Name: experimental investigation of secondary flow structures downstream of a model type iv stent failure in a 180° curved artery test section
Uploaded: 2016-07-19T13:00:00.000+00:00
Duration: 11 min
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著者らは、バイオミメティクスとバイオインスパイアード・エンジニアリングのためのGWセンター（COBRE）からNSFのグラントCBET-0909678および資金調達の支援を認めます。我々は内支援するための実験室および氏マチューBarrajaのヘルプのための学生さん、クリストファーPopma、氏リアンペンナさん、シャノンキャラハン氏Shadmanフセイン氏、モハメド・R. Najjari、と女史ジェシカHinkeに感謝しますCAD図面。

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利害の衝突が宣言されていません。

本論文で提示プロトコルは、粒子画像速度測定法（PIV）とコヒーレント構造の検出方法、すなわち、連続ウェーブレット変換を用いた高忠実度の実験データの取得を説明します<img alt="式（1）" src="https://neuron2.jove.com/files/ftp_upload/51288/51288eq1.jpg" /> 、渦とせん断支配フローの識別に適しています。理想化された「タイプIV」骨折の存在下での生理的な流入からの実験データの分析は、このような...

二次流れ構造は、このような湾曲したパイプやチャネルなどの曲率を持つ内部流ジオメトリで発生する旋回流パターンです。これらの渦構造は、遠心力による、逆圧力勾配および流入特性の複合作用により生じます。一般的には、二次流れ構造は着実に流入下対称ディーン型渦と振動流入条件1の下で、対称ディーンとLyneの型渦のような湾曲したパイプの平面断面に現れる- 。3セカンダリフロー形態が大きく脈動の影響を受けています拍動性の複数の高調波、生理的な流入条件。これらの構造は、1流れ、非生理的な（安定した振動）と比較して顕著に異なるサイズ強度形状特性を取得- 6動脈のアテローム性動脈硬化症の発生は、地域内の高周波剪断振動の存在によって影響され、低平均剪断27,28を体験します</suP&gt;。二次流れ構造は、アテローム性動脈硬化症などの疾患の進行に影響を及ぼし、おそらく、血液感染性粒子の壁剪断応力及び露光時間を変更することにより起因する脈動血流への内皮応答を媒介することができます。 アテローム性動脈硬化症への一般的な治療法は、閉塞性病変により動脈の狭窄が生じる合併症は、ステントの移植です。ステント骨折はステント血栓症や動脈瘤形成9は、このようなステント内再狭窄（ISR）などのさらなる合併症につながる移植したステントの構造的な障害です- 。13ステント骨折は、さまざまな障害&quot;タイプI・ツー・IV」に分類されています、ここで「IV型」が最も高い臨床的重症度を特徴付け、ステント断片14の直線変位に伴ってステントストラットの完全な横骨折のように定義されている。本研究で提示されたプロトコルは、エクスペリについて説明します湾曲した動脈モデルにおける理想化された「IV型」ステント骨折の下流の二次流れ構造の可視化lの方法。 提案したプロトコルは、以下の4つの基本的な特徴を持っています。 設計および実験室規模のステントモデルの製造：ステントの幾何学的な説明は、ニチノールワイヤ29（ニッケルとチタンの合金）を使用して自己拡張型螺旋（スプリングまたはらせん）のセットと絡み合っ関連付けることができます。ステントの長さとその支柱の直径は、臨床移植の5中に発生した動脈病変の長さスケールに依存します。パラメトリック支柱の直径の変化と巻線（又はピッチ）の立ち上がりは、様々な幾何学的構成のステントをもたらします。 3D印刷のために選択されたステントの設計パラメータの概要を表1に示します。 血液アナログ作動流体の調製が一致します湾曲した動脈検査部への光アクセスは、非侵襲的な速度測定を行うために必要とされる：血液の動粘度及び検査部の屈折率を有します。したがって、血管モデルの屈折率は、理想的には、動的粘度、ヒト血液を正確な血流測定16得るために使用される一致するニュートン血液模倣作動流体- 。18、30本研究で使用した作動流体が報告されましたドイツらによる。 （2006）、（体積で）79％飽和水性ヨウ化ナトリウム（NaI）、20％純粋グリセロール、および1％水16からなること。 二成分系、二次元粒子画像速度測定（2C-2D PIV）を使用してコヒーレント二次流れ構造を検出するための実験装置：実験は、下流の様々な平面断面位置で位相平均二次流れの速度データを取得するように設計されましたSTRの組み合わせよしと理想的な「IV型」ステント骨折5、6、9、14を具現湾曲ステントセクション。粒子画像速度測定を用いた二次流れの速度場の取得に関連するプロトコルのステップ（PIV）技術がで構成PIVシステムを含みますレーザ（光シート）源、流れの領域を集中し、照明する光学系、特殊な相互相関の電荷結合素子（CCDセンサーまたはカメラ）とトレーサー粒子は、短い時間間隔（ΔT内の光シートによって照明されます; 表4）31、32 を参照してください。 ダブルフレーム、シングル露光記録によって画像を評価する二成分、2次元（2C-2D）PIVシステムの最初に、較正された、実験のセットアップ：プロトコルの手順は、次のことを前提としています。次に、図2C-2D PIVシステムは、各記録時に取得された2つの画像フレーム間の相互相関を実行することによって、トレーサ粒子の平均変位を算出します。 BRPIV仕様と画像取得ソフトウェアの概要IEF資機材表に示されています。第三に、レーザーを操作するために必要なすべての安全注意をホスト機関により提供されたガイドラインに従って訓練を受けた実験室が続いています。著者は、参考文献を示唆しています。 、エアロ水力やマイクロ流体力学、相関ピーク検出及び変位推定、材料およびトレーサー粒子の密度と、測定ノイズと精度の実装、機能性とPIV技術の適用の総合的な理解のために31と32。また、レーザとカメラがPIVデータ収集コンピュータ（ 図3A）およびデータ処理ソフトウェアによって制御することができることに注意してください。 コヒーレント構造検出のためのデータ取得および後処理：2C-2D PIVを用いた位相平均二次流れ速度の測定は、以下のプロトコルの記述を使用して生成しました。ポストプロセス<html> 、連続ウェーブレット変換を：データのingは、次の3つの方法を使用してコヒーレント二次流れ構造検出を関与しました<img alt="式（1）" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq1.jpg" /> 24 26 - 5、6、19。 著者らは、速度勾配テンソルは、基本的に3×3の行列であることに注意してください、 <img alt="式（2）" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq2.jpg" /> 。 プロトコルは、（2C-2D PIV手法から）2次元の実験測定を取得する方法を提示しています。したがって、速度勾配テンソルへの完全な実験的なアクセスは、この方法を使用して達成可能ではありません。