Name: a chronic cardiac ischemia model in swine using an ameroid constrictor
Uploaded: 2017-10-09T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 22 s
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学内資金このプロジェクトのことは、学内研究部門、国立心臓、肺、血液研究所、国立衛生研究所によって提供されました。博士ジェームス ・ ホーキンス、博士ロバート ・ ホイト、獣医のリソースの NIH の部門および NIH における胸部外科研究プログラムのスタッフを確認したいと思います。

ここで説明している手順国立心臓、肺、血液研究所動物愛護および国立衛生研究所利用委員会によって承認され、の公衆衛生サービス ポリシーに記載されているポリシーに準拠思いやりのあるケアと実験動物の動物福祉法とケアのためのガイドの使用および実験動物の使用。
 注: この手術の目的は、重篤な冠動脈疾患患者に臨床的に関連する治療法の開発に使用することができます慢性の心筋虚血の動物モデルを生成します。これは 生体外 モデルを使用して実行できない。
 1 です動物 <ol><li>男性ヨークシャー豚重さ 12 〜 15 キロの間を使用して、</li></ol>。
 2. pre-surgical プロシージャ <ol><li>アモキシシリンとクラブラン酸カリウム 15 mg/kg を手術前に 24 h を始めて、1 日 2 回経口使用予防的抗生物質のため 。
	注: この経口抗生物質が手術豚はそれを飲み込むことを確認し、また、薬へのアレルギー反応に対して手術後がないことを確認する前に開始します</li>。
	<li>食品と手術前に 12 h 豚から水を差し控える</li>。
	<li>手術の日、麻酔のケタミン (33 mg/kg)、ミダゾラム (0.5 - 0.75 mg/kg)、およびアトロピン (0.01 mg/kg) の筋肉 (IM) を与えられたのカクテルが豚</li>。
	<li>は耳静脈内 20 G の静脈内投与 (IV) カテーテルを置き 7.0 Fr 気管内チューブと動物を挿管します 。
	注: IV カテーテルとブタのサイズに応じて気管内チューブのサイズを調整します</li>。
	<li>臍に肩と脊柱に腹部正中線から豚の左側の毛 (ひげ) を削除します</li>。
	<li>予防的抗生物質を投与する (ピペラシリンとタゾバクタム: 100 mg/kg IV) 薬を痛みと (ブプレノルフィン持続リリース: 0.2 mg/kg 皮下 (SC) やフェンタニル経皮パッチ 25 50 μ g/h). 
	注: IV 抗生物質を投与動物手術前 12 時間絶食し、今回の間に前述のように経口抗生物質が届かないので</li>。
	<li>は手術室に豚を輸送、気管内チューブを気道ガスを監視する副流センサーを搭載した麻酔器に接続します。機械的に換気開始点として 10 mL/kg の一回換気量を使用して豚と 30 cm H 2 o. セット分 (bpm) あたり 10-20 呼吸間呼吸の気道圧を超える、呼気終末 CO 2 (を保つために必要に応じて調整28 と 35 mm hg 維持イソフルラン (1-3%) と (2-5%) セボフルラン麻酔の間 PetCO 2) レベル</li>。
	<li>は、オペレーティング テーブルの上に豚の右側を配置します。体温 (BT)、心電図 (ECG)、パルス酸素濃度計 (スポ 2) 等 を監視するためすべての必要なプローブを添付</li> <li>2% クロルヘキシジン、70% アルコールで交互ボディス クラブ 3 経由で手術部位を準備 (において、外側に移動してセンターで始まる円運動).</li>
	<li>無菌 21 を使用して手術部位をドレープします</li>。
</ol> 3。手術 <ol><li>左開胸により心を公開します。
	<ol><li>皮膚切開を 4 番目 に平行になるよう、5 番目 の肋間スペース約 8-9 cm 長さ号 10 メス刃を使用しています</li>。
		<li>はリブロース筋肉デカールバサミ Metzenbaum、ブラウン アドソン鑷子のペアを使用して広背筋と前鋸をカットします。必要に応じて止血を維持するために電気焼灼器を使用します</li>。
		<li>は、4 番目 と 4 番目 の肋骨の前方の面に沿って Metzenbaum はさみ切断と 5 番目 のリブの間の胸腔内肋間筋を入力します。誤って肺の損傷のチャンスを減らすためには、胸腔内に入る直前に息を吐くのこのベンチレーターを切る。胸腔内が破られて、一度オンに戻すベンチレーター</li>。
		<li>心を公開する離れて、肋骨を広げるため小さな Finochietto リトラクターを使用します</li>。
	</ol></li> <li>使用 Debakey 鉗子をつかみ、心膜を持ち上げます。ポッツはさみを使って、心膜、心膜のスペースを入力する空気の小さい穴を作る。LAD と LCX の動脈の接合点ポッツ ハサミで切開を続ける</li>。
	<li>使用バブコック鉗子左心耳を撤回します。LCX 動脈の前にまたは近位端の周囲の組織から 1 st の鈍縁枝を解剖 Debakey と小さな直角鉗子を使用します</li>。
	<li>は、切り裂かれた LCX 動脈、各端に 1 つ下 2 つの容器のループを配置します。サイズ 3.0 mm アメロイド収縮を持つ小さな直角鉗子、収縮の開口部を通して LCX 動脈をゆっくりとガイド船ループを持ち上げます。開口部を向いているので、ゆっくり括約筋を回転させます。容器ループを削除します。 図 1 を参照してください 。
	注: 適切な動脈解離は、よじれを防ぐために不可欠です。個々 の動物に適切なサイズの収縮を選択します。適切なサイズの収縮が密接にせず最初船船を取り囲みます。アメロイド constrictors サイズ 2.5-3.5 ミリメートル 12 〜 15 キロの重量を量る国内の豚が必要です。船舶のアメロイド収縮の場所は虚血領域のサイズに依存します</li>。
	<li>心膜を再近似し、4-0 ポリプロピレン縫合糸で閉じる</li>。
	<li>12 Fr の胸腔チューブまたはそれと同等を閉鎖、一般に 2 つの肋間開胸術サイトに後方の層の間を終了終了と胸膜腔に挿入することで呼吸器の負圧を再確立します 。
	注: は、肋骨を閉じる前に無気肺を観察します。30 mmhg の圧力まで手動で肺を膨らませる過少膨張の兆候が認められた場合</li>。
	<li>は、肋間神経の層、皮下層の 2-0 ポリプロピレン縫合糸と真皮層の 3-0 ポリプロピレン縫合糸鋸と筋膜層のポリプロピレン縫合糸 0 1 ポリプロピレン縫合糸を使用して、胸を閉じます。ホチキス止めや皮膚を縫合します</li>。
	<li>胸管の端に 3 ウェイ ストップ コックを接続および否定的なシールを達成するまで、40-60 cc 注射器で胸に空気を避難させます。すべてのエアコンの取り外しを容易にするその胸骨または反対側に動物をロールバックします。胸は、負圧を維持して、一度胸管を外し、出口部を縫合します。切開することができます数日間包帯をされる動物は単独で手術後建物される場合</li>。
</ol> 4。術後 <ol><li>閉鎖、0.25% ブピバカインで開胸術サイトの両側に沿って切開に潜入します</li>。
	<li>人工呼吸器を動物を引き離すし、麻酔をオフに。動物は独自に呼吸したら気管内チューブを削除し、嚥下します</li>。
	(目を覚まし、胸骨)、それは完全に回復するまで、<li>は動物を監視します。異常はないはず、不整脈心電図、BT は 38.7-39.8 ° C をする必要がありますまたは SpO 2 は 95-100% にする必要があります、呼吸数は 32 58 bpm をする必要があります</li>。
	<li>管理アミオダロン (100 mg、1 日 2 回経口投与)、血栓症や不整脈を防ぐためにクロピドグレル硫酸水素 (75 mg、1 日 1 回経口投与)。アモキシシリンとクラブラン酸カリウム 15 mg/kg 1 日 2 回経口投与を続行します。10 日後の操作。術後の痛みは、ブプレノルフィン SR (持続的なリリース) で制御 0.2 mg/kg。SQ 3 日おき。ブプレノルフィンの SR は一度カルプロフェン 4.4 mg/kg で補うことができ、(2.2 mg/kg) PO または IM 入札します</li>。
	<li>動物の寝具と採材をすべてを保つ &#39; 住宅地切開は完全に治癒するまで s</li>。
</ol>

