Este estudio fue apoyado por el Instituto Nacional del Corazón, los Pulmones y la Sangre subvenciones R01-HL-77921 y -86400 (a JM Guccione).

1. Procedimiento de implante Algisyl-LVR (Ver video) <ol><li> Algisyl-LVR (LoneStar corazón, Inc. Laguna Hills, CA) es un hidrogel de alginato cálcico que consta de dos componentes. El componente de alginato de Na +-es una solución acuosa estéril con 4,6% de manitol y el componente 2 + Ca-alginato consiste en partículas insolubles en agua suspendidos en una solución de manitol al 4,6% estéril (doce y veintisiete). </li><li> El procedimiento para la colocación del implante se puede realizar utilizando cualquiera de una esternotomía estándar o una pequeña toracotomía anterior limitado en el corazón que late. La circulación extracorpórea no es necesario para el procedimiento. </li><li> Justo antes de su uso, mezcle el componente alginato de Na +-y el componente +-Ca alginato mediante la combinación de estos dos componentes en una sola jeringa para inyección intramiocárdicos (doce y treinta y tres). </li><li> Después de 2 minutos, los dos tipos diferentes de alginato se entrecruzar y formar un gel que está listo para el implante y la colocación en el miocardio a través de un injexión. </li><li> Identificar la pared libre del ventrículo izquierdo en el nivel medio-ventricular a medio camino entre el ápex del ventrículo izquierdo y la base (doce y cuarenta y cuatro) </li><li> A partir de la ranura antero-septal en el nivel medio-ventricular, inserte la aguja en un ángulo de aproximadamente 45 grados y se inyectan 0.3cc de Algisyl-LVR lentamente (0,1 ml por segundo) en un movimiento continuo (01:15). </li><li> Repetir la inyección (paso 6) en 10 a 19 sitios en una sola línea (circunferencialmente) a lo largo del nivel medio-ventricular, a partir de la ranura anteroseptal y terminando en la ranura postero-septal. El número de implantes es dictado por el tamaño del ventrículo, el espaciamiento de los implantes de aproximadamente 1 cm de separación. </li></ol> 2. La cuantificación de estrés ventricular izquierda mediante Modelamiento Matemático <ol><li> Antes de utilizar modelos matemáticos para cuantificar LV estrés de la pared, hay que ya han obtenido el eje corto y el eje largo de las imágenes de resonancia magnética (MRI) que contienen la LV de la paciente. Acquisición de estas imágenes se puede realizar utilizando el protocolo estándar de resonancia magnética (por ejemplo, Zhang et al. 20). </li><li> Digitalizar la superficie del endocardio y de la superficie epicárdica del VI de las imágenes de RM que contienen el eje corto (SA) del VI. Esto se puede hacer usando la segmentación de objetos de contorno (OSC) biblioteca que se encuentra en el MeVisLab software de libre disposición. <ol class="lalpha"><li> En nuestro laboratorio, hemos creado un programa basado en los módulos que se encuentran en la biblioteca del CSO MeVisLab para que uno simplemente &quot;contornos&quot; el límite del endocardio y el epicardio se encuentra en la vista de SA de las imágenes de RM que contienen la LV. Puntos de el epicardio y el endocardio en el espacio real en tres dimensiones (3D) a continuación, se generan automáticamente a partir de estos contornos. </li></ol></li><li> Importe los puntos 3D a partir de la etapa 2 en un software comercial, Rapidform (INUS Technology, Inc., Sunnyvale, CA), para crear superficies de la LV epicardio y el endocardio en el intercambio inicial de gráficosEspecificación del formato (IGES). Los pasos que se utilizan en la creación de estas superficies IGES en Rapidform son: <ol class="lalpha"><li> Insertar / Import. </li><li> Crear malla poligonal. </li><li> IGES superficies de salida. </li></ol></li><li> Importe las superficies IGES en el software comercial TrueGrid para crear una malla FE del VI. <ol class="lalpha"><li> Llenar el espacio entre la superficie endocárdica y epicárdica con la unidad de ladrillo trilineal de ocho nodos. En general, una malla que contiene alrededor de 3000 elementos con 3 elementos a través del grosor de la pared es suficiente para modelar el LV 21. </li><li> Una vez que esto se ha completado, exportar la malla como una plataforma de entrada para el solucionador FE LS-DYNA (LSTC, Livermore, CA). Más detalles de este proceso se pueden encontrar en Guccione et al. 23. </li></ol></li><li> Asignar las direcciones miofibra utilizando nuestro software in-house &quot;Closer&quot;, que modifica la cubierta de entrada exportado de TrueGrid. Más cerca asigna la dirección de miofibras en cada elemento como un vecTor que es paralelo al plano tangente epicárdica local. Este vector está orientado en un ángulo medido con respecto a la dirección circunferencial local. En LV humana, este ángulo está ajustado para variar linealmente a través del espesor de la pared de -60 ° en el epicardio a 60 ° en el endocardio 23. </li><li> Escribe las condiciones de contorno y asignar el modelo de material del miocardio a los elementos en la cubierta de entrada de la etapa 5. <ol class="lalpha"><li> Imponer desplazamientos nodales en la base LV con la palabra clave &quot;SPC&quot; en LS-DYNA. Los nodos en el anillo de epicárdica-basales son fijos y el resto de los nodos en la base LV se ven obligados a moverse sólo en el plano basal. </li><li> Asignar una ley constitutiva o de la relación esfuerzo-deformación se describe anteriormente (véase &quot;Introducción&quot;) a todos los elementos usando la palabra clave &quot;MAT&quot; con la identidad material de 128 en LS-DYNA. </li><li> Definir las superficies elementales que componen el endocardio e imponer condiciones de frontera de presión con la palabra clave &quot;LOAD_SEGMENTOS &quot;. </li><li> Definir una curva de carga de presión-tiempo usando la palabra clave &quot;DEFINE_CURVE&quot;. <ol class="lroman"><li> Para simular el final de la diástole, recetar una presión que aumenta rápidamente con el tiempo a una presión de fin de diástole prescrito (EDP) de 20 mmHg. La presión se mantuvo constante a EDP y tiempo suficiente después se deja para el LV para alcanzar el estado estacionario. </li><li> Para simular el final de la sístole, recetar una presión que aumenta rápidamente con el tiempo desde el estado final de la diástole hasta una presión de fin de sístole prescrito (ESP) se consigue de 125mmHg. La presión se mantuvo constante a ESP y tiempo suficiente después se deja para el LV para alcanzar el estado estacionario. </li></ol></li></ol></li><li> Importe de la cubierta de entrada completado en el FE solver comercial LS-DYNA para calcular las tensiones de la pared ventricular y el volumen de la cavidad del VI al final de la diástole y al final de la sístole. </li><li> Ajustar los parámetros de los materiales que reflejan la rigidez pasiva y la contractilidad del miocardio sinhasta que el volumen de la cavidad del VI calculada coincide con el volumen de la RM-medido al final de la diástole y fin de sístole. </li></ol>