画素毎の速度勾配テンソル<img alt="式3" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq3.jpg" /> PIV画像の<img alt="式4" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq4.jpg" /> 2×2の行列でなければなりません、 <img alt="式（5）" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq5.jpg" /> 。 z成分渦度quation 6 &quot;SRC =&quot; /ファイル/ ftp_upload / 51288 / 51288eq6.jpg &quot;/&gt;各画素について<img alt="式（7）" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq7.jpg" />速度勾配テンソルの反対称部分を使用して計算されます。 <img alt="式8" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq8.jpg" /> 。その結果、渦の2次元配列となります<img alt="式9" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq9.jpg" />その輪郭プロットで視覚化することができます。著者は強く文献を示唆しています。渦消散、ひずみ速度とコヒーレント構造検出の知識を高めることに向かって速度勾配テンソルに雄弁な議論の実験的アクセスのための25。さらに、著者らは、前述のコヒーレント構造の検出方法との間の相互関係を調査し、参考文献を提案しようとしないでください。そのテーマに関する包括的な議論のための23、24。 プロトコルのステップの焦点は、二次流れ（渦）番目の定量的同定であります（また、コヒーレント構造として知られている）ructures。コヒーレント構造検出すなわち3つの方法。、 <img alt="式10" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq10.jpg" />ウェーブレットは渦度を形質転換しました<img alt="式11" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq11.jpg" />理想的な「IV型」ステント破壊の下流の二次流れ構造のマルチスケール、マルチ強度の発生の​​検出に向けて速度場データに適用されます。 ザ <img alt="式12" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq12.jpg" /> 、渦度テンソルのユークリッドノルムを株19、23の割合で、24【選択速度勾配行列は対称（ひずみ速度）および反対称（回転）の部分に分解される。支配する空間領域として渦を規定しますひずみ速度行列の固有値が計算されます。 <img alt="式13" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq13.jpg" /> 。ひずみ速度のノルムが計算されます。 <imグラムのalt = &quot;数式14&quot; SRC = &quot;/ファイル/ ftp_upload / 51288 / 51288eq14.jpg&quot; /&gt;。渦は、抗対称部分から計算されます。エンストロフィーやz成分渦度の正方形、 <img alt="式15" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq15.jpg" /> ）その後、計算されます。ザ<img alt="式16" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq16.jpg" />最終的に計算されます。 <img alt="式（17）" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq17.jpg" /> 。セット全体の等高線図<img alt="式（18）" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq18.jpg" />の等領域を有します<img alt="式19" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq19.jpg" /> 、二次流れ構造19を示します。 ザ<img alt="式20" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq20.jpg" />また、「旋回強さ」として知られている臨界点の局所速度勾配テンソルの分析とそれに対応する固有値20による渦識別方法であって、 - 24 <strong&gt;各画素における速度勾配テンソルの固有値<img alt="式（21）" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq21.jpg" />計算されます。固有値は、形式でなければなりません。 <img alt="式22" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq22.jpg" /> 。の等高線図<img alt="式23" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq23.jpg" />の等領域を有します<img alt="式24" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq24.jpg" /> 22 -二次流れ構造20を示します。 この方法は、物理的およびスペクトル空間での滑らかさを持つ解析機能（またはウェーブレット）を利用許容され（またはゼロ平均を持っている）と有限を持っているウェーブレット変換<img alt="式（25）" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq25.jpg" /> 5、6、26、拡張したり、2Dの渦度場とウェーブレット契約し、ウェーブレット変換された渦を畳み込むことにより、 <img alt="式26" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq26.jpg" />フィールドには、cを発生させますスケール及び長所5、6、26の広い範囲でコヒーレント構造のomprising。二次元ウェーブレット変換渦フィールドのシャノンエントロピーはすべて、コヒーレント構造が適切に解決される最適なウェーブレットスケールを推定するために計算されます。このエントロピーの推定確率のセットを含みます<img alt="式（27）" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq27.jpg" />各画素について<img alt="式（21）" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq21.jpg" />そのような<img alt="式28" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq28.jpg" /> 、正規化された正方形の位置mにおけるピクセルに関連した渦の弾性率、nは5、6。処理手順を図6にグラフで提示されている。ウェーブレットの選択に設定された制限は、文献に詳細に示されています。 26.このプロトコルのステップは、2Dリッカーウェーブレットを用いたコヒーレント構造検出のための手順を説明します。このワットを使用するための正当化渦巻きパターンマッチングのためのaveletは、文献に提示されています。 5、6およびそこに引用されている適切な参照。

