Questo studio è stato sostenuto dal National Heart, Lung, and Blood Institute Grants R01-HL-77921 e -86.400 (di JM Guccione).

1. Algisyl-LVR procedura di impianto (vedi video) <ol><li> Algisyl-LVR (LoneStar Cuore, Inc. di Laguna Hills, CA) è un idrogel alginato di calcio-costituito da due componenti. Il componente + Na-alginato è una soluzione acquosa sterile con 4,6% mannitolo e il componente +-Alginato Ca 2 consiste di particelle insolubili in acqua in sospensione in una soluzione sterile mannitolo 4,6% (00:27). </li><li> La procedura per il posizionamento dell&#39;impianto può essere eseguita utilizzando una sternotomia standard o una piccola toracotomia anteriore limitato a cuore battente. Bypass cardiopolmonare non è richiesta per la procedura. </li><li> Subito prima dell&#39;uso, mescolare il componente +-Na alginato e il componente + Ca-alginato dalla combinazione di queste due componenti in una siringa per iniezioni intramiocardiche (00:33). </li><li> Dopo 2 minuti, i due diversi tipi di alginato verranno reticolare e formano un gel che è pronto per il posizionamento dell&#39;impianto e nel miocardio attraverso un injezione. </li><li> Identificare la parete libera del ventricolo sinistro, a livello medio-ventricolare a metà strada tra il vertice e la base LV (00:44) </li><li> A partire dal solco antero-settale a livello medio-ventricolare, inserire l&#39;ago con un angolo di circa 45 gradi e iniettare 0.3cc di Algisyl-LVR lentamente (0,1 ml per secondo) in un movimento ininterrotto (1:15). </li><li> Ripetere l&#39;iniezione (fase 6) a 10 a 19 siti in una singola linea (circonferenzialmente) lungo i medio-ventricolare, partendo dal solco antero-settale e termina in corrispondenza della scanalatura postero-settale. Il numero di impianti è dettata dalla dimensione del ventricolo, distanziando le protesi circa 1 cm di distanza. </li></ol> 2. Quantificazione del ventricolo sinistro stress Utilizzando Mathematical Modeling <ol><li> Prima di utilizzare modelli matematici per quantificare LV stress di parete, si deve avere già ottenuto il breve asse e asse lungo le immagini di risonanza magnetica (MRI) che contengono il LV del paziente. Acquisizione di queste immagini può essere eseguita utilizzando il protocollo standard MRI (es Zhang et al. 20). </li><li> Digitalizzare la superficie dell&#39;endocardio e superficie epicardico del LV delle immagini RM contenenti l&#39;asse corto (SA) del ventricolo sinistro. Questo può essere fatto utilizzando la segmentazione oggetto Contour (CSO) libreria trovata nel software MevisLab liberamente disponibile. <ol class="lalpha"><li> Nel nostro laboratorio, abbiamo creato un programma basato sui moduli presenti nella libreria CSO di MevisLab modo che uno semplicemente &quot;contorni&quot;, il confine endocardial e epicardico trovato nella vista SA delle immagini RM contenenti il ​​LV. Punti della epicardio e dell&#39;endocardio nello spazio reale tridimensionale (3D) vengono quindi generati automaticamente da tali contorni. </li></ol></li><li> Importare i punti 3D dal punto 2 in un software commerciale, Rapidform (INUS Technology, Inc, Sunnyvale, CA), per creare superfici della epicardio LV e dell&#39;endocardio in Initial Graphics Borsa(IGES) formato Specification. I passaggi utilizzati nella creazione di queste superfici IGES in Rapidform sono: <ol