<ol>
	<li>Yin, F. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ventricular+wall+stress.">Ventricular wall stress.</a> Circ. Res. 49 (4), 829-842 (1981).</li><li>Grossman, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cardiac+hypertrophy:+useful+adaptation+or+pathologic+process.">Cardiac hypertrophy: useful adaptation or pathologic process.</a> Am. J. Med. 69 (4), 576-584 (1980).</li><li>Swynghedauw, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+and+functional+adaptation+of+contractile+proteins+in+cardiac+and+skeletal+muscles.">Development and functional adaptation of contractile proteins in cardiac and skeletal muscles.</a> Physiol. Rev. 66 (3), 710-771 (1986).</li><li>Komuro, I., Kurabayashi, M., Takaku, F., Yazaki, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Expression+ofcellular+oncogenes+in+the+myocardium+during+the+developmental+stage+and+pressure-overloaded+hypertrophy+of+the+rat+heart.">Expression ofcellular oncogenes in the myocardium during the developmental stage and pressure-overloaded hypertrophy of the rat heart.</a> Circ. Res. 62 (6), 1075-1079 (1988).</li><li>Schunkert, H., Dzau, V. J., Tang, S. S., Hirsch, A. T., Apstein, C. S., Lorell, B. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Increased+rat+cardiac+angiotensin+converting+enzyme+activity+and+mRNA+expression+in+pressure+overload+left+ventricular+hypertrophy:+effect+on+coronary+resistance,+contractility,+and+relaxation.">Increased rat cardiac angiotensin converting enzyme activity and mRNA expression in pressure overload left ventricular hypertrophy: effect on coronary resistance, contractility, and relaxation.</a> J. Clin. Invest. 86 (6), 913-920 (1990).</li><li>Aikawa, Y., Rohde, L., Plehn, J., Greaves, S. C., Menapace, F., Arnold, M. O., Rouleau, J. L., Pfeffer, M. A., Lee, R. T., Solomon, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regional+wall+stress+predicts+ventricular+remodeling+after+anteroseptal+myocardial+infarction+in+the+Healing+and+Early+Afterload+Reducing+Trial+(HEART):+an+echocardiography-based+structural+analysis.">Regional wall stress predicts ventricular remodeling after anteroseptal myocardial infarction in the Healing and Early Afterload Reducing Trial (HEART): an echocardiography-based structural analysis.</a> Am. Heart J. 141 (2), 234-242 (2001).</li><li>Hung, C. L., Verman, A., Uno, H., Shin, S. H., Bourgoun, M., Hassanein, A. H., McMurray, J. J., Velazquez, E. J., Kober, L., Pfeffer, M. A., Solomon, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=VALIANT+investigators.+Longitudinal+and+Circumferential+Strain+Rate,+Left+Ventricular+Remodeling,+and+Prognosis+After+Myocardial+Infarction.">VALIANT investigators. Longitudinal and Circumferential Strain Rate, Left Ventricular Remodeling, and Prognosis After Myocardial Infarction.</a> J. Am. Coll. Cardiol. 56 (22), 1812-1822 (2010).</li><li>Mann, D. L., Acker, M. A., Jessup, M., Sabbah, H. N., Starling, R. C., Kubo, S. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clinical+evaluation+of+the+CorCap+Cardiac+support+device+in+patients+with+dilated+cardiomyopathy.">Clinical evaluation of the CorCap Cardiac support device in patients with dilated cardiomyopathy.</a> Ann. Thorac. Surg. 84 (4), 1226-1235 (2007).</li><li>Grossi, E. A., Patel, N., Woo, J. Y., Goldberg, J. D., Schwartz, C. F., Subramanian, V., Feldman, T., Bourge, R., Baumgartner, N., Genco, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=for+the+RESTOR-MV+Study+Group.+Outcomes+of+the+RESTOR-MV+trial+(randomized+evaluation+of+a+surgical+treatment+for+off-pump+repair+of+the+mitral+valve).">for the RESTOR-MV Study Group. Outcomes of the RESTOR-MV trial (randomized evaluation of a surgical treatment for off-pump repair of the mitral valve).</a> J. Am. Coll. Cardiol. 56 (24), 1984-1993 (2010).</li><li>Athanasuleas, C. L., Stanley, A. W. H., Buckberg, G. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Restoration+of+contractile+function+in+the+enlarged+left+ventricle+by+exclusion+of+remodeled+akinetic+anterior+segment:+surgical+strategy,+myocardial+protection+and+angiographic+results.">Restoration of contractile function in the enlarged left ventricle by exclusion of remodeled akinetic anterior segment: surgical strategy, myocardial protection and angiographic results.</a> J. Card. Surg. 13 (6), 418-428 (1998).</li><li>Jones, R. H., Velazquez, E. J., Michler, R. E., Sopko, G., Oh, J. K., O'Connor, C. M., Hill, J. A., Menicanti, L., Sadowski, Z., Desvigne-Nickens, P., Rouleau, J. L., Lee, K. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=STICH+Hypothesis+2+Investigators.+Coronary+bypass+surgery+with+or+without+surgical+ventricular+reconstruction.">STICH Hypothesis 2 Investigators. Coronary bypass surgery with or without surgical ventricular reconstruction.</a> N. Engl. J. Med. 360 (17), 1705-1717 (2009).</li><li>Buckberg, G. D., Athanasuleas, C. L., Wechsler, A. S., Beyersdorf, F., Conte, J. V., Strobeck, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+STICH+trial+unravelled.">The STICH trial unravelled.</a> Eur. J. Heart Fail. 12 (10), 1024-1027 (2010).</li><li>Sabbah, H. N., Wang, M., Jiang, A., Ilsar, I., Sabbah, M. S., Helgerson, S., Peterson, R., Tarazona, N., Lee, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Circumferential+mid-ventricular+intramyocardial+injections+of+alginate+hydrogel+improve+left+ventricular+function+and+prevent+progressive+remodeling+in+dogs+with+chronic+heart+failure.">Circumferential mid-ventricular intramyocardial injections of alginate hydrogel improve left ventricular function and prevent progressive remodeling in dogs with chronic heart failure.</a> Circulation. 120, S912 .</li><li>Yu, J., Christman, K. L., Chin, E., Sievers, R. E., Saeed, M., Lee, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Restoration+of+left+ventricular+geometry+and+improvement+of+left+ventricular+function+in+a+rodent+model+of+chronic+ischemic+cardiomyopathy.">Restoration of left ventricular geometry and improvement of left ventricular function in a rodent model of chronic ischemic cardiomyopathy.</a> J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 137 (1), 180-187 (2009).</li><li>Lee, R. J., Hinson, A., Helgerson, S., Bauerschmitt, R., Sabbah, H. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polymer-based+restoration+of+left+ventricular+mechanics.">Polymer-based restoration of left ventricular mechanics.</a> Cell Transplant. 22 (3), 529-533 (2013).</li><li>Huisman, R. M., Elzinga, G., Westerhof, N., Sipkema, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+left+ventricular+wall+stress.">Measurement of left ventricular wall stress.</a> Cardiovasc. Res. 14 (3), 142-153 (1980).</li><li>Zhang, Z., Tendulkar, A., Sun, K., Saloner, D. A., Wallace, A. W., Ge, L., Guccione, J. M., Ratcliffe, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+the+Young-Laplace+law+and+finite+element+based+calculation+of+ventricular+wall+stress:+implications+for+post+infarct+and+surgical+ventricular+remodeling.">Comparison of the Young-Laplace law and finite element based calculation of ventricular wall stress: implications for post infarct and surgical ventricular remodeling.</a> Ann. Thorac. Surg. 91 (1), 150-156 (2011).</li><li>Guccione, J. M., McCulloch, A. D., Waldman, L. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Passive+material+properties+of+intact+ventricular+myocardium+determined+from+a+cylindrical+model.">Passive material properties of intact ventricular myocardium determined from a cylindrical model.</a> J. Biomech. Eng. 113 (1), 42-55 (1991).</li><li>Guccione, J. M., Waldman, L. K., McCulloch, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanics+of+active+contraction+in+cardiac+muscle:+Part+II--Cylindrical+models+of+the+systolic+left+ventricle.">Mechanics of active contraction in cardiac muscle: Part II--Cylindrical models of the systolic left ventricle.</a> J. Biomech. Eng. 115 (1), 82-90 (1993).</li><li>Zhang, P., Guccione, J. M., Nicholas, S. I., Walker, J. C., Crawford, P. C., Shamal, A., Acevedo-Bolton, G., Guttman, M. A., Ozturk, C., McVeigh, E. R., Saloner, D. A., Wallace, A. W., Ratcliffe, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Endoventricular+patch+plasty+for+dyskinetic+anteroapical+left+ventricular+aneurysm+increases+systolic+circumferential+shortening+in+sheep.">Endoventricular patch plasty for dyskinetic anteroapical left ventricular aneurysm increases systolic circumferential shortening in sheep.</a> J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 134 (4), 1017-1024 (2007).</li><li>Wenk, J. F., Klepach, D., Lee, L. C., Zhang, Z., Ge, L., Tseng, E. E., Martin, A., Kozerke, S., Gorman, J. H. 3. r. d., Gorman, R. C., Guccione, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=First+evidence+of+depressed+contractility+in+the+border+zone+of+a+human+myocardial+infarction.">First evidence of depressed contractility in the border zone of a human myocardial infarction.</a> Ann. Thorac. Surg. 93 (4), 1188-1193 (2012).</li><li>Guccione, J. M., Kassab, G. S., Ratcliffe, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Computational cardiovascular mechanics: modeling and applications in heart failure. , (2010).</li><li>Streeter, D. D., Spotnitz, H. M., Patel, D. P., Ross, J., Sonnenblick, E. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fiber+Orientation+in+the+Canine+Left+Ventricle+during+Diastole+and+Systole.">Fiber Orientation in the Canine Left Ventricle during Diastole and Systole.</a> Circ. Res. 24 (3), 339-347 (1969).</li></ol>