<ol>
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著者はある利益相反を開示します。

アメロイド constrictors は慢性心筋虚血、慢性の心筋梗塞や心不全5,6,7,9,10の動物モデルを作成する広く使用されています。,11,12,13,15,16,17,18,19,22. 科学文献のアメロイド使用の有病率により研究者と自分の仕事の結果をより正確に比較するため、これらのモデルは、ステント、油圧改善や固定狭窄改善を使用して作成できますが、以前研究5,6,7,9,10、11,12,13,を公開15,16,17,18,19,22. アメロイド収縮を使用してのもう一つの利点は、プロシージャは比較的簡単です、合理的な手術技能を持つユーザーが正常に実行できる専用計測器は必要ありません。その他の上記の方法は大きい技術的なスキルを必要として、油圧の遮蔽の場合外部デバイス6,13による強烈な術後監視が必要です。
アメロイド収縮を使用しての主な制限は、オクルー ジョン9,13の率の変動です。一般に、アメロイド収縮を使用してほとんどの研究は、完全閉塞が発生する23,24まで最初の 2 週間で最高とし、徐々 に先細りする狭窄率を発見しました。アメロイド内腔の閉鎖率を直接測定前のヴィヴォ研究は、内腔の直径の最大の減少が最初の 2 週間で発生し、25,26がその後低下を確認しました。ただし、これらの同じ研究はグルコースとタンパク質濃度を取り巻く率およびアメロイド閉鎖、それにより生体内での条件のほとんどの場合、変動の示唆の完全性影響を与えることを示しているもアメロイドの閉塞率25,26です。他の研究者は、機械的外傷、炎症、線維化、および血栓形成アメロイド配置プロシージャ自体によって引き起こされるこの変動5,6,25 に貢献するかもしれないことを示唆しています。.後者のシナリオはほとんど早死にと本研究では, 心の障害の理由です。それは容器のよじれを防ぐためにアメロイドの両側に繊細、かつ十分なの動脈解離を行うための重要性を十分に強調することはできません。
アメロイド収縮の適切な配置は心の治療に十分な大きさの虚血領域を開発する重要なほど大規模な死になります。ヨークシャー豚で最適に動作する最初の鈍縁枝が表示される前に、LCX のアメロイド収縮筋を配置すること。他の報告、これは左心室の6の 25-30% 程度の虚血領域になりました。本研究で調査されていた特定の治療には不十分だった虚血性の地区結果、アメロイドの配置も低い。
手術中に発生する不整脈はまれです。研究の終わりまで経口アミオダロン術後の管理と、アメロイドは遮断し、2 〜 3 週間後操作中に不整脈を防ぐことができます。また、ばんと医療スタッフは肺浮腫/心不全の初期兆候になることができるこの期間中任意の咳の注意で特に警戒する必要があります。
長年にわたってアメロイド収縮のデザインに改善されました。Ameroids は、現在外科医はオクルード容器の直径に一致するアメロイドを選択するを許可する多くのサイズで利用可能。アメロイドの外側のリングはステンレス鋼、チタン、またはプラスチックで利用できます。MRI を使用して影響を受ける心を評価するとき、これは特に重要です。すべての金属は、MRI 画像でアイテムになります。チタン ameroids は、一方プラスチック葉なしすべてのステンレス鋼よりも加工品が少なくなります。チタン アメロイドとプラスチック アメロイドの違いを示す MRI 画像はそれぞれ図 2と図 3のとおりです。図2 心臓の右側にあるアーティファクトは被覆、アメロイド チタン リングによって引き起こされます。最近まで、プラスチック アメロイドに封じ込めリングだったあまりにもかさばる容器を屈曲することがなく冠動脈の周囲に配置します。本研究で用いたアメロイド収縮 (材料の表を参照) は金属の ameroids と同じ外径より合理化されたバージョン。