<table><tbody><tr><td>Acrylic tubes and sheet</td><td>McMaster-Carr Supply Company</td><td></td><td>Inlet and outlet pipes and material of the curved artery test section</td></tr><tr><td>Object24 Desktop 3D printer</td><td>Stratasys</td><td></td><td>Desktop rapid prototyping machine. http://www.stratasys.com</td></tr><tr><td>VeroWhitePlus Opaque material</td><td>Stratasys</td><td></td><td>Building material for Object24 Desktop 3D printer</td></tr><tr><td>Fullcure 705</td><td>Stratasys</td><td></td><td>Non-toxic gel-like photopolymer Support material for Object24 Desktop 3D printer</td></tr><tr><td>Ubbelohde viscometer</td><td>Cole Parmer</td><td>YO-98934-12</td><td>Toward measurement of kinematic viscosity of the blood-analog fluid</td></tr><tr><td>VELP scientifica - ESP stirrer&amp;nbsp;</td><td>VELP Scientifica</td><td>F206A0179</td><td>Magnetic stirrer</td></tr><tr><td>Ohaus Scout Pro SP 601&amp;nbsp;</td><td>The Lab Depot</td><td>SP4001</td><td>Weigh scale</td></tr><tr><td>Refractometer</td><td>Atago</td><td>PAL-RI</td><td>Toward measurement of refractive index of blood-analog fluid</td></tr><tr><td>Beakers, pipettes, syringes and spatula</td><td>Sigma-Aldrich&amp;nbsp;</td><td>CLS710110,&amp;nbsp; CLS10031L, CLS71015, CLS71011 Z193216</td><td>Toward handling materials required for blood-analog solution preparation</td></tr><tr><td>Sodium Iodide</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>383112-2.5KG&amp;nbsp;</td><td>Crystalline</td></tr><tr><td>Glycerol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>G5516-1L</td><td>Liquid</td></tr><tr><td>Deionized Water</td><td>-</td><td>-</td><td>Liquid</td></tr><tr><td>Sodium thiosulfate anhydrous</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>72049-250G</td><td>Powder</td></tr><tr><td>PIV Recording medium</td><td>LaVision</td><td>Imager Intense 10Hz</td><td>PIV Image acquisition CCD camera</td></tr><tr><td>PIV Illumination source</td><td>New Wave Research</td><td>Solo III-15</td><td>PIV Laser source, Nd:YAG laser, 532 nm, dual pulse 70 mJ/pulse</td></tr><tr><td>PIV Imaging software</td><td>LaVision</td><td>DaVis 7.2</td><td>PIV data acquisition and instrument control</td></tr><tr><td>PIV Seeding material</td><td>Thermo-scientific&amp;nbsp;&amp;nbsp;</td><td>Flouro-Max</td><td>Red fluorescent polymer microspheres (&amp;asymp; 7 &amp;micro;m); Dry dyed polystyrene (DVB) fluorescent microspheres emit bright and distinct colors when illuminated by the light of shorter&amp;nbsp; wavelengths than the emission wavelength.&amp;nbsp;</td></tr></tbody></table>