class="lalpha"><li> Inserire / Importa. </li><li> Creare mesh poligonale. </li><li> Uscita IGES superfici. </li></ol></li><li> Importare le superfici IGES nel software commerciale TrueGrid per creare una maglia FE del ventricolo sinistro. <ol class="lalpha"><li> Riempire lo spazio tra la superficie dell&#39;endocardio e epicardico con l&#39;elemento in laterizio trilinear otto nodi. In generale, una maglia contenente circa 3,000 elementi con tre elementi attraverso lo spessore della parete è sufficiente per modellare il LV 21. </li><li> Una volta che questo è completato, esportare la mesh come un ponte di ingresso per la FE solutore LS-DYNA (LSTC, Livermore, CA). Maggiori dettagli di questo processo possono essere trovati in Guccione et al. 23. </li></ol></li><li> Assegnare le direzioni myofiber utilizzando il nostro software in-house &quot;Closer&quot;, che modifica il ponte di ingresso esportato da TrueGrid. Assegna Closer la direzione miofibre in ogni elemento come un vector che è parallelo al piano tangente epicardico locale. Questo vettore è orientata ad un angolo misurato rispetto alla direzione circonferenziale locale. In umano LV, questo angolo è impostato variare linearmente attraverso lo spessore della parete da -60 ° a 60 ° a epicardio presso l&#39;endocardio 23. </li><li> Scrivere le condizioni al contorno e assegnare il modello materiale miocardica agli elementi del mazzo ingresso dal passaggio 5. <ol class="lalpha"><li> Impose spostamenti nodali alla base di LV con la parola chiave &quot;SPC&quot; in LS-DYNA. I nodi dell&#39;anello epicardico-basale sono fissi e il resto dei nodi alla base LV sono vincolate a muoversi solo sul piano basale. </li><li> Assegnare una legge costitutiva o relazione sforzo-deformazione descritto in precedenza (vedi &quot;Introduzione&quot;) per tutti gli elementi utilizzando la parola chiave &quot;MAT&quot; con l&#39;identità materiale 128 in LS-DYNA. </li><li> Definire le superfici elementari che compongono l&#39;endocardio e di imporre condizioni al contorno di pressione con la parola chiave &quot;LOAD_Segmenti &quot;. </li><li> Definire una curva di carico di pressione-tempo utilizzando la parola chiave &quot;DEFINE_CURVE&quot;. <ol class="lroman"><li> Per simulare fine della diastole, prescrivono una pressione che aumenta rapidamente con il tempo per una pressione telediastolica prescritto (EDP) di 20mmHg. La pressione viene mantenuta costante a EDP e tempo sufficiente è quindi consentito per il LV per arrivare allo stato stazionario. </li><li> Per simulare fine della sistole, prescrivere una pressione che aumenta rapidamente con il tempo dallo stato telediastolico fino ad una pressione telesistolico prescritto (ESP) di 125 mmHg è realizzato. La pressione viene mantenuta costante a ESP e tempo sufficiente è quindi consentito per il LV per arrivare allo stato stazionario. </li></ol></li></ol></li><li> Importare il ponte di ingresso completato nel commerciale FE solutore LS-DYNA per calcolare le sollecitazioni parete ventricolare e il volume cavità ventricolare sinistra alla fine della diastole e alla fine della sistole. </li><li> Regolare i parametri del materiale che riflette la rigidità passiva e la contrattilità del miocardio ONUtil il LV volume della cavità calcolato corrisponde al volume di MRI-misurato alla fine della diastole e la fine della sistole. </li></ol>