Sr. Hinson es un empleado de LoneStar Heart, Inc.

Terapia de inyección Algisyl LVR- La inyección de material en la pared libre del VI para reducir la tensión de la pared ventricular es un nuevo tratamiento diseñado para pacientes con miocardiopatía dilatada. Este tratamiento ha demostrado una gran promesa en los estudios preclínicos y clínicos 15. Un estudio aleatorizado y controlado para evaluar este tratamiento como método de LV aumento de los pacientes con insuficiencia cardíaca grave (aumento-HF) está en marcha desde febrero de 2012. Varias iteraciones del producto se están desarrollando que se dirigen a diferentes segmentos del médico y las necesidades clínicas. En la versión quirúrgica producto para los cirujanos cardiotorácicos, el alginato se entrega en una jeringa estándar y el sistema de aguja diseñado a medida para los cirujanos para realizar las inyecciones a través de una pequeña incisión quirúrgica en el pecho (toracotomía mínima). El procedimiento de implante se realiza en un corazón que late. Las propiedades físicas del alginato hydRogel tras la inyección en el miocardio son similares a la del miocardio diastólica, y se convierten en un implante permanente. Se espera que la duración de todo el procedimiento operativo para ser menos de 60 minutos en la mayoría de los casos, limitar la exposición del paciente a un tiempo mínimo anestesia. Una segunda versión del producto que puede ofrecer a los pacientes con insuficiencia cardiaca de un procedimiento que puede ser realizado por cardiólogos intervencionistas y, en algunos casos aislados, otros especialistas en el laboratorio de cardiología no invasiva o híbridos. También permitiría que los efectos agudos a estudiar. La cuantificación de la tensión ventricular izquierda utilizando modelos matemáticos El método de uso de modelos matemáticos con el método de FE es actualmente la única manera de cuantificar con precisión in vivo el estrés de la pared regional en los ventrículos. La combinación de modelos matemáticos con la imagen médica como la resonancia magnética permite a uno calcule in vivo de estrés de la pared regional ven específica del pacientetricles a fin de ayudar a entender el estado funcional de los ventrículos y cuantificar los efectos de la mecánica del tratamiento de la inyección en los pacientes. Aunque hemos tratado a la LV como un material homogéneo aquí, este método puede ser (y ha sido) ampliado para cuantificar in vivo tensión de la pared ventricular en los ventrículos no homogéneos, en particular, cuando el infarto de miocardio está presente. En tales casos, los límites del infarto y su BorderZone adyacente tienen que ser identificados a partir de resonancia magnética utilizando gadolinio como agente de contraste. Estos límites se importan en TrueGrid para crear elementos que puramente residen dentro de cada región distinta, a saber, el infarto, la BorderZone y la región remota. Parámetros de los materiales que reflejan los cambios patológicos en cada región se pueden asignar a través de los respectivos elementos de LS-DYNA. Estos parámetros se han encontrado en un paciente con un infarto de miocardio usando in vivo cepa infarto de medida a partir de resonancia magnética etiquetado21. Los pacientes que requieren revascularización quirúrgica a menudo experimentan fibrilación auricular durante el periodo post-operatorio, que se asocia con muy mala calidad de los datos de resonancia magnética etiquetados. Tales pacientes también requieren unos pocos días para recuperarse de la cirugía. Por lo tanto, la ecocardiografía 3D y moteado de seguimiento puede ser una modalidad de imagen más apropiado y la técnica de medición de la deformación miocárdica que la tagged MRI para estudiar los efectos agudos de los procedimientos quirúrgicos. Por último, se utilizó el software comercial Rapidform, TrueGrid y LS-DYNA en el proceso de generación de modelos matemáticos específicos para cada paciente de los ventrículos, porque hemos encontrado que son generalmente eficaces en el cumplimiento de sus respectivas tareas. Sin embargo, otro software está disponible, como Cubit (FE para la generación de mallas) y Abaqus (un solucionador FE), que también puede ser adecuado para la creación de modelos matemáticos de los ventrículos.