冠動脈疾患 (CAD)、心筋虚血につながる世界4前後約 1 米1,2で死亡して起因する医療費、死、障害の主要な原因は、します。,3,4,5,6CAD から苦しんでいる患者の 3 分の 1 ほどが時代、貧しい人々 の健康、または最適ではない解剖学4,のためのこれらの治療法の対象外である経皮的と外科的治療には多くの進歩をされているが、。5,6,7. 画像診断や治療の新しい方法を評価するために適切な動物モデルの開発が重要です。
ときに病気の動物モデルの開発、誘導障害は人間8,9の障害の解剖学的・生理学的特性を精密にエミュレートする必要があります。豚は心血管の研究の最も広く使われて大規模な動物の一つであります。豚の心臓は、サイズ、解剖学と生理学の3,6面で人間の心に最も密接に似ています。人間の心と同様に、ブタの心臓の心筋には豊富な側副血行6は持っていません。このため、豚の心臓も、急性冠閉塞は容認しないが、それは漸進的な冠動脈閉塞を耐えることができます。慢性心筋虚血、慢性心筋梗塞と心不全5,6,9,10,モデルとして使用ことができる場合は冠動脈が閉塞ゆっくり11,12,13。 慢性心筋虚血は、ステント留置や油圧オクルーダ、固定狭窄オクルーダ アメロイド収縮の配置を誘起すること。様々 な出版物6,9,13で詳細に記載されているこれらのすべてのメソッドの長所と短所がありますが、最も一般的に使用されるメソッドはアメロイド配置5、 6,10,11。
アメロイド収縮は、カゼインの材料ステンレス鋼、プラスチック、またはチタン リング内鉄骨で構成されます。徐々 に絞り込む内部ルーメンを引き起こす周囲の流体をカゼイン素材が吸収し、遅い狭窄を模倣 (通常、動脈左前下行枝冠 (LAD) または、左冠動脈回旋枝 (LCX)) 動脈の周囲に配置、一度、動脈を行い最後ににおけるはオクルー ジョン9,13,14に。この手順を単独で慢性心筋虚血や梗塞を開発し、新しいイメージング技術8を評価するために有用されている心臓の左心室の領域の他のメソッドの結果と組み合わせて使用 10、15治療7,16,17,18手術19,20。