<ol>
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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. 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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. 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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. 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Mr. Hinson è un dipendente di LoneStar Cuore, Inc.

Terapia iniettiva Algisyl-LVR Iniezione di materiale nella parete libera LV per ridurre lo stress di parete ventricolare è un romanzo trattamento studiato per i pazienti con cardiomiopatia dilatativa. Questo trattamento ha mostrato una grande promessa in studi sia preclinici e clinici 15. Uno studio randomizzato controllato per valutare questo trattamento come metodo di LV aumento per i pazienti con grave insufficienza cardiaca (AUGMENT-HF) è in corso dal febbraio 2012. Più iterazioni del prodotto sono in fase di sviluppo che colpiscono diversi segmenti del medico ed esigenze cliniche. Nella versione chirurgica prodotto per i chirurghi cardiotoracica, l&#39;alginato è fornito in una siringa di serie e sistema di aghi progettato per i chirurghi di eseguire le iniezioni attraverso una piccola incisione chirurgica nel torace (toracotomia minima). La procedura di impianto viene eseguita su un cuore battente. Le proprietà fisiche del alginato hydrogel seguito di iniezione nel miocardio sono simili a quella del miocardio diastolica, e diventare una protesi permanente. La durata totale della procedura operativa dovrebbe essere inferiore a 60 minuti nella maggior parte dei casi, limitando l&#39;esposizione del paziente a un tempo un&#39;anestesia minima. Una seconda versione del prodotto può offrire ai pazienti con insufficienza cardiaca di una procedura che può essere eseguita dai cardiologi interventisti e, in alcuni casi isolati, altri specialisti in un laboratorio non invasiva o ibrida cardiologia. Inoltre permetterebbe effetti acuti da studiare. Quantificazione di stress ventricolare sinistra mediante modelli matematici Il metodo di utilizzo di modelli matematici con il metodo FE è attualmente l&#39;unico modo per quantificare precisamente in vivo stress parietale regionale nei ventricoli. La combinazione di modelli matematici con immagini mediche come la risonanza magnetica consente di calcolare in vivo dello stress muro regionale in paziente-specifici ventricles in modo da aiutare a capire lo stato funzionale di questi ventricoli e quantificare gli effetti meccanici del trattamento di iniezione nei pazienti. Sebbene abbiamo trattato il LV come materiale omogeneo qui, questo metodo può essere (ed è stato) esteso per quantificare in vivo ventricolare stress di parete in ventricoli non omogenei, in particolare, quando infarto miocardico è presente. In tali casi, i confini del dell&#39;infarto e del suo borderzone adiacenti devono essere identificati da MRI gadolinio utilizzando come agente di contrasto. Questi confini sono importati in TrueGrid per creare elementi puramente risiedono all&#39;interno di ogni regione distinta, vale a dire, l&#39;infarto, l&#39;borderzone e la regione a distanza. Parametri del materiale che riflettono cambiamenti patologici in ciascuna regione possono essere assegnati attraverso i rispettivi elementi di LS-DYNA. Questi parametri sono stati trovati in un paziente con un infarto miocardico utilizzando in-vivo miocardica deformazione misurato da MRI targhetta21. I pazienti che necessitano di rivascolarizzazione chirurgica, spesso sperimentare fibrillazione atriale durante il periodo post-operatorio, che è associata a scarsa qualità dei dati di risonanza magnetica con tag. Tali pazienti richiedono anche un paio di giorni per recuperare da un intervento chirurgico. Così, l&#39;ecocardiografia 3D e speckle-tracking può essere una modalità di imaging più appropriata e infarto tecnica di misurazione della deformazione rispetto etichettato risonanza magnetica per studiare gli effetti acuti di procedure chirurgiche. Infine, abbiamo utilizzato il software commerciale Rapidform, TrueGrid e LS-DYNA nel processo di generazione di paziente-specifici modelli matematici dei ventricoli perché abbiamo trovato loro di essere generalmente efficace nel compiere i loro rispettivi compiti. Tuttavia, altri software è disponibile, come Cubit (per la generazione di FE mesh) e Abaqus (un solutore FE) che può anche essere adatto per la creazione di modelli matematici dei ventricoli.