experimental investigation of secondary flow structures downstream of a model type iv stent failure in a 180&#176; curved artery test section

人間の血管系における動脈ネットワークは、複雑な形状（支店、曲率や蛇行）に普遍的に存在する血管で構成されています。二次流れ構造は、遠心力、逆圧力勾配と流入特性の複合作用に湾曲した動脈に生じる旋回流パターンです。 7 -このような流れの形態は、1を流れる大幅に拍動性および生理学的流入条件の複数の高調波の影響を受けず、非生理的（定常および振動）と比較してサイズ強度・形状特性に大きく変化しています。 二次流れ構造は、最終的にアテローム性動脈硬化症、再狭窄、血小板の感作および血栓症4の進行に向かって血液由来の粒子の壁せん断応力と露出時間に影響を与える可能性がある- 6、8から13したがって、実験室の下にこれらの構造を検出し、特徴づける能力。 -controlled条件はprecursですまたはさらなる臨床試験へ。 アテローム性動脈硬化症に共通の外科的治療は、遮るもののない血流のために狭窄した動脈を開くために、ステント移植です。しかしによるステントのインストールに付随する流れの乱れは、マルチスケール二次流れの形態4になる- 。6、このような一貫性の非対称性や損失として次第に高次の複雑さは、向かい合っ非摂動流れ5未満の方続くステントの失敗によって誘導することができます。これらのステントの障害は、障害の考慮事項と臨床的重症度14に基づいて、「タイプI・ツー・IV」に分類されています。 本研究では、湾曲した動脈モデルに骨折した部分の横ステント骨折と直線変位（「IV型」）を完了することにより、複雑な二次流れ構造の実験的調査のためのプロトコルを提示します。実験方法は、粒子画像速度測定の実施を含む（2C-2D PIV）典型的な頸動脈流入波形の技術は、屈折率が相平均で測定15のための血液アナログ作動流体マッチ- 。18、二次流れ構造の定量的識別が流れ物理学の概念を使用して達成された、臨界点の理論と小説26 -実験PIVデータ5、6、19に適用されるアルゴリズムをウェーブレット変換。

図7A-Dに示される結果は、後処理二流速データの後に生成された（ 図5を参照して、6） 図3（a）に示す2C-2D PIVシステムから取得しました。理想化された「IV型」ステント骨折を有する湾曲動脈試験部に供給される流入条件は、 図4（b）に示す頸動脈波形ました。我々の以前の研究では、Womersley番号の一定?...

