует принципам ухода за животными университет медицины в префектуры Киото.

1. Подготовка образцов с использованием свиного желудка

Примечание: Первый шаг заключается в подготовке образцов, которые будут использоваться в модели ex vivo (рис. 1). Толщина стенок свиного желудка варьируется в различных областях желудка. Использование верхней трети свиного желудка, который довольно похож на человека желудка. Исключите неуместным образцов, где подслизистую высота не найден благодаря фиброз.

  1. Разрежьте желудка образцов на квадраты с приблизительные размеры 6 × 6 см.
  2. Хранить желудка образцы сразу при температуре-30 ° C.
  3. Оттепель замороженных желудка образцов прямо перед процедурой измерения для обеспечения единообразного измерения условий.

2. подробные установки методологии новой модели Ex Vivo

Примечание: Продлите талой образца на доске двумя разными способами. В обычных ex vivo модели исправьте образца с булавки (рис. 1A)19,20,21,22. С другой стороны в новой модели ex vivo , исправить или растянуть обоих концах образца с клипами производить постоянное напряжение (рис. 1B, C). Все части новой модели легко получить, и может быть быстро завершена установка новой модели (рис. 2). Процедура новой модели выглядит следующим образом (Рисунок 3):

  1. Подключите клип из нержавеющей стали и ключевых проволоки и S-образный крюк (рис. 3A).
  2. Подключите провода и S-образный крюк и вес (рис. 3A).
  3. Соединить крюк на другом конце провода. Натяжное устройство завершается в процессе выше (рис. 3B).
  4. Исправьте шкивы (рис. 2b) на обоих концах основания (рис. 3 c).
  5. Место пластина резиновая (6 x 6 см) в центре основания (рис. 3 c).
  6. Место желудка образца на пластина резиновая и щепотку концы образца с клип натяжного устройства.
  7. Повесьте вес через шкив (обе стороны). Таким образом постоянное напряжение может применяться для образца (рис. 4).
  8. Начать измерения SEH, потому что после установки новой модели полностью завершены (см. шаг 3 ниже).

3. Оценка производительности SIM

Примечание: В этом исследовании, мы использовали нормальное saline (NS) и 0,4% гиалуронат натрия (HA) как SIMs испытываться, и измерить SEH двух SIMs. Три независимых измерения выполняются. Полученные данные выражаются как среднее и стандартное отклонение (с.д.). Статистический анализ проводился с помощью статистического анализа программного обеспечения (GraphPad Призма 7). Мы проанализировали непрерывной переменных (SEH) с t тест Стьюдента и величины с P < 0,05 были значительными. Измерение SEH является следующим образом (рис. 5).

  1. Выполняйте обнуление точке регулировки высоты датчика, основанный на высоту до процедуры подслизистую рельефа слизистой. В деталях выполните обнуление точке регулировки, нажав на кнопку PRESET после фиксации Чертилка на высоте поверхности слизистой оболочки.
  2. Inject 2.0 мл каждого решения по горизонтали в подслизистой от края образца с помощью 2,5 мл шприц и игла 23-го калибра, для выполнения процедуры подслизистую высоты (Рисунок 5A-C).
  3. Мера SEH, быстро с помощью цифровой Штангенрейсмасы на 0, 2.5, 5, 7,5, 10, 12,5, 15, 17.5, 20, 30, 45 и 60 мин после инъекции (рис. 5 d). В деталях записи высоты, отображается на индикаторе высота при фиксации scriber к верхней части подслизистую фасада.
  4. Выполните три независимых измерений и выразить полученные результаты как среднее и стандартное отклонение.
  5. Анализ полученных данных с использованием соответствующего статистического программного обеспечения и оценить эффективность работы симы (производительность можно сравнить между каждой SIM).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Со временем в новой модели ex vivo или обычных ex vivo была измерена SEH. Значения из SEH (NS), измеренные с помощью обычных модели [НС было впрыснуто в подслизистой образца фиксированной булавками (0.0 N)] были 5,7 мм (0 мин), 3,6 мм (5 мин), 3,0 мм (10 мин) и 2,2 мм (30 мин). Таким образом значения SEH сократилось с увеличением времени впрыска пост. Аналогичный анализ проводился с помощью 0,4% ха вместо NS. Значения SEH (0,4% HA) были 6,5 мм (0 мин), 5.2 мм (5 мин), 4,8 мм (10 мин) и 4,1 мм (30 мин). Результате ответил 0,4% HA были выше, чем те из NS независимо от времени впрыска пост. ГУП (NS и 0,4% HA) получены с помощью традиционной модели (в отсутствие прикладного напряженности) выставлены относительно большие вариации (другими словами, их стандартные отклонения были высокая) (рис. 6A).