Reducción de la tensión de la pared ventricular se considera una piedra angular en el tratamiento de la insuficiencia cardíaca 1. En su forma más simple dada por la ley de Laplace, tensión de la pared ventricular es directamente proporcional al diámetro del ventrículo y la presión ventricular, y es inversamente proporcional al espesor de la pared del ventrículo. La opinión generalizada es que el aumento de tensión de la pared ventricular es responsable del proceso de remodelado adverso en el que los ventrículos se vuelven progresivamente más dilatados, que finalmente llevan a la insuficiencia cardíaca 2. Los estudios clínicos y en animales han demostrado que el aumento de tensión de la pared induce cambios en las proteínas, la síntesis de elemento contráctil y la expresión génica que apoyan el proceso de remodelación 3,4,5. El aumento del estrés de pared también se ha demostrado ser un predictor independiente de la posterior remodelación del VI 6,7. Muchos de los tratamientos quirúrgicos y nuevos dispositivos han sido desarrollados con acentral objetivo de reducir la tensión de la pared ventricular, en un intento de prevenir y revertir la progresión de la insuficiencia cardiaca en pacientes 8,9,10. Aunque estos tratamientos tienen el mismo objetivo, logran de manera diferente. Por ejemplo, el procedimiento de reducción ventricular quirúrgica 10 tiene por objeto reducir la tensión de la pared ventricular mediante la reducción quirúrgica del tamaño de un ventrículo izquierdo dilatado, pero su resultado es un tema de controversia 11,12. Recientemente, la inyección de un material biocompatible, Algisyl-LVR, en el ventrículo izquierdo como un tratamiento para la miocardiopatía dilatada se ha ganado considerable atención en la comunidad médica. Este tratamiento ha demostrado ser eficaz para prevenir o incluso revertir la progresión de la insuficiencia cardíaca en los estudios en animales 13,14 y, más recientemente, en un ensayo clínico en humanos 15. Contrariamente a otros dispositivos, este tratamiento busca reducir la tensión de la pared ventricular por el material de inyección enla pared del ventrículo izquierdo para espesar. El conocimiento detallado de la tensión de la pared ventricular, sobre todo en los seres humanos, sin embargo, sigue siendo difícil de alcanzar. Esta falta de conocimiento se debe principalmente a las fuerzas o tensiones no se pueden medir directamente en los ventrículos intacta 16. Aunque las ecuaciones analíticas de forma cerrada, como la ley de Laplace pueden estimar izquierda tensión de la pared ventricular, que se desarrollaron sobre la base de supuestos restrictivos que incluyen eje de simetría de la LV, isotropía y homogeneidad de material dentro de la LV. Debido a estos factores, la predicción de la tensión de la pared ventricular en LV real utilizando la ley de Laplace es imprecisa 17. Para eliminar estas restricciones y para obtener una predicción más precisa de la tensión de la pared ventricular, el modelado matemático utilizando el método de elementos finitos (FE) con la geometría ventricular específica del paciente debe ser utilizado en lugar de la ley de Laplace simplificado 17. El método FE es un numérico técnica que se utiliza con frecuencia para resolver un conjunto de ecuaciones diferenciales parciales (PDE) describen un problema de contorno. Este método es particularmente útil cuando una solución de forma cerrada es difícil o no se puede obtener analíticamente. En el contexto de un modelo LV matemático utilizado para cuantificar la tensión de la pared ventricular, el conjunto de las PDE son las ecuaciones de gobierno de equilibrio mecánico (equilibrio del momento lineal) que describen el movimiento del LV cuando se aplica presión o carga en la superficie endocárdica del ventrículo izquierdo. Cuando se utiliza el método de FE, de la pared del VI se divide en interconectados sub-dominios o elementos (por lo general hexaedro con 8 nodos de esquina) que se deforman de acuerdo con una relación de tensión-deformación prescrito del miocardio. Relaciones tensión-deformación que describen una gran deformación del VI durante el llenado pasivo en diástole y durante la contracción activa en la sístole se han validado previamente en estudios con animales grandes. La LV es el modeloa ser de aproximadamente tres veces más rígido en la dirección de miofibras que en direcciones perpendiculares a la dirección de miofibras durante la diástole 18. Contracción activa durante la sístole se modela mediante el aumento de la rigidez de la LV a lo largo de la dirección de miofibras. Este aumento de la rigidez es una función del tiempo y depende de variables determinadas experimentalmente tales como la concentración de calcio intracelular y la longitud del sarcómero 19. Usando esta relación tensión-deformación prescrita del miocardio, el método de FE calcula las nuevas posiciones nodales sobre la base de carga (s) aplicada a la LV. Una vez que se calculan las nuevas posiciones nodales, la cepa resultante (una medida de la deformación) y el estrés se pueden determinar en cada elemento para producir la cepa y la distribución de tensiones dentro de la LV. A continuación, presentamos los pasos necesarios para implantar Algisyl-LVR en los pacientes y crear la correspondiente LV específica del pacientemodelos matemáticos antes y después del tratamiento para cuantificar el estrés de la pared del ventrículo izquierdo.