<table><tbody><tr><td>Anesthesia: ketamine</td><td>Putney, INC</td><td></td><td>Dose: 25mg/kg, IM</td></tr><tr><td>Anesthesia: midazolam</td><td>App Pharmaceuticals</td><td></td><td>Dose: 0.75mg/kg, IM</td></tr><tr><td>Anesthesia: isoflurane</td><td>Baxter</td><td></td><td>Dose: 1-3%, INH</td></tr><tr><td>Antibiotics: amoxicillin and clavulanate potassium</td><td>WG Critical Care</td><td></td><td>Dose: 15mg/kg, IV</td></tr><tr><td>Antibiotics: piperacillin and tazobactam</td><td>Fresenius Kabl</td><td></td><td>Dose: 100mg/kg, PO</td></tr><tr><td>Analgesia: buprenorphine (sustained release)</td><td>Zoo Pharm</td><td></td><td>10mg/ml bottle, Dose: 0.2mg/kg SC</td></tr><tr><td>Analgesia: fentanyl patch</td><td>Mylan</td><td></td><td>Dose: 25-50mcg/hr, TD</td></tr><tr><td>Analgesia: bupivicaine 0.25%</td><td>Hospira</td><td></td><td>Give SC at incision site for analgesia</td></tr><tr><td>Alcohol 70%</td><td>Humco</td><td>NDC 0395-4202-28</td><td>for scrubbing surgical site</td></tr><tr><td>Chlorhexidine scrub 2%</td><td>Vet One</td><td>510083</td><td>for scrubbing surgical site</td></tr><tr><td>Datex-Ohmeda Aestiva /5 anesthesia machine</td><td>GE Healthcare Madison WI.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Pediatric anesthesia circuit</td><td>Westmed</td><td>7-8901</td><td>www.westmedinc.com</td></tr><tr><td>Water blanket</td><td>Cincinnati Sub Zero</td><td>Blanketrol 2</td><td></td></tr><tr><td>EKG</td><td>Medtronics- Physiocontrol</td><td>LifePak 20</td><td></td></tr><tr><td>Oxygen saturation monitor</td><td>GE Healthcare Madison WI.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Temperature probe</td><td>GE Healthcare Madison WI.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Electrical cautery unit</td><td>Valley Labs</td><td>Force 2</td><td>Cut-30 Coag-40</td></tr><tr><td>Endotracheal tube</td><td>Hudson RCI</td><td>HUD510312</td><td>Hudson brand - appropriate size for animal</td></tr><tr><td>Intravenous catheter, size 20 gauge</td><td>Santa Cruz Biotechnology, Inc</td><td>SC-360097</td><td>Fluid and drug administration</td></tr><tr><td>Lactated Ringers Solution</td><td>Hospira</td><td>NDC 0409-7953-03</td><td></td></tr><tr><td>Macro IV drip set 15 drops/ml</td><td>Hospira</td><td>12672-28</td><td></td></tr><tr><td>Surgical gowns</td><td>Kimberly Clark</td><td>90142</td><td></td></tr><tr><td>Utility drapes</td><td>Kimberly Clark</td><td>89731</td><td></td></tr><tr><td>Adult laparotomy drape</td><td>Medline</td><td>DYNJP3004</td><td></td></tr><tr><td>Sterile surgical gloves</td><td>Cardinal Health (Allegiance)</td><td>22537-570</td><td>Size 7 - use appropriate size for surgeon</td></tr><tr><td>Needle mat - sterile</td><td>Medline</td><td>NC30MBR</td><td></td></tr><tr><td>Cautery pencil</td><td>Medline</td><td>ESPB 2000</td><td></td></tr><tr><td>Suction tubing</td><td>Medline</td><td>DYND50251</td><td></td></tr><tr><td>Suction tip; Yankauer</td><td>Medline</td><td>DYND50130</td><td></td></tr><tr><td>Suction cannister</td><td>Cardinal Health (Allegiance)</td><td>65651-220</td><td></td></tr><tr><td>Ameroid constrictors sizes 2.5mm -3.5mm</td><td>Research Instruments SW, Inc.</td><td>760-764-9411</td><td>Types: Stainless steel, titanium, or plastic</td></tr><tr><td>3-way stopcock</td><td>Cardinal Health (Allegiance)</td><td>455991</td><td>For chest tube</td></tr><tr><td>Stomach tube - 18 Fr</td><td>Cardinal Health (Allegiance)</td><td>DC4418</td><td>For chest tube</td></tr><tr><td>60cc syringe</td><td>Cardinal Health (Allegiance)</td><td>SY35060LL</td><td>For chest tube</td></tr><tr><td>3cc syringe</td><td>Cardinal Health (Allegiance)</td><td>SY35003LL</td><td>For post-op analgesia injection</td></tr><tr><td>Skin stapler - 35W</td><td>Ethicon&amp;nbsp; Endo-Surgery</td><td>PMW 35</td><td>skin closure</td></tr><tr><td>Scalpel blade - size #10</td><td>Cardinal Health (Allegiance)</td><td>32295-010</td><td></td></tr><tr><td>Mini silicone vessel loops 1 Pak</td><td>Aspen Surgical</td><td>011001PBX</td><td>for elevating circumflex artery to apply ameroid</td></tr><tr><td>1 (polypropylene) taper</td><td>Ethicon</td><td>BB #8425H</td><td>close ribs</td></tr><tr><td>2-0 (polypropylene) taper</td><td>Ethicon</td><td>SH #8523</td><td>close muscle layers</td></tr><tr><td>4-0 (polypropylene) taper</td><td>Ethicon</td><td>BB #8581H</td><td>close pericardium</td></tr><tr><td>20 gauge needle</td><td>Cardinal Health (Allegiance)</td><td>81-200219</td><td>post-op analgesia injection</td></tr><tr><td>antimicrobial drape</td><td>3M</td><td>6640EZ</td><td></td></tr><tr><td>Finochietto rib retractor - infant size</td><td>Codman</td><td>50-8057</td><td></td></tr><tr><td>Potts-Smith scissors</td><td>Roboz</td><td>RS-6043</td><td></td></tr><tr><td>Babcock forceps</td><td>Roboz</td><td>RS-8022</td><td></td></tr><tr><td>Pean hemostatic forceps curved</td><td>Codman</td><td>30-4565</td><td></td></tr><tr><td>scalpel handle #7</td><td>Codman</td><td>11-5534</td><td></td></tr><tr><td>Brown Adson forceps</td><td>Roboz</td><td>RS-5231</td><td></td></tr><tr><td>Debakey forceps</td><td>Roboz</td><td>RS-7562</td><td></td></tr><tr><td>Mayo scissors</td><td>Roboz</td><td>RS-6870SC</td><td></td></tr><tr><td>Metzenbaum dissecting scissors</td><td>Codman</td><td>36-5011</td><td></td></tr><tr><td>Metzenbaum dissecting scissors</td><td>Codman</td><td>36-5016</td><td></td></tr><tr><td>Mayo-Hegar needle holder</td><td>Codman</td><td>36-2017</td><td></td></tr><tr><td>Ryder needle holder</td><td>Codman</td><td>36-3012</td><td></td></tr><tr><td>Kelly hemostatic forceps</td><td>Roboz</td><td>RS-7130</td><td></td></tr><tr><td>Reynolds hemostatic forcep</td><td>Roboz</td><td>RS-7211</td><td></td></tr><tr><td>Weitlander retractor</td><td>Roboz</td><td>RS-8612</td><td></td></tr><tr><td>Yorkshire domestic pigs</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