Далее, значения SEH (NS) измеряется с помощью традиционной модели [НС было впрыснуто в подслизистой образца, натянутой на постоянное напряжение (1,5 N)] были 4,8 мм (0 мин), 3,0 мм (5 мин), 2,4 мм (10 мин) и 1,8 мм (30 мин). Когда напряженность была увеличена до 3.0 N на тех же условиях, значения SEH (НС) были 4,5 мм (0 мин), 2,3 мм (5 мин), 1,5 мм (10 мин) и 1.3 мм (30 мин). SEH измеряется в разное время впрыска пост, сократилось с ростом напряженности. ГУП, полученные с помощью новых моделей выставлены небольшие вариации (другими словами, их стандартные отклонения были низкими) (Рисунок 6B, C).

Для оценки взаимосвязи между SEH и напряженности, применяется для образца, мы сравнили SEH, измеряется в различных напряженности (0.0-3.0 N). В анализе с новой моделью, SEH, полученные при напряжении 3.0 N был значительно ниже, чем SEH, полученные при напряжении 1,5 N (во всех случаях, удовлетворено условие P < 0,001). В отличие от этого, поскольку стандартных отклонений ответил, получены с помощью традиционной модели (0.0 N) были высокими, нет никакого существенного различия между ГУП, получены с помощью традиционной модели (0.0 N) и новая модель (1,5 N) (рис. 6 d, E).

Figure 1
Рисунок 1. Новая модель ex vivo и обычных ex vivo модель. В обычных ex vivo модели, свинину образца зафиксирована штифтами (A). С другой стороны в новой модели ex vivo обоих концах образца протянулись с клипами производить постоянное напряжение (B). Эта модель может быть натянута равномерно с помощью вес, и напряженность могут быть организованы, изменив вес (C). Каждой SIM было впрыснуто в подслизистой образца, ведущих к подслизистую фасада (D). Этот показатель был изменен с Хиросэ и др. 23. пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 2
Рисунок 2. Все детали, используемые для новой модели с. Новая модель ex vivo состоит из частей, которые легко доступны. Все детали, используемые для новой модели ex vivo : (a) примерно 50-300 g весов (вес может быть изменен соответствующим образом в зависимости от прикладной напряжение); (b) Исправлена типа шкив шкив диаметром 25 мм; Проволока из нержавеющей стали (c) с диаметром 0,45 мм; клип из нержавеющей стали (d) Ширина 147 мм; (e) из нержавеющей стали ключевым провод длиной 12 см; (f) нержавеющая сталь S-образный крюк; (g) запираемые нержавеющая сталь S-образный крючок. (Эта цифра была изменена с Хиросэ и др. 23). пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 3
На рисунке 3. Подробная настройка метод новой модели ex vivo . Новая модель ex vivo можно быстро настроить. (A) Подключите клип из нержавеющей стали (Рисунок 2d) и ключевых проволоки (рис. 2е) и S образный крючок (рис. 2г). Далее Подключите провод (рис. 2 c), S-образный крюк (рис. 2f) и вес (Рисунок 2a). (B) наконец, подключите крюк (рис. 2г) к другой конец проволоки (рис. 2 c). Натяжное устройство завершается в процессе выше. (C) исправьте шкивы (рис. 2b) на обоих концах основания [прямоугольные деревянные база (45 x 60 см) для сборки модели]. Далее поместите резиновые пластины (6 x 6 см) в центре базы. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 4
Рисунок 4. Полный внешний вид новой модели ex vivo . Может выполняться точное измерение SEH. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 5
Рисунок 5. Процедура измерения с использованием новой модели ex vivo . Для оценки производительности SIM, масштабы SEH измерялась цифровой Штангенрейсмасы (A). С помощью шприца 2,5 мл с иглой 23-го калибра, 2,0 мл каждого SIM было впрыснуто в подслизистой от края образца для создания подслизистую фасада (B, C). Штангенрейсмасы цифровые был использован для измерения высоты подслизистую высота (т.е., значения SEH) (D). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 6
Рисунок 6. Измерение с использованием новых или обычные модели SEH. После инъекции NS или 0,4% ха в подслизистой образца с булавки (0.0 N) (A) или растягивается на постоянное напряжение (1,5 N или 3.0 N) (B, C), SEH была измерена с помощью Штангенрейсмасы. Далее, мы сравнили величины SEH, измеряется в различных напряженности (0.0, 1,5 и 3,0 N) после подслизистую инъекции NS (D) или 0,4% ха (E). Данные выражаются как среднее ± с.д. более трех независимых экспериментов. (Эта цифра была изменена с Хиросэ и др. 23) пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Свиного желудка, используется для новой модели должны храниться в холодильнике сразу же после резекции и использоваться в течение нескольких месяцев после замораживания, так как свежесть свиной желудок имеет важное значение для измерения SEH. (Мы измеряется SEH, с использованием замороженных и замороженных желудка образцов и подтвердил, что нет никакой разницы в результат измерения SEH).