Riduzione di stress di parete ventricolare è considerata una pietra angolare nel trattamento dello scompenso cardiaco 1. Nella sua forma più semplice dato dalla legge di Laplace, stress di parete ventricolare è direttamente proporzionale al diametro del ventricolo e la pressione ventricolare, ed è inversamente proporzionale allo spessore della parete del ventricolo. E &#39;opinione diffusa che una maggiore stress di parete ventricolare è responsabile del processo di rimodellamento avverso in cui i ventricoli si dilatano progressivamente, portando infine alla insufficienza cardiaca 2. Gli studi clinici e su animali hanno dimostrato che l&#39;aumento dello stress muro induce cambiamenti nelle proteine, la sintesi dell&#39;elemento contrattile e di espressione genica che supportano il processo di rimodellamento 3,4,5. Aumento dello stress muro è stato anche dimostrato di essere un predittore indipendente di successivo rimodellamento ventricolare 6,7. Molti nuovi trattamenti chirurgici e dispositivi sono stati sviluppati con acobiettivo entral di ridurre lo stress di parete ventricolare nel tentativo di prevenire e invertire la progressione dell&#39;insufficienza cardiaca in pazienti 8,9,10. Anche se questi trattamenti hanno lo stesso obiettivo, raggiungono in modo diverso. Per esempio, la procedura di riduzione chirurgica ventricolare 10 cerca di ridurre lo stress di parete ventricolare chirurgicamente riducendo le dimensioni di un ventricolo sinistro dilatato, ma il suo risultato è oggetto di controversie 11,12. Recentemente, l&#39;iniezione di un materiale biocompatibile, Algisyl-LVR, nel ventricolo sinistro come trattamento per la cardiomiopatia dilatativa ha raccolto notevole attenzione nella comunità medica. Questo trattamento ha dimostrato di essere efficace nel prevenire o addirittura invertire la progressione dell&#39;insufficienza cardiaca in studi su animali 13,14 e, più recentemente, in uno studio clinico umano 15. Contrariamente ad altri dispositivi, questo trattamento cerca di ridurre lo stress parete ventricolare iniettando materiale inla parete del ventricolo sinistro per addensare esso. Conoscenza dettagliata di stress di parete ventricolare, in particolare negli esseri umani, tuttavia, rimane inafferrabile. Questa mancanza di conoscenza è in primo luogo perché le forze o sollecitazioni non possono essere misurati direttamente nella intatto ventricoli 16. Anche se in forma chiusa equazioni analitiche, quali la legge di Laplace può stimare sinistra stress di parete ventricolare, sono stati sviluppati sulla base di ipotesi restrittive che includono asse di simmetria della LV, isotropia materiale e l&#39;omogeneità all&#39;interno del LV. A causa di questi fattori, la previsione di stress di parete ventricolare in reale LV utilizzando la legge di Laplace è imprecisa 17. Per rimuovere queste restrizioni e di ottenere una previsione più accurata della parete ventricolare stress, la modellazione matematica con il metodo degli elementi finiti (FE) con geometria ventricolare paziente-specifico dovrebbe essere usato al posto della legge di procedura semplificata Laplace 17. Il metodo FE è un numerical tecnica che viene spesso utilizzato per risolvere una serie di equazioni differenziali alle derivate parziali (PDE) che descrivono un problema al contorno. Questo metodo è particolarmente utile quando una soluzione in forma chiusa è difficile o impossibile ottenere analiticamente. Nel contesto di un modello LV matematico utilizzato per quantificare ventricolare stress di parete, l&#39;insieme delle PDE sono le equazioni di equilibrio meccanico (bilanciamento della quantità di moto) che descrivono il moto LV quando la pressione o il carico è applicato alla superficie endocardica del LV. Quando viene utilizzato il metodo FE, la parete LV è suddiviso in interconnessi sottodomini o elementi (solitamente esaedro con 8 nodi d&#39;angolo) che deformano secondo un rapporto sforzo-deformazione prescritto del miocardio. Relazioni sforzo-deformazione che descrivono grandi deformazioni del ventricolo sinistro durante passiva riempimento in diastole e durante la contrazione attiva nella sistole sono stati precedentemente validati in ampi studi sugli animali. Il LV è modellatoessere di circa tre volte più rigido nella direzione di miofibre in direzioni perpendicolari alla direzione miofibre durante la diastole 18. Contrazione attiva durante la sistole è modellato aumentando la rigidità del LV lungo la direzione miofibre. Questo aumento di rigidezza è una funzione del tempo e dipende da variabili determinate sperimentalmente come la concentrazione di calcio intracellulare e la lunghezza sarcomero 19. Usando questo prescritto rapporto sforzo-deformazione del miocardio, il metodo FE calcola le nuove posizioni nodali sulla base del carico (s) applicata al VL. Una volta che le nuove posizioni nodali sono calcolati, il ceppo risultante (una misura della deformazione) e lo stress possono essere determinati in ciascun elemento per produrre la deformazione e la distribuzione delle sollecitazioni all&#39;interno della LV. Qui, delineare i passaggi necessari per impiantare Algisyl-LVR nei pazienti e per creare il corrispondente paziente-specifici LVmodelli matematici prima e dopo il trattamento per quantificare lo stress muro LV.