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Experimental Investigation of Secondary Flow Structures Downstream of a Model Type IV Stent Failure in a 180&#176; Curved Artery Test Section

Stent implants in stenosed arterial curvatures are prone to "Type IV" failures involving the complete transverse fracture of stents and linear displacement of the fractured parts. We present a protocol for detection of secondary flow (vortical) structures in a curved artery model, downstream of clinically relevant "Type IV" stent failures.

180°湾曲動脈テストセクションにおけるモデルIV型ステントの失敗の下流に二次流れ構造に関する実験的研究

The arterial network in the human vasculature comprises of ubiquitously present blood vessels with complex geometries (branches, curvatures and ...

experimental-investigation-secondary-flow-structures-downstream-model

Research

JoVE Journal

Bioengineering

11.6K ビュー.  The George Washington University. Stent implants in stenosed arterial curvatures are prone to "Type IV" failures involving the complete transverse fracture of stents and linear displacement of the fractured parts. We present a protocol for detection of secondary flow (vortical) structures in a curved artery model, downstream of clinically relevant "Type IV" stent failures.

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Monitoring the Wall Mechanics During Stent Deployment in a Vessel

Clinical trials have reported different restenosis rates for various stent designs1. It is speculated that stent-induced strain concentrations on the arterial wall lead to tissue injury, which initiates restenosis2-7. This hypothesis needs further investigations including better quantifications of non-uniform strain distribution on the artery following stent implantation. A non-contact surface strain measurement method for the stented artery is presented in this work. ARAMIS stereo optical surface strain measurement system uses two optical high speed cameras to capture the motion of each reference point, and resolve three dimensional strains over the deforming surface8,9. As a mesh stent is deployed into a latex vessel with a random contrasting pattern sprayed or drawn on its outer surface, the surface strain is recorded at every instant of the deformation. The calculated strain distributions can then be used to understand the local lesion response, validate the computational models, and formulate hypotheses for further in vivo study.

Stent-induced arterial strain distributions are characterized using an optical surface strain measurement system. This visualization technique is used to gain insights into the impact of stent implantation on the host vessel.

容器内ステントの展開中の壁の力学を監視する

Clinical trials have reported different restenosis rates for various stent designs1. It is speculated that stent-induced strain concentrations on the ...

生物工学

A Murine Model of Stent Implantation in the Carotid Artery for the Study of Restenosis

Despite the considerable progress made in the stent development in the last decades, cardiovascular diseases remain the main cause of death in western countries. Beside the benefits offered by the development of different drug-eluting stents, the coronary revascularization bears also the life-threatening risks of in-stent thrombosis and restenosis. Research on new therapeutic strategies is impaired by the lack of appropriate methods to study stent implantation and restenosis processes. Here, we describe a rapid and accessible procedure of stent implantation in mouse carotid artery, which offers the possibility to study in a convenient way the molecular mechanisms of vessel remodeling and the effects of different drug coatings.

A model of stent implantation in mouse carotid artery is described. Compared to other similar methods, this procedure is very rapid, simple and accessible, offering the possibility to study in a convenient way the vascular wall reaction to different drug-eluting stents and the molecular mechanisms of restenosis.

再狭窄の研究のための頸動脈内ステント留置のマウスモデル

Despite  the considerable progress made in the stent development in the last decades,  cardiovascular diseases remain the main cause of death in western ...