<table border="1">
 <tbody>
 <tr>
 <td></td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td>REGENTS</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Na+-Alginate </td>
 <td>LoneStar Heart, Inc</td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Ca2+-Alginate </td>
 <td>LoneStar Heart, Inc</td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td></td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td>EQUIPMENT</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>MevisLab</td>
 <td>Mevis Medical Solution</td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>TrueGrid</td>
 <td>XYZ Scientific Application, Inc</td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Rapidform</td>
 <td>Inus Technology, Inc</td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>LS-Dyna</td>
 <td>Livermore Software Technology Corporation</td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 </tbody>
</table>

reduction in left ventricular wall stress and improvement in function in failing hearts using algisyl-lvr

La inyección de Algisyl-LVR, un tratamiento en fase de desarrollo clínico, está destinado a tratar a los pacientes con miocardiopatía dilatada. Este tratamiento fue utilizado recientemente para la primera vez en los pacientes con insuficiencia cardiaca sintomática. En todos los casos, la función cardíaca del ventrículo izquierdo (VI) mejoró significativamente, tal como se manifiesta por la reducción constante del volumen del VI y el estrés de la pared. A continuación se describe el procedimiento de tratamiento novedoso y los métodos utilizados para cuantificar sus efectos sobre el estrés y la función LV pared. Algisyl-LVR es un gel de biopolímero que consiste en Na +-alginato y Ca 2 +-alginato. El procedimiento de tratamiento se llevó a cabo mediante la mezcla de estos dos componentes y, a continuación combinarlos en una jeringa para inyecciones intramiocárdicas. Esta mezcla se inyectó en 10 a 19 ubicaciones a mitad de camino entre la base y el ápice de la pared libre del VI en los pacientes. Imágenes por resonancia magnética (MRI), juntocon modelos matemáticos, se utilizó para cuantificar los efectos de este tratamiento en los pacientes antes del tratamiento y en varios puntos de tiempo durante la recuperación. Las superficies epicardio y endocardio se digitalizaron primera de las imágenes de RM para reconstruir la geometría del VI al final de la sístole y al final de la diástole. Volúmenes cavidad ventricular izquierda se midieron luego a partir de estas superficies reconstruidas. Modelos matemáticos de la LV fueron creados a partir de estas superficies RM-reconstruidas para calcular el estrés miofibra regional. Se construyó Cada modelo LV de manera que 1) se deforma de acuerdo con una relación de tensión-deformación previamente validado del miocardio, y 2) el volumen de la cavidad LV a partir de estos modelos predijo coincide con el volumen RM-medido correspondiente al final de la diástole y el final de la sístole . De llenado diastólico fue simulado mediante la carga de la superficie endocárdica del VI con una presión diastólica final prescrita. Contracción sistólica fue simulado por al mismo tiempo la carga del extremosuperficie de miocardio con una presión de fin de sístole prescrito y la adición de contracción activa en la dirección miofibrilar. Estrés miofibras regional al final de la diástole y la sístole final se calcula a partir de la LV deformada sobre la base de la relación tensión-deformación.

La inyección de Algisyl-LVR en la pared libre del VI se espesa y continua reduce el tamaño de la LV con el tiempo. El engrosamiento de la pared del VI y la reducción en el tamaño de la LV es evidente en la resonancia magnética de la LV en un paciente al final de la sístole, antes y 6 meses después de recibir Algisyl-LVR (Figura 1). La Figura 2 muestra el resultado de cada paso que participan en la cuantificación de la izquierda de la tensión de la pared ventricular. En la figura 2a, los bordes epicárdicos y endocardial fueron identificados a partir de un eje corto del VI en el MRI y contorneada MeVisLab usando. El resultante IGES superficie endocárdica (azul) y la superficie epicárdica (rojo) creado a partir de Rapidform utilizando los puntos de contorno se muestran en la Figura 2b. Después de esto, el espacio entre las superficies endocárdico y epicárdico se llenó con unidad de ladrillo trilineal 8-noded usando TrueGrid (Figura 2c </strOng&gt;). Vectores que definen la dirección miofibrilar en cada elemento fueron calculados con Closer. Estos vectores se muestran como flechas negras en la Figura 2d y un trozo de la pared del ventrículo izquierdo (azul) muestra la variación de la dirección miofibra través de la pared del VI, como se describe anteriormente. En la Figura 2e, las condiciones de contorno, a saber, la presión y el desplazamiento nodal impuestas en el LV se muestran. La presión aplicada se muestra como flechas que apuntan hacia la pared endocárdica. Los nodos en el anillo de epicárdica-basal (que se muestra en forma de esferas) se vieron limitados de movimiento en todas las direcciones, mientras que el resto de los nodos basales (mostrados como cubos) se obligado a moverse sólo en el plano basal (Figura 2e). Por último, la figura 2f muestra la tensión de la pared ventricular computarizada en la dirección de las miofibras en el final de la diástole de un paciente antes del tratamiento. Es obvio a partir de la figura que las tensiones elevadas se encuentran en el endocardio y en regiones donde elPared del VI es delgada. <img src="/files/ftp_upload/50096/50096fig1.jpg" alt="Figura 1" fo:content-width="4.5in" fo:src="/files/ftp_upload/50096/50096fig1highres.jpg"/> Figura 1. Efectos de Algisyl en LV del paciente (indicado por la flecha) después de 6 meses, como se ve en las imágenes de resonancia magnética. Las imágenes muestran que la LV se ha reducido y el espesor de la pared se ha incrementado después de 6 meses. <img src="/files/ftp_upload/50096/50096fig2.jpg" alt="La figura 2" fo:content-width="4.71in" fo:src="/files/ftp_upload/50096/50096fig2highres.jpg" /> Figura 2. Pasos a seguir para la cuantificación de la tensión de la pared ventricular izquierda. (A) La digitalización de las imágenes de RM. (B) La creación de superficies IGES. (C) La creación de la FE de la malla. (D) Asignación de la orientación miofibrilar. (E)La imposición de las condiciones de contorno. (F) Cálculo de la tensión de la pared ventricular (en la imagen al final de la diástole). Consulte la explicación en el texto.