<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

Iniezione di Algisyl-LVR, un trattamento in fase di sviluppo clinico, è destinato a trattare i pazienti con cardiomiopatia dilatativa. Questo trattamento è stato recentemente utilizzato per la prima volta in pazienti con insufficienza cardiaca sintomatica. In tutti i pazienti, la funzione cardiaca del ventricolo sinistro (LV) è nettamente migliorata, come manifestato da consistente riduzione del volume LV e stress di parete. Qui si descrive questa procedura di trattamento romanzo ed i metodi utilizzati per quantificare gli effetti sulla LV stress e la funzione di parete. Algisyl-LVR è un gel biopolimero costituito da Na +-alginato e Ca 2 +-alginato. La procedura di trattamento è stato effettuato mescolando questi due componenti e quindi la loro combinazione in una siringa per iniezioni intramiocardiche. Questa miscela è stata iniettata a 10 a 19 posizioni metà strada tra la base e all&#39;apice della parete libera LV nei pazienti. La risonanza magnetica (MRI), insiemecon modellazione matematica, è stato utilizzato per quantificare gli effetti di questo trattamento in pazienti prima del trattamento e in vari punti di tempo durante il recupero. Le superfici epicardiche ed endocardiche sono stati digitalizzati dalle immagini MR di ricostruire la geometria LV a fine sistole e diastole a fine. Sinistra volumi cavità ventricolare sono stati poi misurati da queste superfici ricostruite. Modelli matematici di LV sono stati creati da queste superfici MRI-ricostruiti per calcolare lo stress myofiber regionale. Ogni modello LV è stato costruito in modo che 1) si deforma secondo un rapporto sforzo-deformazione precedentemente convalidata del miocardio, e 2) il LV volume della cavità da questi modelli predetto corrisponde alla corrispondente volume di MRI-misurato a fine diastole e telesistole . Riempimento diastolico è stato simulato caricando la superficie endocardica LV con una pressione telediastolica prescritto. Contrazione sistolica è stato simulato contemporaneamente caricare la finesuperficie ocardial con un prescritto pressione telesistolico e l&#39;aggiunta di contrazione attiva nella direzione miofibre. Sollecitazione miofibre regionale a fine diastole e telesistole stata calcolata dal LV deformata basata sul rapporto sforzo-deformazione.