医学

Ferromagnetic Bare Metal Stent for Endothelial Cell Capture and Retention

Rapid endothelialization of cardiovascular stents is needed to reduce stent thrombosis and to avoid anti-platelet therapy which can reduce bleeding risk. The feasibility of using magnetic forces to capture and retain endothelial outgrowth cells (EOC) labeled with super paramagnetic iron oxide nanoparticles (SPION) has been shown previously. But this technique requires the development of a mechanically functional stent from a magnetic and biocompatible material followed by in-vitro and in-vivo testing to prove rapid endothelialization. We developed a weakly ferromagnetic stent from 2205 duplex stainless steel using computer aided design (CAD) and its design was further refined using finite element analysis (FEA). The final design of the stent exhibited a principal strain below the fracture limit of the material during mechanical crimping and expansion. One hundred stents were manufactured and a subset of them was used for mechanical testing, retained magnetic field measurements, in-vitro cell capture studies, and in-vivo implantation studies. Ten stents were tested for deployment to verify if they sustained crimping and expansion cycle without failure. Another 10 stents were magnetized using a strong neodymium magnet and their retained magnetic field was measured. The stents showed that the retained magnetism was sufficient to capture SPION-labeled EOC in our in-vitro studies. SPION-labeled EOC capture and retention was verified in large animal models by implanting 1 magnetized stent and 1 non-magnetized control stent in each of 4 pigs. The stented arteries were explanted after 7 days and analyzed histologically. The weakly magnetic stents developed in this study were capable of attracting and retaining SPION-labeled endothelial cells which can promote rapid healing.

Our goals were to design, manufacture and test ferromagnetic stents for endothelial cell capture. Ten stents were tested for fracture and 10 more stents were tested for retained magnetism. Finally, 10 stents were tested in-vitro and 8 more stents were implanted in 4 pigs to show cell capture and retention.

内皮細胞捕捉および保持のための強磁性ベアメタルステント

Rapid endothelialization of cardiovascular stents is needed to reduce stent thrombosis and to avoid anti-platelet therapy which can reduce bleeding risk. ...

4D Printed Bifurcated Stents with Kirigami-Inspired Structures

Branched vessels, typically in the form of the letter &#34;Y,&#34;&#160;can be narrowed or blocked, resulting in serious health problems. Bifurcated stents, which are hollow in the interior and exteriorly shaped to the branched vessels, surgically inserted inside the branched vessels, act as a supporting structure so that bodily fluids can freely travel through the interior of the stents without being obstructed by the narrowed or blocked vessels. For a bifurcated stent to be deployed at the target site, it needs to be injected inside the vessel and travel within the vessel to reach the target site. The diameter of the vessel is much smaller than the bounding sphere of the bifurcated stent; thus, a technique is required so that the bifurcated stent remains small enough to travel through the vessel and expands at the targeted branched vessel. These two conflicting conditions, that is, small enough to pass through and large enough to structurally support narrowed passages, are extremely difficult to satisfy simultaneously. We use two techniques to fulfill the above requirements. First, on the material side, a shape memory polymer (SMP) is used to self-initiate shape changes from small to large, that is, being small when inserted and becoming large at the target site. Second, on the design side, a kirigami pattern is used to fold the branching tubes into a single tube with a smaller diameter. The presented techniques can be used to engineer structures that can be compacted during transportation and return to their functionally adept shape when activated. Although our work is targeted on medical stents, biocompatibility issues need to be solved before actual clinical use.

Using a 3D printer, a shape memory polymer filament is extruded to form a branched tubular structure. The structure is patterned and shaped such that it can contract into a compact form once folded and then return to its formed shape when heated.

キリガミ風構造の4Dプリント分岐ステント

Branched vessels, typically in the form of the letter &#34;Y,&#34;&#160;can be narrowed or blocked, resulting in serious health problems. Bifurcated ...

工学

Evaluation of a Novel Laser-assisted Coronary Anastomotic Connector - the Trinity Clip - in a Porcine Off-pump Bypass Model

To simplify and facilitate beating heart (i.e., off-pump), minimally invasive coronary artery bypass surgery, a new coronary anastomotic connector, the Trinity Clip, is developed based on the excimer laser-assisted nonocclusive anastomosis technique. The Trinity Clip connector enables simplified, sutureless, and nonocclusive connection of the graft to the coronary artery, and an excimer laser catheter laser-punches the opening of the anastomosis. Consequently, owing to the complete nonocclusive anastomosis construction, coronary conditioning (i.e., occluding or shunting) is not necessary, in contrast to the conventional anastomotic technique, hence simplifying the off-pump bypass procedure. Prior to clinical application in coronary artery bypass grafting, the safety and quality of this novel connector will be evaluated in a long-term experimental porcine off-pump coronary artery bypass (OPCAB) study. In this paper, we describe how to evaluate the coronary anastomosis in the porcine OPCAB model using various techniques to assess its quality. Representative results are summarized and visually demonstrated.