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Reduction in Left Ventricular Wall Stress and Improvement in Function in Failing Hearts using Algisyl-LVR

En este artículo se describe los procedimientos para la implantación de un nuevo hidrogel en su defecto corazones y cuantificar su efecto en la tensión de la pared ventricular izquierda y función. Estos procedimientos se han aplicado con éxito en perros y seres humanos.

Reducción del estrés de la pared del ventrículo izquierdo y la mejoría de la función en su defecto corazones con Algisyl LVR-

Injection of  Algisyl-LVR, a treatment under clinical development, is intended to treat  patients with dilated cardiomyopathy. This treatment was recently ...

reduction-left-ventricular-wall-stress-improvement-function-failing

Research

JoVE Journal

Medicine

24.1K vistas.  UCSF/VA Medical Center. En este artículo se describe los procedimientos para la implantación de un nuevo hidrogel en su defecto corazones y cuantificar su efecto en la tensión de la pared ventricular izquierda y función. Estos procedimientos se han aplicado con éxito en perros y seres humanos.

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Assessment of Cardiac Function and Energetics in Isolated Mouse Hearts Using 31P NMR Spectroscopy

Bioengineered mouse models have become powerful research tools in determining causal relationships between molecular alterations and models of cardiovascular disease. Although molecular biology is necessary in identifying key changes in the signaling pathway, it is not a surrogate for functional significance. While physiology can provide answers to the question of function, combining physiology with biochemical assessment of metabolites in the intact, beating heart allows for a complete picture of cardiac function and energetics. For years, our laboratory has utilized isolated heart perfusions combined with nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy to accomplish this task. Left ventricular function is assessed by Langendorff-mode isolated heart perfusions while cardiac energetics is measured by performing 31P magnetic resonance spectroscopy of the perfused hearts. With these techniques, indices of cardiac function in combination with levels of phosphocreatine and ATP can be measured simultaneously in beating hearts. Furthermore, these parameters can be monitored while physiologic or pathologic stressors are instituted. For example, ischemia/reperfusion or high workload challenge protocols can be adopted. The use of aortic banding or other models of cardiac pathology are apt as well. Regardless of the variants within the protocol, the functional and energetic significance of molecular modifications of transgenic mouse models can be adequately described, leading to new insights into the associated enzymatic and metabolic pathways. Therefore, 31P NMR spectroscopy in the isolated perfused heart is a valuable research technique in animal models of cardiovascular disease.

Assessment of Cardiac Function and Energetics in Isolated Mouse Hearts Using 31P NMR Spectroscopy

Langendorff-mode isolated heart perfusion, in conjunction with 31P NMR spectroscopy, combines the fields of biochemistry and physiology into one experiment. The protocol allows for the dynamic measurement of high energy phosphate content and turnover in the heart while concurrently monitoring physiologic function. When performed correctly, this is a valuable technique in the assessment of cardiac energetics.

Evaluación de la función cardiaca y Energética en los corazones de ratón aislado utilizando 31 P espectroscopía de RMN

Bioengineered mouse models have become powerful research tools in determining causal relationships between molecular alterations and models of ...

Investigación

Medicina

Carotid Artery Infusions for Pharmacokinetic and Pharmacodynamic Analysis of Taxanes in Mice

When proposing the use of a drug, drug combination, or drug delivery into a novel system, one must assess the pharmacokinetics of the drug in the study model. As the use of mouse models are often a vital step in preclinical drug discovery and drug development1-8, it is necessary to design a system to introduce drugs into mice in a uniform, reproducible manner. Ideally, the system should permit the collection of blood samples at regular intervals over a set time course. The ability to measure drug concentrations by mass-spectrometry, has allowed investigators to follow the changes in plasma drug levels over time in individual mice1, 9, 10. In this study, paclitaxel was introduced into transgenic mice as a continuous arterial infusion over three hours, while blood samples were simultaneously taken by retro-orbital bleeds at set time points. Carotid artery infusions are a potential alternative to jugular vein infusions, when factors such as mammary tumors or other obstructions make jugular infusions impractical. Using this technique, paclitaxel concentrations in plasma and tissue achieved similar levels as compared to jugular infusion. In this tutorial, we will demonstrate how to successfully catheterize the carotid artery by preparing an optimized catheter for the individual mouse model, then show how to insert and secure the catheter into the mouse carotid artery, thread the end of the catheter out through the back of the mouse&#8217;s neck, and hook the mouse to a pump to deliver a controlled rate of drug influx. Multiple low volume retro-orbital bleeds allow for analysis of plasma drug concentrations over time.

This method was developed with the goal of delivering a steady drug solution via the carotid artery, to assess the pharmacokinetics of novel drugs in mouse models.

Infusiones de la arteria carótida para farmacocinéticas y farmacodinámicas Análisis de taxanos en ratones

When proposing the use of a drug, drug combination, or drug delivery into a novel system, one must assess the pharmacokinetics of the drug in the study ...

Chronic Thromboembolic Pulmonary Hypertension and Assessment of Right Ventricular Function in the Piglet

An original piglet model of Chronic Thromboembolic Pulmonary Hypertension (CTEPH) associated with chronic Right Ventricular (RV) dysfunction is described. Pulmonary Hypertension (PH) was induced in 3-week-old piglets by a progressive obstruction of the pulmonary vascular bed. A ligation of the left Pulmonary Artery (PA) was performed first through a mini-thoracotomy. Second, weekly embolizations of the right lower pulmonary lobe were done under fluoroscopic guidance with n-butyl-2-cyanoacrylate during 5 weeks. Mean Pulmonary Arterial Pressure (mPAP) measured by ritght heart catheterism, increased progressively, as well as Right Atrial pressure and Pulmonary Vascular Resistances (PVR) after 5 weeks compared to sham animals. Right Ventricular (RV) structural and functional remodeling were assessed by transthoracic echocardiography (RV diameters, RV wall thickness, RV systolic function). RV elastance and RV-pulmonary coupling were assessed by Pressure-Volume Loops (PVL) analysis with conductance method. Histologic study of the lung and the right ventricle were also performed. Molecular analyses on RV fresh tissues could be performed through repeated transcutaneous endomyocardial biopsies. Pulmonary microvascular disease in obstructed and unobstructed territories was studied from lung biopsies using molecular analyses and pathology. Furthermore, the reliability and the reproducibility was associated with a range of PH severity in animals. Most aspects of the human CTEPH disease were reproduced in this model, which allows new perspectives for the understanding of the underlying mechanisms (mitochondria, inflammation) and new therapeutic approaches (targeted, cellular or gene therapies) of the overloaded right ventricle but also pulmonary microvascular disease.