Качество желудка образцов сильно зависит от индивидуальных различий свиных желудков. Следовательно рекомендуется исключить очевидно толщиной образцов или образцов с много складок перед измерением. Кроме того некоторые особи могут быть неуместными образцы для измерения SEH благодаря фиброз. Рекомендуется исключить неуместным образцов, где подслизистую высота не найден благодаря фиброз.

Так как ЖКТ расширяется эндоскопическое лечение, некоторое напряжение применяется к слизистой ЖКТ. Было выявлено, что производительность SIM (оценивается путем измерения значения SEH) снизилась с увеличением значений напряженности, применяется к образцы. Таким образом, напряжение было важным фактором, влияющим на производительность SIM (т.е., значения SEH)23. Приложения напряжения 1,5-3,0 N может воспроизвести среду ближе для человека слизистой ЖКТ. Однако ограничение этого метода является, что оптимальное напряжение может зависеть от разницы образца, используемого для анализа.

В традиционной модели поскольку напряженность применяется к каждой особи варьируется в зависимости от степени фиксации образцов, вариации измеренных SEH большие (которые соответствуют высоким стандартных отклонений SEH). Таким образом эти высокие стандартные отклонения затрудняют для сравнения каждого SEH в деталях и выполнять статистический анализ. С другой стороны, ввиду небольших вариациях SEH, измеряется в новой модели, производительность SIM можно сравнить точно ex vivo и точный статистический анализ выполняется.

В заключение Новая модель ex vivo позволяет точное измерение SEH и детальное сравнение производительности SIM. Описания методологии подробные установки будет способствовать распространению новой модели и разработки материалов высокой производительности.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Авторы не имеют ничего сообщать.

Acknowledgments

Эта работа была поддержана Киото инновационные медицинские технологии исследования и разработки системы поддержки и программой трансляционного исследования; Стратегическое содействие для практического применения инновационных медицинских технологий (TR-спринт) из Японского агентства для медицинских исследований и развития (AMED).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
weight (153.1 g)
fixed type pulley H.H.H. MANUFACTURING VS25
stainless steel wire with a diameter of 0.45 mm Nissa Chain Cut wire Y-5
stainless steel clip of width 147 mm KOKUYO none
stainless steel key wire with a length of 12 cm Nissa Chain P-702
stainless steel S shaped hook TRUSCO NAKAYAMA TCS1.2
lockable stainless steel S-shaped hook Mizumoto Machine Mfg B2054
rectangular wooden base (45 x 60 cm) none none
rubber plate (5 x 5 cm) none none
digital height gage Mitutoyo HDS-20C
2.5-mL syringe Terumo SS-02SZ
23-gauge needle Terumo NN-2332R
MucoUp Boston Scientific none 0.4% sodium hyaluronate (HA)
saline (20 mL) Otsuka Pharmaceutical none normal saline (NS)
GraphPad Prism 7 software GraphPad Inc none