This paper describes a novel nonocclusive coronary anastomotic connector in a porcine off-pump coronary artery bypass (OPCAB) model. This easy-to-use coronary connector has intrinsic potential to facilitate minimally invasive OPCAB surgery.

ブタオフポンプバイパスモデルで - トリニティクリップ - 小説レーザ支援冠動脈吻合コネクタの評価

To simplify and facilitate beating heart (i.e., off-pump), minimally invasive coronary artery bypass surgery, a new coronary anastomotic connector, the ...

In vitro Assessment of Aortic Regurgitation Using Four-Dimensional Flow Magnetic Resonance Imaging

Aortic regurgitation (AR) refers to backward blood flow from the aorta into the left ventricle (LV) during ventricular diastole. The regurgitant jet arising from the complex shape is characterized by the three-dimensional flow and high-velocity gradient, sometimes limiting an accurate measurement of the regurgitant volume using 2D echocardiography. Recently developed four-dimensional flow magnetic resonance imaging (4D flow MRI) enables three-dimensional volumetric flow measurements, which can be used to accurately quantify the amount of the regurgitation. This study focuses on (i) magnetic resonance compatible AR model fabrication (dilatation, perforation, and prolapse) and (ii) systematic analysis of the performance of 4D flow MRI in AR quantification. The results indicated that the formation of the forward and backward jets over time was highly dependent on the types of AR origin. The amount of regurgitation volume bias for the model types were -7.04%, -33.21%, 6.75%, and 37.04% compared to the ground truth (48 mL) volume measured from the pump stroke volume. The largest error of the regurgitation fraction was around 12%. These results indicate that careful selection of imaging parameters is required when absolute regurgitation volume is important. The suggested in vitro flow phantom can easily be modified to simulate other valvular diseases such as aortic stenosis or bicuspid aortic valve (BAV) and can be used as a standard platform to test different MRI sequences in the future.

In vitro Assessment of Aortic Regurgitation Using Four-Dimensional Flow Magnetic Resonance Imaging

Aortic regurgitation is an aortic valve heart disease. This manuscript demonstrates how four-dimensional flow magnetic resonance imaging can evaluate aortic regurgitation using in vitro heart valves mimicking aortic regurgitation.

インビトロ 4次元流磁気共鳴イメージングによる大動脈逆流の評価

Aortic regurgitation (AR) refers to backward blood flow from the aorta into the left ventricle (LV) during ventricular diastole. The regurgitant jet ...

Particle Image Velocimetry Investigation of Hemodynamics via Aortic Phantom

Aortic valve dysfunction and stroke have recently been reported in transcatheter aortic valve implantation (TAVI) patients. Thrombus in the aortic sinus and neo-sinus due to hemodynamic changes has been suspected. In vitro experiments help investigate the hemodynamic characteristics in the cases where an in vivo assessment proves to be limited. In vitro experiments are also more robust, and the variable parameters are controlled readily. Particle image velocimetry (PIV) is a popular velocimetry method for in vitro studies. It provides a high-resolution velocity field such that even small-scale flow features are observed. The purpose of this study is to show how PIV is used to investigate the flow field in the aortic sinus after TAVI. The in vitro setup of the aortic phantom, TAVI for PIV, and the data acquisition process and post-processing flow analysis are described. The hemodynamic parameters are derived, including the velocity, flow stasis, vortex, vorticity, and particle residence. The results confirm that in vitro experiments and PIV help investigate the hemodynamic features in the aortic sinus.

Particle Image Velocimetry Investigation of Hemodynamics via Aortic Phantom

The present protocol describes particle image velocimetry (PIV) measurements performed to investigate the sinus flow through the in vitro setup of the transcatheter aortic valve (TAV). The hemodynamic parameters based on velocity are also determined.

大動脈ファントム による 血行動態の粒子画像速度測定調査

Aortic valve dysfunction and stroke have recently been reported in transcatheter aortic valve implantation (TAVI) patients. Thrombus in the aortic sinus ...