Chronic Thromboembolic Pulmonary Hypertension (CTEPH) and Right Ventricular (RV) dysfunction were induced in piglets by progressive obstruction of the pulmonary arteries. Consequences were remarkably similar to those observed in CTEPH patients. This animal model would be a very useful tool for pathophysiology and therapeutic experiments on CTEPH and RV failure.

Hipertensión pulmonar tromboembólica crónica y Evaluación de la función ventricular derecha en el Piglet

An original piglet model of Chronic Thromboembolic Pulmonary Hypertension (CTEPH) associated with chronic Right Ventricular (RV) dysfunction is described. ...

A Method for Quantifying Upper Limb Performance in Daily Life Using Accelerometers

A key reason for referral to rehabilitation services after stroke and other neurological conditions is to improve one's ability to function in daily life. It has become important to measure a person's activities in daily life, and not just measure their capacity for activity in the structured environment of a clinic or laboratory. A wearable sensor that is now enabling measurement of daily movement is the accelerometer. Accelerometers are commercially-available devices resembling large wrist watches that can be worn throughout the day. Data from accelerometers can quantify how the limbs are engaged to perform activities in peoples' homes and communities. This report describes a methodology to collect accelerometry data and turn it into clinically-relevant information. First, data are collected by having the participant wear two accelerometers (one on each wrist) for 24 h or longer. The accelerometry data are then downloaded and processed to produce four different variables that describe key aspects of upper limb activity in daily life: hours of use, use ratio, magnitude ratio, and the bilateral magnitude. Density plots can be constructed that visually represent the data from the 24 h wearing period. The variables and their resultant density plots are highly consistent in neurologically-intact, community-dwelling adults. This striking consistency makes them a useful tool for determining if upper limb daily performance is different from normal. This methodology is appropriate for research studies investigating upper limb dysfunction and interventions designed to improve upper limb performance in daily life in people with stroke and other patient populations. Because of its relative simplicity, it may not be long before it is also incorporated in clinical neurorehabilitation practice.

This protocol describes a method to quantify upper limb performance in daily life using wrist-worn accelerometers.

Un método para cuantificar Rendimiento de las extremidades superiores en la Vida Diaria El uso de acelerómetros

A key reason for referral to rehabilitation services after stroke and other neurological conditions is to improve one's ability to function in daily life. ...

Technique of Minimally Invasive Transverse Aortic Constriction in Mice for Induction of Left Ventricular Hypertrophy

Transverse aortic constriction (TAC) in mice is one of the most commonly used surgical techniques for experimental investigation of pressure overload-induced left ventricular hypertrophy (LVH) and its progression to heart failure. In the majority of the reported investigations, this procedure is performed with intubation and ventilation of the animal which renders it demanding and time-consuming and adds to the surgical burden to the animal. The aim of this protocol is to describe a simplified technique of minimally invasive TAC without intubation and ventilation of mice. Critical steps of the technique are emphasized in order to achieve low mortality and high efficiency in inducing LVH.
Male C57BL/6 mice (10-week-old, 25-30 g, n=60) were anesthetized with a single intraperitoneal injection of a mixture of ketamine and xylazine. In a spontaneously breathing animal following a 3-4 mm upper partial sternotomy, a segment of 6/0 silk suture threaded through the eye of a ligation aid was passed under the aortic arch and tied over a blunted 27-gauge needle. Sham-operated animals underwent the same surgical preparation but without aortic constriction. The efficacy of the procedure in inducing LVH is attested by a significant increase in the heart/body weight ratio. This ratio is obtained at days 3, 7, 14 and 28 after surgery (n = 6 - 10 in each group and each time point). Using our technique, LVH is observed in TAC compared to sham animals from day 7 through day 28. Operative and late (over 28 days) mortalities are both very low at 1.7%.
In conclusion, our cost-effective technique of minimally invasive TAC in mice carries very low operative and post-operative mortalities and is highly efficient in inducing LVH. It simplifies the operative procedure and reduces the strain put on the animal. It can be easily performed by following the critical steps described in this protocol.

The aim of this protocol is to describe step-by-step the technique of minimally invasive transverse aortic constriction (TAC) in mice. By elimination of intubation and ventilation which are mandatory for the commonly used standard procedure, minimally invasive TAC simplifies the operative procedure and reduces the strain put on the animal.

Técnica mínimamente invasiva constricción aórtica transversal en ratones para la inducción de la hipertrofia Ventricular izquierda

Transverse aortic constriction (TAC) in mice is one of the most commonly used surgical techniques for experimental investigation of pressure ...

Studying Left Ventricular Reverse Remodeling by Aortic Debanding in Rodents

To better understand the left ventricular (LV) reverse remodeling (RR), we describe a rodent model wherein, after aortic banding-induced LV remodeling, mice undergo RR upon removal of the aortic constriction. In this paper, we describe a step-by-step procedure to perform a minimally invasive surgical aortic debanding in mice. Echocardiography was subsequently used to assess the degree of cardiac hypertrophy and dysfunction during LV remodeling and RR and to determine the best timing for aortic debanding. At the end of the protocol, terminal hemodynamic evaluation of the cardiac function was conducted, and samples were collected for histological studies. We showed that debanding is associated with surgical survival rates of 70-80%. Moreover, two weeks after debanding, the significant reduction of ventricular afterload triggers the regression of ventricular hypertrophy (~20%) and fibrosis (~26%), recovery of diastolic dysfunction as assessed by the normalization of left ventricular filling and end-diastolic pressures (E/e&#39;&#160;and LVEDP). Aortic debanding is a useful experimental model to study LV RR in rodents. The extent of myocardial recovery is variable between subjects, therefore, mimicking the diversity of RR that occurs in the clinical context, such as aortic valve replacement. We conclude that the aortic banding/debanding model represents a valuable tool to unravel novel insights into the mechanisms of RR, namely the regression of cardiac hypertrophy and the recovery of diastolic dysfunction.

Here we describe a step-by-step protocol of surgical aorta debanding in the well-established mice model of aortic-constriction. This procedure not only allows studying the mechanisms underlying the left ventricular reverse remodeling and regression of hypertrophy but also to test novel therapeutic options that might accelerate myocardial recovery.

Estudio de la remodelación inversa del ventrículo izquierdo por desbanding aórtico en roedores

To better understand the left ventricular (LV) reverse remodeling (RR), we describe a rodent model wherein, after aortic banding-induced LV remodeling, ...