Iniezione di Algisyl-LVR nella LV libera parete ispessisce e continuamente riduce la dimensione del LV nel tempo. L&#39;ispessimento della parete del ventricolo sinistro e la riduzione delle dimensioni del ventricolo sinistro è evidente nella risonanza magnetica del LV in un paziente alla fine della sistole, prima e 6 mesi dopo aver ricevuto Algisyl-LVR (Figura 1). La figura 2 mostra il risultato di ogni passo coinvolti nella quantificazione dello stress parete del ventricolo sinistro. In figura 2a, i bordi epicardiche e la endocardial sono stati individuati da un asse corto del ventricolo sinistro nella risonanza magnetica e sagomato con MevisLab. La risultante IGES superficie endocardica (blu) e la superficie epicardico (rosso) creati da Rapidform utilizzando i punti sagomate sono mostrati in Figura 2b. A seguito di questo, lo spazio tra le superfici endocardial e epicardico stato riempito con 8-noded elemento in laterizio trilinear usando TrueGrid (figura 2c </strong&gt;). Vettori che definiscono la direzione miofibre in ogni elemento sono stati poi calcolati con Closer. Questi vettori sono mostrate come frecce nere in figura 2d e una fetta del muro LV (blu) mostra la variazione di direzione miofibre attraverso la parete LV come descritto in precedenza. Nella Figura 2e, le condizioni al contorno, vale a dire, la pressione e lo spostamento nodale imposti al LV sono mostrati. La pressione applicata è mostrato come frecce rivolte verso la parete endocardica. Nodi allo anello epicardico-basale (mostrato come sfere) sono state limitate dal muoversi in tutte le direzioni mentre il resto dei nodi basali (mostrati come cubi) sono stati vincolata a muoversi solo nel piano basale (figura 2e). Infine, la figura 2f mostra la stress di parete ventricolare calcolata in direzione miofibre alla fine della diastole da un paziente prima del trattamento. È evidente dalla figura che le sollecitazioni vengono trovati elevati al endocardio ea regioni in cui laLV parete è sottile. <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. Effetti della Algisyl su LV di un paziente (indicato dalla freccia) dopo 6 mesi, come visto su immagini di risonanza magnetica. Le immagini mostrano che la LV si è ridotto e lo spessore della parete è aumentato dopo 6 mesi. <img src="/files/ftp_upload/50096/50096fig2.jpg" alt="Figura 2" fo:content-width="4.71in" fo:src="/files/ftp_upload/50096/50096fig2highres.jpg" /> Figura 2. Passi necessari per la quantificazione del sinistro stress di parete ventricolare. (A) Digitalizzazione delle immagini RM. (B) La creazione di superfici IGES. (C) Creare la FE maglia. (D) Assegnare l&#39;orientamento myofiber. (E)Imponendo le condizioni al contorno. (F) Calcolo della tensione della parete ventricolare (mostrato qui alla fine della diastole). Fare riferimento al testo per la spiegazione.

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

In questo articolo vengono descritte le procedure per l&#39;impianto di un romanzo di idrogel in mancanza cuori e quantificare il suo effetto sul ventricolo sinistro stress di parete e la funzione. Queste procedure sono state applicate con successo in cani e gli esseri umani.

Riduzione del ventricolo sinistro stress di parete e di miglioramento della funzione in mancanza di Cuori con Algisyl-LVR

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

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24.1K Views.  UCSF/VA Medical Center. In questo articolo vengono descritte le procedure per l'impianto di un romanzo di idrogel in mancanza cuori e quantificare il suo effetto sul ventricolo sinistro stress di parete e la funzione. Queste procedure sono state applicate con successo in cani e gli esseri umani.

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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.

Valutazione della funzione cardiaca e Energetica nel Cuori mouse isolato mediante 31 P spettroscopia NMR

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

Ricerca

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.

Infusi carotide di farmacocinetica e di farmacodinamica Analisi dei taxani nei topi

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.

Tromboembolica cronica Ipertensione polmonare e valutazione dei ventricolare destra Funzione nel Maialino

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 metodo per la quantificazione degli arti superiori performance nella vita quotidiana che utilizzano accelerometri

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.

Tecnica di costrizione aortico trasversale mininvasiva in topi per induzione dell'ipertrofia ventricolare sinistra

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.

Studiare il rimodellamento inverso ventricolare sinistro mediante lo scioglimento aortico nei roditori

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.

Utilizzo di una biopsia chimica per la valutazione della qualità dell'innesto

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.

Campionamento ed estrazione in loco di tumori cerebrali per l'analisi metabolomica e lipidomica

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.

Caratterizzazione ecocardiografica della struttura, della funzione e del flusso coronarico del ventricolo sinistro in topi neonati

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 protocollo di allenamento ad intervalli ad alta intensità nel mondo reale per il miglioramento della forma cardiorespiratoria

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