<meta charset="utf8"></head><body> 冠動脈の機械的特性を定量化するためのIVUSベースの計算方法

Intravascular Ultrasound Image-Based Finite Element Modeling Approach for Quantifying In Vivo Mechanical Properties of Human Coronary Artery

Quantifying the mechanical properties of coronary arterial walls could provide meaningful information for the diagnosis, management, and treatment of coronary artery diseases. Since patient-specific coronary samples are not available for patients requiring continuous monitoring, direct experimental testing of vessel material properties becomes impossible. Current coronary models typically use material parameters from available literature, leading to significant mechanical stress/strain calculation errors. Here, we would introduce a finite element model-based updating approach (FEMBUA) to quantify patient-specific in vivo material properties of coronary arteries based on medical images. In vivo cine intravascular ultrasound (IVUS) and virtual histology (VH)-IVUS images of coronary arteries were acquired from a patient with coronary artery disease. Cine IVUS images showing the vascular movement over one cardiac cycle were segmented, and two IVUS frames with maximum and minimum lumen circumferences were selected to represent the coronary geometry under systolic and diastolic pressure conditions, respectively. VH-IVUS image was also segmented to obtain the vessel contours, and a layer thickness of 0.05 cm was added to the VH-IVUS contours to reconstruct the coronary geometry. A computational finite element model was created with an anisotropic Mooney-Rivlin material model used to describe the vessel's mechanical properties and pulsatile blood pressure conditions prescribed to the coronary luminal surface to make it contract and expand. Then, an iterative updating approach was employed to determine the material parameters of the anisotropic Mooney-Rivlin model by matching minimum and maximum lumen circumferences from the computational finite element model with those from cine IVUS images. This image-based finite element model-based updating approach could be successfully extended to determine the material properties of arterial walls in various vascular beds and holds the potential for risk assessment of cardiovascular diseases.

<meta charset="utf8"></head><body>ヒト冠動脈のin vivo機械的特性を定量化するための血管内超音波画像ベース有限要素モデリングアプローチ

In vivo cine intravascular ultrasound images show the coronary cross-sectional movement corresponding to different pressure loading conditions. Based on a finite element model, an iterative scheme was employed to determine the patient-specific mechanical properties of coronary arteries in vivo by matching coronary motion from the computational model and medical images.

ヒト冠動脈のin vivo機械的特性を定量化するための血管内超音波画像ベース有限要素モデリングアプローチ 

Quantifying the mechanical properties of coronary arterial walls could provide meaningful information for the diagnosis, management, and treatment of ...

180°湾曲動脈テストセクションにおけるモデルIV型ステントの失敗の下流に二次流れ構造に関する実験的研究

要約

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この動画の章

容器内ステントの展開中の壁の力学を監視する

再狭窄の研究のための頸動脈内ステント留置のマウスモデル

内皮細胞捕捉および保持のための強磁性ベアメタルステント

キリガミ風構造の4Dプリント分岐ステント

ブタオフポンプバイパスモデルで - トリニティクリップ - 小説レーザ支援冠動脈吻合コネクタの評価

インビトロ 4次元流磁気共鳴イメージングによる大動脈逆流の評価

大動脈ファントムによる血行動態の粒子画像速度測定調査

ヒト冠動脈のin vivo機械的特性を定量化するための血管内超音波画像ベース有限要素モデリングアプローチ

ヒト冠動脈のin vivo機械的特性を定量化するための血管内超音波画像ベース有限要素モデリングアプローチ

ヒト冠動脈のin vivo機械的特性を定量化するための血管内超音波画像ベース有限要素モデリングアプローチ

180°湾曲動脈テストセクションにおけるモデルIV型ステントの失敗の下流に二次流れ構造に関する実験的研究

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大動脈ファントム による 血行動態の粒子画像速度測定調査

ヒト冠動脈のin vivo機械的特性を定量化するための血管内超音波画像ベース有限要素モデリングアプローチ

ヒト冠動脈のin vivo機械的特性を定量化するための血管内超音波画像ベース有限要素モデリングアプローチ

ヒト冠動脈のin vivo機械的特性を定量化するための血管内超音波画像ベース有限要素モデリングアプローチ

大動脈ファントムによる血行動態の粒子画像速度測定調査