a chronic cardiac ischemia model in swine using an ameroid constrictor

心血管疾患には、アメリカ合衆国における死亡率の一番の原因が残っています。これらの疾患の治療に多くの方法がありますが、各治療をテストする方法、体内モデルが必要があります。豚は心血管疾患の最もよく使われる大型動物モデルの一つです。その心は人間の解剖学および機能で似ています。アメロイド配置手法では、心筋梗塞の研究に多くの有用なアプリケーションは、心臓の虚血領域を作成します。このモデルは、外科研究、医薬品の研究、イメージング技術、細胞治療に使用されています。
心臓の虚血領域を誘導するいくつかの方法があります。その長所と短所、それぞれありますが、アメロイド収縮の配置が最も広く使用されている手法です。アメロイドを使用する主な利点は、その有病率既存研究では、様々 なサイズの解剖学を収容して収縮するため容器のサイズで、その利用、手術は比較的簡単な手順および術後監視維持するために外部のデバイスがないので、ごくわずかです。このペーパーでは、アメロイド収縮の配置の適切な技術の詳細な概要を提供します。

2 年間で私たちの施設でアメロイド配置手術から得られたデータを分析した後生存率 80% であることがわかった。12-15 の kg の重量を量る 25 ヨークシャー豚の手順を行った。25 豚の 20 は、フォロー アップのプロシージャ、繊維し、直後に閉じる、2 を重症心不全や肺水腫を安楽死させ、1 いたフォロー アップ レントゲン中麻酔死死亡した 2 に生き残った。剖検では、プロシージャの 24 時間以内に死亡した動物の左心室の梗塞領域を明らかにしました。それは疑いがあるが、アメロイドの内腔からねじれて、アメロイドの存在のために動脈がまだ開いていたこと確認できませんでした。心不全のため安楽死された動物から得られる ameroids を調べた。18 日に内腔の総閉鎖があった。
存続の動物によって磁気共鳴イメージ投射 (MRI) 28 日ポスト アメロイド配置で心臓機能と虚血領域のサイズを測定するをイメージしました。図 2と図 3は、それぞれ鉄骨チタン アメロイドと豚とプラスチック包まれたアメロイドと豚から得られる MRI 画像を示します。イメージング後、細胞の注入または偽の手順, 開胸術を行った。動物は、うち 16 週間ポスト アメロイド配置限り続いていた。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56190/56190fig1.jpg"> 
図 1: アメロイド配置手順中に心臓のブタの画像。(A)の若者、LCX、鈍角縁動脈 (OM) を示す豚の心臓のイメージ。(B)アメロイド配置の前に切り裂かれた LCX 動脈の画像です。(C)上向きまたは中心部からアメロイドの開口周り、LCX アメロイドの適切な配置のイメージ。<a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56190/56190fig1large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56190/56190fig2.jpg"> 
図 2: チタンのブタ心臓の MRI 画像固めてアメロイド。LCX 動脈にチタン鉄骨アメロイド収縮の留置後 4 週間を取られる豚の心臓の MRI 画像です。チタンで作成された成果物への矢印。<a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56190/56190fig2large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56190/56190fig3.jpg"> 
図 3: プラスチック製のと豚の心臓の MRI 画像固めてアメロイド。LCX 動脈上プラスチック包まれたアメロイド収縮の留置後 4 週間を取られる豚の心臓の MRI 画像です。矢印はアメロイド収縮。アーティファクトは認められなかった。<a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56190/56190fig3large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。

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A Chronic Cardiac Ischemia Model in Swine Using an Ameroid Constrictor

アメロイド収縮を使用して豚の慢性心筋虚血モデル

このプロトコルの目的は、豚モデルで冠動脈の周り遅れて収縮デバイス (アメロイド収縮) の配置を示すことです。このデバイスは、新しい画像診断法と治療の新しい方法を学ぶです心臓の虚血領域を作成します。

Cardiovascular disease remains the number one cause of mortality in the United States. There are numerous approaches to treating these diseases, but ...