Using a Chemical Biopsy for Graft Quality Assessment

Kidney transplantation is a life-saving treatment for a large number of people with end-stage renal dysfunction worldwide. The procedure is associated with an increased survival rate and greater quality of patient&#8217;s life when compared to conventional dialysis. Regrettably, transplantology suffers from a lack of reliable methods for organ quality assessment. Standard diagnostic techniques are limited to macroscopic appearance inspection or invasive tissue biopsy, which do not provide comprehensive information about the graft. The proposed protocol aims to introduce solid phase microextraction (SPME) as an ideal analytical method for comprehensive metabolomics and lipidomic analysis of all low molecular compounds present in kidneys allocated for transplantation. The small size of the SPME probe enables performance of a chemical biopsy, which enables extraction of metabolites directly from the organ without any tissue collection. The minimum invasiveness of the method permits execution of multiple analyses over time: directly after organ harvesting, during its preservation, and immediately after revascularization at the recipient&#8217;s body. It is hypothesized that the combination of this novel sampling method with a high-resolution mass spectrometer will allow for discrimination of a set of characteristic compounds that could serve as biological markers of graft quality and indicators of possible development of organ dysfunction.

The protocol presents utilization of the chemical biopsy approach followed by comprehensive metabolomic and lipidomic analysis for quality assessment of kidney grafts allocated for transplantation.

Uso de una biopsia química para la evaluación de la calidad del injerto

Kidney transplantation is a life-saving treatment for a large number of people with end-stage renal dysfunction worldwide. The procedure is associated ...

On-Site Sampling and Extraction of Brain Tumors for Metabolomics and Lipidomics Analysis

Despite the variety of tools available for cancer diagnosis and classification, methods that enable fast and simple characterization of tumors are still in need. In recent years, mass spectrometry has become a method of choice for untargeted profiling of discriminatory compound as potential biomarkers of a disease. Biofluids are generally considered as preferable matrices given their accessibility and easier sample processing while direct tissue profiling provides more selective information about a given cancer. Preparation of tissues for the analysis via traditional methods is much more complex and time-consuming, and, therefore, not suitable for fast on-site analysis. The current work presents a protocol combining sample preparation and extraction of small molecules on-site, immediately after tumor resection. The sampling device, which is of the size of an acupuncture needle, can be inserted directly into the tissue and then transported to the nearby laboratory for instrumental analysis. The results of metabolomics and lipidomics analyses demonstrate the capability of the approach for the establishment of phenotypes of tumors related to the histological origin of the tumor, malignancy, and genetic mutations, as well as for the selection of discriminating compounds or potential biomarkers. The non-destructive nature of the technique permits subsequent performance of routinely used tests e.g., histological tests, on the same samples used for SPME analysis, thus enabling attainment of more comprehensive information to support personalized diagnostics.

The manuscript presents on-site sampling of human brain tumors with solid phase microextraction followed by their biochemical profiling towards the discovery of biomarkers.

Muestreo y extracción in situ de tumores cerebrales para el análisis de metabolómica y lipidómica

Despite the variety of tools available for cancer diagnosis and classification, methods that enable fast and simple characterization of tumors are still ...

Echocardiographic Characterization of Left Ventricular Structure, Function, and Coronary Flow in Neonate Mice

Echocardiography is a non-invasive procedure that enables the evaluation of structural and functional parameters in animal models of cardiovascular disease and is used to assess the impact of potential treatments in preclinical studies. Echocardiographic studies are usually conducted in young adult mice (i.e., 4-6 weeks of age). The evaluation of early neonatal cardiovascular function is not usually performed because of the small size of the mouse pups and the associated technical difficulties. One of the most important challenges is that the short length of the pups&#39; limbs prevents them from reaching the electrodes in the echocardiography platform. Body temperature is the other challenge, as pups are very susceptible to changes in temperature. Therefore, it is important to establish a practical guide for performing echocardiographic studies in small mouse pups to help researchers detect early pathological changes and study the progression of cardiovascular disease over time. The current work describes a protocol for performing echocardiography in mouse pups at the early age of 7 days old. The echocardiographic characterization of cardiac morphology, function, and coronary flow in neonatal mice is also described.

The present protocol describes the echocardiographic assessment of left ventricular morphology, function, and coronary blood flow in 7-day old neonate mice.

Caracterización ecocardiográfica de la estructura, función y flujo coronario del ventrículo izquierdo en ratones neonatos

Echocardiography is a non-invasive procedure that enables the evaluation of structural and functional parameters in animal models of cardiovascular ...

A Real-World High-Intensity Interval Training Protocol for Cardiorespiratory Fitness Improvement

High-Intensity Interval Training (HIIT) has emerged as an interesting time-efficient approach to increase exercise adherence and improve health. However, few studies have tested the efficiency of HIIT protocols in a &#34;real world&#34; setting, e.g., HIIT protocols designed for outdoor spaces without specialized equipment. This study presents a &#34;real world&#34; training protocol, named &#34;beep training&#34;, and compares the efficiency of a HIIT regiment versus a traditional long-duration Moderate-Intensity Continuous Training (MICT) regiment using this beep training protocol on VO2 max of overweight untrained men. Twenty-two subjects performed outdoor running with MICT (n = 11) or HIIT (n = 11). Cardiorespiratory fitness was assessed before and after training protocols using a metabolic analyzer. Both training protocols were performed 3 days a week for 8 weeks using the Beep Test results. The MICT group performed the exercise program at 60%-75% of the maximum speed of the 20 m shuttle test (Vmax) and with a progression of the distance of 3,500-5,000 m. The HIIT group performed the interval exercise with 7-10 bouts of 200 m at 85%-100% of the maximum speed of the 20 m shuttle test (Vmax), interspersed with 1 min of passive recovery. Although the HIIT group presented a significantly lower training volume than the MICT group (p &#60; 0.05) after 8 weeks of beep training, HIIT was superior to MICT in improving VO2 max (MICT: ~4.1%; HIIT: ~7.3%; p &#60; 0.05). The &#34;real world&#34; HIIT regiment based on beep training protocol is a time-efficient, low-cost, and easy-to-implement protocol for overweight untrained men.

This study presents a low-cost and easy-to-implement "real world" high-intensity interval training (HIIT) protocol for scientific research and discusses its efficiency for cardiorespiratory fitness.

Un protocolo de entrenamiento en intervalos de alta intensidad en el mundo real para la mejora de la aptitud cardiorrespiratoria

High-Intensity Interval Training (HIIT) has emerged as an interesting time-efficient approach to increase exercise adherence and improve health. However, ...