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Ono, H., et al. Endoscopic mucosal resection for treatment of early gastric cancer. Gut. 48, (2), 225-229 (2001).
  2. Conio, M., Ponchon, T., Blanchi, S., Filiberti, R. Endoscopic mucosal resection. The American journal of gastroenterology. 101, (3), 653-663 (2006).
  3. Soetikno, R. M., Gotoda, T., Nakanishi, Y., Soehendra, N. Endoscopic mucosal resection. Gastrointestinal endoscopy. 57, (4), 567-579 (2003).
  4. Iishi, H., et al. Endoscopic resection of large sessile colorectal polyps using a submucosal saline injection technique. Hepato-gastroenterology. 44, (15), 698-702 (1997).
  5. Katsinelos, P., et al. A comparative study of 50% dextrose and normal saline solution on their ability to create submucosal fluid cushions for endoscopic resection of sessile rectosigmoid polyps. Gastrointestinal endoscopy. 68, (4), 692-698 (2008).
  6. Yamamoto, H., et al. A novel method of endoscopic mucosal resection using sodium hyaluronate. Gastrointestinal endoscopy. 50, (2), 251-256 (1999).
  7. Yamamoto, H., et al. A successful single-step endoscopic resection of a 40 millimeter flat-elevated tumor in the rectum: endoscopic mucosal resection using sodium hyaluronate. Gastrointestinal endoscopy. 50, (5), 701-704 (1999).
  8. Yamamoto, H., et al. Usefulness and safety of 0.4% sodium hyaluronate solution as a submucosal fluid "cushion" in endoscopic resection for gastric neoplasms: a prospective multicenter trial. Gastrointestinal endoscopy. 67, (6), 830-839 (2008).
  9. Yamamoto, H., et al. Successful en-bloc resection of large superficial tumors in the stomach and colon using sodium hyaluronate and small-caliber-tip transparent hood. Endoscopy. 35, (8), 690-694 (2003).
  10. Kishihara, T., et al. Usefulness of sodium hyaluronate solution in colorectal endoscopic mucosal resection. Digestive endoscopy. 24, (5), 348-352 (2012).
  11. Yoshida, N., et al. Endoscopic mucosal resection with 0.13% hyaluronic acid solution for colorectal polyps less than 20 mm: a randomized controlled trial. Journal of gastroenterology and hepatology. 27, (8), 1377-1383 (2012).
  12. Uraoka, T., et al. Effectiveness of glycerol as a submucosal injection for EMR. Gastrointestinal endoscopy. 61, (6), 736-740 (2005).
  13. Conio, M., et al. Comparative performance in the porcine esophagus of different solutions used for submucosal injection. Gastrointestinal endoscopy. 56, (4), 513-516 (2002).
  14. Moss, A., Bourke, M. J., Metz, A. J. A randomized, double-blind trial of succinylated gelatin submucosal injection for endoscopic resection of large sessile polyps of the colon. The American journal of gastroenterology. 105, (11), 2375-2382 (2010).
  15. Lee, S. H., et al. A new method of EMR: submucosal injection of a fibrinogen mixture. Gastrointestinal endoscopy. 59, (2), 220-224 (2004).
  16. Hurlstone, D. P., et al. EMR using dextrose solution versus sodium hyaluronate for colorectal Paris type I and 0-II lesions: a randomized endoscopist-blinded study. Endoscopy. 40, (2), 110-114 (2008).
  17. Huai, Z. Y., Feng Xian, W., Chang Jiang, L., Xi Chen, W. Submucosal injection solution for endoscopic resection in gastrointestinal tract: a traditional and network meta-analysis. Gastroenterology research and practice. 2015, 702768 (2015).
  18. Yandrapu, H., et al. Normal saline solution versus other viscous solutions for submucosal injection during endoscopic mucosal resection: a systematic review and meta-analysis. Gastrointestinal endoscopy. (2016).
  19. Fernandez-Esparrach, G., Shaikh, S. N., Cohen, A., Ryan, M. B., Thompson, C. C. Efficacy of a reverse-phase polymer as a submucosal injection solution for EMR: a comparative study (with video). Gastrointestinal endoscopy. 69, (6), 1135-1139 (2009).
  20. Tran, R. T., Palmer, M., Tang, S. J., Abell, T. L., Yang, J. Injectable drug-eluting elastomeric polymer: a novel submucosal injection material. Gastrointestinal endoscopy. 75, (5), 1092-1097 (2012).
  21. Akagi, T., et al. Sodium alginate as an ideal submucosal injection material for endoscopic submucosal resection: preliminary experimental and clinical study. Gastrointestinal endoscopy. 74, (5), 1026-1032 (2011).
  22. Eun, S. H., et al. Effectiveness of sodium alginate as a submucosal injection material for endoscopic mucosal resection in animal. Gut and Liver. 1, (1), 27-32 (2007).
  23. Hirose, R., et al. Development of a new ex vivo model for evaluation of endoscopic submucosal injection materials performance. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. 79, 219-225 (2018).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

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

    Usage Statistics