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Research

JoVE Journal

Medicine

10.5K ビュー.  National Institutes of Health. このプロトコルの目的は、豚モデルで冠動脈の周り遅れて収縮デバイス (アメロイド収縮) の配置を示すことです。このデバイスは、新しい画像診断法と治療の新しい方法を学ぶです心臓の虚血領域を作成します。

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Myocardial Infarction and Functional Outcome Assessment in Pigs

Introduction of newly discovered cardiovascular therapeutics into first-in-man trials depends on a strictly regulated ethical and legal roadmap. One important prerequisite is a good understanding of all safety and efficacy aspects obtained in a large animal model that validly reflect the human scenario of myocardial infarction (MI). Pigs are widely used in this regard since their cardiac size, hemodynamics, and coronary anatomy are close to that of humans. Here, we present an effective protocol for using the porcine MI model using a closed-chest coronary balloon occlusion of the left anterior descending artery (LAD), followed by reperfusion. This approach is based on 90 min of myocardial ischemia, inducing large left ventricle infarction of the anterior, septal and inferoseptal walls. Furthermore, we present protocols for various measures of outcome that provide a wide range of information on the heart, such as cardiac systolic and diastolic function, hemodynamics, coronary flow velocity, microvascular resistance, and infarct size. This protocol can be easily tailored to meet study specific requirements for the validation of novel cardioregenerative biologics at different stages (i.e. directly after the acute ischemic insult, in the subacute setting or even in the chronic MI once scar formation has been completed). This model therefore provides a useful translational tool to study MI, subsequent adverse remodeling, and the potential of novel cardioregenerative agents.

This protocol describes the porcine myocardial infarction (MI) model using a 90 min closed-chest coronary balloon occlusion of the left anterior descending artery (LAD), followed by reperfusion. Furthermore, the protocol for several outcome parameters, such as cardiac function, hemodynamics, microvascular resistance, and infarct size, are also presented.

豚における心筋梗塞および機能的結果の評価

Introduction of newly discovered cardiovascular therapeutics into first-in-man trials depends on a strictly regulated ethical and legal roadmap. One ...

医学

Surgical Placement of Catheters for Long-term Cardiovascular Exercise Testing in Swine

This protocol describes the surgical procedure to chronically instrument swine and the procedure to exercise swine on a motor-driven treadmill. Early cardiopulmonary dysfunction is difficult to diagnose, particularly in animal models, as cardiopulmonary function is often measured invasively, requiring anesthesia. As many anesthetic agents are cardiodepressive, subtle changes in cardiovascular function may be masked. In contrast, chronic instrumentation allows for measurement of cardiopulmonary function in the awake state, so that measurements can be obtained under quiet resting conditions, without the effects of anesthesia and acute surgical trauma. Furthermore, when animals are properly trained, measurements can also be obtained during graded treadmill exercise.
Flow probes are placed around the aorta or pulmonary artery for measurement of cardiac output and around the left anterior descending coronary artery for measurement of coronary blood flow. Fluid-filled catheters are implanted in the aorta, pulmonary artery, left atrium, left ventricle and right ventricle for pressure measurement and blood sampling. In addition, a 20 G&#160;catheter is positioned in the anterior interventricular vein to allow coronary venous blood sampling.
After a week of recovery, swine are placed on a motor-driven treadmill, the catheters are connected to pressure and flow meters, and swine are subjected to a five-stage progressive exercise protocol, with each stage lasting 3 min. Hemodynamic signals are continuously recorded and blood samples are taken during the last 30 sec of each exercise stage.
The major advantage of studying chronically instrumented animals is that it allows serial assessment of cardiopulmonary function, not only at rest but also during physical stress such as exercise. Moreover, cardiopulmonary function can be assessed repeatedly during disease development and during chronic treatment, thereby increasing statistical power and hence limiting the number of animals required for a study.

Here we present a protocol to assess cardiopulmonary function in awake swine, at rest and during graded treadmill exercise. Chronic instrumentation allows for repeated hemodynamic measurements uninfluenced by cardiodepressive anesthetic agents.

豚の長期心血管運動テストのためのカテーテルの外科的配置

This protocol describes the surgical procedure to chronically instrument swine and the procedure to exercise swine on a motor-driven treadmill. Early ...

Surgical Swine Model of Chronic Cardiac Ischemia Treated by Off-Pump Coronary Artery Bypass Graft Surgery

Chronic cardiac ischemia that impairs cardiac function, but does not result in infarct, is termed hibernating myocardium (HM). A large clinical subset of coronary artery disease (CAD) patients have HM, which in addition to causing impaired function, puts them at higher risk for arrhythmia and future cardiac events. The standard treatment for this condition is revascularization, but this has been shown to be an imperfect therapy. The majority of pre-clinical cardiac research focuses on infarct models of cardiac ischemia, leaving this subset of chronic ischemia patients largely underserved. To address this gap in research, we have developed a well-characterized and highly reproducible model of hibernating myocardium in swine, as swine are ideal translational models for human heart disease. In addition to creating this unique disease model, we have optimized a clinically relevant treatment model of coronary artery bypass surgery in swine. This allows us to accurately study the effects of bypass surgery on heart disease, as well as investigate additional or alternate therapies. This model surgically induces single vessel stenosis by implanting a constrictor on the left anterior descending (LAD) artery in a young pig. As the pig grows, the constrictor creates a gradual stenosis, resulting in chronic ischemia with impaired regional function, but preserving tissue viability. Following the establishment of the hibernating myocardium phenotype, we perform off-pump coronary artery bypass graft surgery to revascularize the ischemic region, mimicking the gold-standard treatment for patients in the clinic.

This protocol presents a surgical large animal model of chronic, single vessel ischemia that results in regional abnormalities but does not create infarct, known as hibernating myocardium. Following establishment of chronic ischemia, animals are treated with off-pump LIMA-LAD coronary artery bypass graft surgery to revascularize the ischemic tissue.

冠動脈バイパス移植手術によって治療慢性心筋虚血の外科豚モデル

Chronic cardiac ischemia that impairs cardiac function, but does not result in infarct, is termed hibernating myocardium (HM). A large clinical subset of ...

Standardized Model of Ventricular Fibrillation and Advanced Cardiac Life Support in Swine

Cardiopulmonary resuscitation after cardiac arrest, independent of its origin, is a regularly encountered medical emergency in hospitals as well as preclinical settings. Prospective randomized trials in human subjects are difficult to design and ethically ambiguous, which results in a lack of evidence-based therapies. The model presented in this report represents one of the most common causes of cardiac arrests, ventricular fibrillation, in a standardized setting in a large animal model. This allows for reproducible observations and various therapeutic interventions under clinically accurate conditions, hence facilitating the generation of better evidence and eventually the potential for improved medical treatment.

Cardiopulmonary resuscitation and defibrillation are the only effective therapeutic options during cardiac arrest caused by ventricular fibrillation. This model presents a standardized regimen to induce, assess, and treat this physiological state in a porcine model, thus providing a clinical approach with various opportunities for data collection and analysis.

豚における心室細動と高度心臓生活支援の標準化モデル

Cardiopulmonary resuscitation after cardiac arrest, independent of its origin, is a regularly encountered medical emergency in hospitals as well as ...

Novel Percutaneous Approach for Deployment of 3D Printed Coronary Stenosis Implants in Swine Models of Ischemic Heart Disease

Minimally invasive methods for creating models of focal coronary narrowing in large animals are challenging. Rapid prototyping using three-dimensionally (3D) printed coronary implants can be employed to percutaneously create a focal coronary stenosis. However, reliable delivery of the implants can be difficult without the use of ancillary equipment. We describe the use of a mother-and-child coronary guide catheter for stabilization of the implant and for effective delivery of the 3D printed implant to any desired location along the length of the coronary vessel. The focal coronary narrowing was confirmed under coronary cineangiography and the functional significance of the coronary stenosis was assessed using gadolinium-enhanced first-pass cardiac perfusion MRI. We showed that reliable delivery of 3D printed coronary implants in swine models (n = 11) of ischemic heart disease can be achieved through repurposing mother-and-child coronary guide catheters. Our technique simplifies the percutaneous delivery of coronary implants to create closed-chest swine models of focal coronary artery stenosis and can be performed expeditiously, with a low procedural failure rate.

We describe a novel, cost-effective, and efficient technique for percutaneous delivery of three-dimensionally printed coronary implants to create closed-chest swine models of ischemic heart disease. The implants were fixed in place using a mother-and-child extension catheter with high success rate.

虚血性心疾患の豚モデルにおける3D印刷冠動脈狭窄インプラントの展開のための新規経皮的アプローチ

Minimally invasive methods for creating models of focal coronary narrowing in large animals are challenging. Rapid prototyping using three-dimensionally ...

An Intact Pericardium Ischemic Rodent Model

This protocol has shown that the pericardium and its contents play an essential anti-fibrotic role in the ischemic rodent model (coronary ligation to induce myocardial injury). The majority of pre-clinical myocardial infarction models require the disruption of pericardial integrity with loss of the homeostatic cellular milieu. However, recently a methodology has been developed by us to induce myocardial infarction, which minimizes pericardial damage and retains the heart&#39;s resident immune cell population. An improved cardiac functional recovery in mice with an intact pericardial space following coronary ligation has been observed. This method provides an opportunity to study inflammatory responses in the pericardial space following myocardial infarction. Further development of the labeling techniques can be combined with this model to understand the fate and function of pericardial immune cells in regulating the inflammatory mechanisms that drive remodeling in the heart, including fibrosis.

This protocol outlines the steps for inducing myocardial infarction in mice while preserving the pericardium and its contents.

無傷心膜虚血性げっ歯類モデル

This protocol has shown that the pericardium and its contents play an essential anti-fibrotic role in the ischemic rodent model (coronary ligation to ...

Large Animal Model for Evaluating the Efficacy of the Gene Therapy in Ischemic Heart

Coronary artery disease is one of the significant causes of mortality and morbidity worldwide. Despite the progression of current therapeutics, a considerable proportion of coronary artery disease patients remain symptomatic. Gene therapy-mediated therapeutic angiogenesis offers a novel therapeutic method for improving myocardial perfusion and relieving symptoms. Gene therapy with different angiogenic factors has been studied in few clinical trials. Due to the novelty of the method, the progress of myocardial gene therapy is a continuous path from bench to bedside. Therefore, large animal models are needed for evaluating the safety and efficacy. The more the large animal model identifies the original disease and the endpoints used in clinics, the more predictable outcomes are from clinical trials. Here, we introduce a large animal model for evaluating the efficacy of the gene therapy in the ischemic porcine heart. We use clinically relevant imaging methods such as ultrasound imaging and 15H2O-PET. For targeting the gene transfers into the desired area, electroanatomical mapping is used. The aim of this method is: (1) to mimic chronic coronary artery disease, (2) to induce therapeutic angiogenesis at hypoxic areas of the heart, and (3) to evaluate the safety and efficacy of the gene therapy by using relevant endpoints.

Myocardial gene therapy for ischemic heart disease holds great promise for future therapeutics. Here, we introduce a large animal model for evaluating the efficacy of gene therapy in the ischemic heart.

虚血性心拍における遺伝子治療の有効性を評価するための大型動物モデル

Coronary artery disease is one of the significant causes of mortality and morbidity worldwide. Despite the progression of current therapeutics, a ...

Myocardial Infarction by Percutaneous Embolization Coil Deployment in a Swine Model

Myocardial infarction (MI) is the leading cause of mortality worldwide. Despite the use of evidence-based treatments, including coronary revascularization and cardiovascular drugs, a significant proportion of patients develop pathological left-ventricular remodeling and progressive heart failure following MI. Therefore, new therapeutic options, such as cellular and gene therapies, among others, have been developed to repair and regenerate injured myocardium. In this context, animal models of MI are crucial in exploring the safety and efficacy of these experimental therapies before clinical translation. Large animal models such as swine are preferred over smaller ones due to the high similarity of swine and human hearts in terms of coronary artery anatomy, cardiac kinetics, and the post-MI healing process. Here, we aimed to describe an MI model in pig by permanent coil deployment. Briefly, it comprises a percutaneous selective coronary artery cannulation through retrograde femoral access. Following coronary angiography, the coil is deployed at the target branch under fluoroscopic guidance. Finally, complete occlusion is confirmed by repeated coronary angiography. This approach is feasible, highly reproducible, and emulates the pathogenesis of human non-revascularized MI, avoiding the traditional open-chest surgery and the subsequent postoperative inflammation. Depending on the time of follow-up, the technique is suitable for acute, sub-acute, or chronic MI models.

Myocardial infarction (MI) animal models that emulate the natural process of the disease in humans are crucial to understanding pathophysiological mechanisms and testing the safety and efficacy of new emergent therapies. Here, we describe an MI swine model created by deploying a percutaneous embolization coil.

豚モデルにおける経皮塞栓コイル展開による心筋梗塞

Myocardial infarction (MI) is the leading cause of mortality worldwide. Despite the use of evidence-based treatments, including coronary revascularization ...

Swine Models of Aneurysmal Diseases for Training and Research

Large animal models, specifically swine, are widely used to research cardiovascular diseases and therapies, as well as for training purposes. This paper describes two different aneurysmal swine models that may help researchers to study new therapies for aneurysmal diseases. These aneurysmal models are created by surgically adding a pouch of tissue to carotid arteries in swine. When the model is used for research, the pouch must be autologous; for training purposes, a synthetic pouch suffices.
First, the right external jugular vein (EJV) and right common carotid artery (CCA) must be surgically exposed. The EJV is ligated and a vein pouch fashioned from a short segment. This pouch is then sutured to an elliptical arteriotomy performed in the CCA. Animals must be kept heparinized during model creation, and local vasodilators may be used to decrease vasospasms. Once the suture is completed, correct blood flow should be inspected, checking for bleeding from the suture line and vessel patency. Finally, the surgical incision is closed by layers and an angiography performed to image the aneurysmal model.
A simplification of this aneurysmal carotid model that decreases invasiveness and surgical time is the use of a synthetic, rather than venous, pouch. For this purpose, a pouch is tailored in advance with a segment of a polytetrafluoroethylene (PTFE) prosthesis, one end of which is sutured close using polypropylene vascular suture and sterilized prior to surgery. This "sac" is then attached to an arteriotomy performed in the CCA as described. 
Although these models do not reproduce many of the physiopathological events related to aneurysm formation, they are hemodynamically similar to the situation found in the clinical setting. Therefore, they can be used for research or training purposes, allowing physicians to learn and practice different endovascular techniques in animal models that are close to the human system.

Description of two different aneurysmal swine models for neuroradiology training courses and research studies. This study provides evidence of the feasibility of these aneurysm porcine model creations and the reproducible methods that are close to the clinical setting.

Large animal models, specifically swine, are widely used to research cardiovascular diseases and therapies, as well as for training purposes. This paper ...

圧力過負荷誘発性心不全を研究するための上行大動脈バンディング

A Minimally Invasive Model of Aortic Stenosis in Swine

Large animal models of heart failure play an essential role in the development of new therapeutic interventions due to their size and physiological similarities to humans. Efforts have been dedicated to creating a model of pressure-overload induced heart failure, and ascending aortic banding while still supra-coronary and not a perfect mimic of aortic stenosis in humans, closely resembling the human condition.
The purpose of this study is to demonstrate a minimally invasive approach to induce left ventricular pressure overload by placing an aortic band, precisely calibrated with percutaneously introduced high-fidelity pressure sensors. This method represents a refinement of the surgical procedure (3Rs), resulting in homogenous trans-stenotic gradients and reduced intragroup variability. Additionally, it enables swift and uneventful animal recovery, leading to minimal mortality rates. Throughout the study, animals were followed for up to 2 months after surgery, employing transthoracic echocardiography and pressure-volume loop analysis. However, longer follow-up periods can be achieved if desired. This large animal model proves valuable for testing new drugs, particularly those targeting hypertrophy and the structural and functional alterations associated with left ventricular pressure overload.

著者スポットライト:信頼性と再現性のある心血管研究のための低侵襲大動物モデルの開発 

This protocol describes a minimally invasive surgical procedure for ascending aortic banding in swine.

ブタの大動脈弁狭窄症の低侵襲モデル

Large animal models of heart failure play an essential role in the development of new therapeutic interventions due to their size and physiological ...