Name: novel percutaneous approach for deployment of 3d printed coronary stenosis implants in swine models of ischemic heart disease
Uploaded: 2020-02-18T16:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Novel Percutaneous Approach for Deployment of 3D Printed Coronary Stenosis Implants in Swine Models of Ischemic Heart Disease at JoVE.com

UCLAトランスレーショナルリサーチイメージングセンターと米国カリフォルニア大学ロサンゼルス校の実験動物医学科のスタッフの皆様のご支援に感謝します。この研究は、UCLAのデビッド・ゲッフェン医学部放射線医学科、米国心臓協会(18TPA34170049)、および退役軍人保健管理局の臨床科学研究、開発評議会によって部分的にサポートされています(VA-メリットI01CX001901)。

動物愛護法、国立衛生研究所、米国心臓心臓動物使用協会のガイドラインに従って実験を行いました。私たちの機関動物のケアと使用委員会は、動物研究プロトコルを承認しました。
1. 3Dプリントされた冠状狭窄インプラントの前の手続き準備
<ol><li>ピンセットを使用して、トロンバス形成を防止し、24時間空気乾燥することを可能にするために、印刷されたインプラ?...

<ol>
	<li>The US Burden of Disease Collaborators. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+State+of+US+Health,+1990-2016:+Burden+of+Diseases,+Injuries,+and+Risk+Factors+Among+US+States.">The State of US Health, 1990-2016: Burden of Diseases, Injuries, and Risk Factors Among US States.</a> The Journal of the American Medical Association. 319 (14), 1444-1472 (2018).</li><li>Liao, J., Huang, W., Lium, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Animal+models+of+coronary+heart+disease.">Animal models of coronary heart disease.</a> The Journal of Biomedical Research. 31 (1), 3-10 (2017).</li><li>Lee, K. 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本研究では、冠動脈狭窄誘発インプラントの新しい経皮的展開戦略に焦点を当て、母子カテーテルを3Dプリント冠状インプラントの効果的な経皮的送達のために転用できることを示した。変動重症度の離散的な人工冠動脈ステノースは、標準的な人間の経皮的冠動脈介入技術および装置を使用して、高い成功率を有する豚モデルで、そして低侵襲的な方法で迅速に作成することができる。こ?...

虚血性心疾患は、米国で死亡の第一位の死因であり続けている1.大型動物モデルは、冠動脈疾患(CAD)および関連する合併症(心筋梗塞、不整脈、心不全を含む)を駆動するメカニズムを理解し、特徴付け、新しい治療法や診断モダリティのテストのために実験的に使用されてきた。これらの研究の結果は、虚血性心疾患の理解、診断、およびモニタリングを広げ、臨床実践を進めるのに役立ちました2.ウサギ、イヌ、豚など、いくつかの動物モデルが使用されています。しかしながら、冠状動脈ステノース、特に離散病変は、これらの動物では非常にまれに起こり、再現性3を誘導することは困難である。以前の研究では、ライゲーション、閉塞剤、または外部クランプを使用した人工冠動脈ステノースの作成について説明しました。最近では、3Dプリンティング技術を用いた冠動脈インプラントの製造方法を説明し、経皮的に離散的な人工冠狭化4を作成する方法を説明した。コンピュータ支援設計ソフトウェアを使用して、内径と外径の異なる中空管、インプラント長さとして冠状動脈インプラントを設計し、市販の添加材料を使用して製造しました。インプラントは、滑らかで中空の、丸みを帯びたエッジを持つ3Dプリントチューブです。内径、外径、長さの範囲を備えたインプラントサイズのライブラリを設計しました。インプラントの外径は冠状動脈ガイドカテーテルのサイズに基づいている。内径は、膨張した冠状動脈形成バルーンのサイズに基づいています。我々は、灌流の所望の重症度を調整するためにインプラントの長さを変えた。しかし、このようなデバイスの安全な経皮的な送達は、大規模な動物の使用のために特別に製造されたワイヤーおよびカテーテルの欠如のために困難であり得る。対照的に、カテーテル、ワイヤーおよび支持装置の広範なコレクションは人間の冠状動脈の臨床使用のために利用できる。本研究では、臨床グレードの母子冠動脈ガイドカテーテルを3Dプリント冠状インプラントの送達に転用する方法を示す。
GuideLinerカテーテル(図1A)は、深いカテーテルの座席と複雑な症例のサポートの増加を可能にするために経皮的冠動脈介入(PCI)のために開発されました5.我々の調査では、GuideLinerカテーテルは、使用と可用性の親しみやすさのために選択されましたが、同様のカテーテルは、利用可能な場合にも考慮されるかもしれません。「母子」ガイドカテーテル(図1B)と考えられ、装置は典型的な冠状動脈ガイドカテーテル(「母」)の中に収まり、同軸柔軟な管(「子供」)である。このカテーテルはガイドワイヤーの上に挿入され、冠動脈ガイドの端を越えて伸びることによって典型的な冠状動脈ガイドカテーテルの範囲を効果的に延長することができる。GuideLinerまたは類似の母子カテーテルは3D印刷された冠状インプラントの配置のための付加的なサポートとして使用することができる。インプラントは血管形成術の気球の上に取付けられ、血管に冠状ワイヤー(図1B、1C)の上に単位として挿入されるので、カテーテルは目的の場所にインプラントを渡すために付加的なサポートを提供する。母子カテーテルをバルーンに近い位置に置くことによって、インプラントは気球のデフレおよび引き込みの間に望ましい場所に残る。その構造にいくらかの堅固さを持っているにもかかわらず、母子カテーテルのガイドワイヤーとカテーテル先端の放射不透明マーカーの上に冠状動脈の深部に進む独特の能力は、移植のための必須の特徴であった。
私たちの組み立てられた送達装置は、典型的な冠動脈ガイドカテーテル、母子カテーテル、および膨張した冠状動脈形成バルーンに固定された3Dプリントインプラントで構成されていました(図1B)。機能性デリバリーユニットとして、母子カテーテルは、機器の配達に安定した追加サポートを提供するだけでなく、デフレやバルーンの除去時にインプラントを所定の位置に保つための剪断装置としても一意に適用されました。カテーテル先端の放射不透過マーカーは、組み立てられた装置の位置決めガイドとして役立ち、血管形成バルーンに近位に座っている。これらの特性により、流量制限インプラントの正確な展開が可能となった。このプロセスは、動物の被験者にとって再現性があり、効率的で、人道的であるように設計されました。
母子経皮的送達技術を用いて、コントラスト強化ストレス心灌流磁気共鳴画像法(MRI)の評価のために、局所的な冠動脈狭窄を伴う豚モデルを作成しました。しかし、この技術は、冠状血管外の血管系を含む他の調査に採用され得る。

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>3D-Printed coronary implants</td>
			<td>Study Site Manufactured</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Amiodarone IV solution</td>
			<td>Study Site Pharmacy</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Amplatz Left-2 (AL-2) guide catheter (8F)</td>
			<td>Boston Scientific, Marlborough, Massachusetts, USA</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Balance Middleweight coronary wire (0.014&#34; 300cm)</td>
			<td>Abbott Laboratories, Abbott Park, Illinois, USA</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>COPILOT Bleedback Control valve</td>
			<td>Abbott Laboratories, Abbott Park, Illinois, USA</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Esmolol IV solution (1 mg/kg)</td>
			<td>Study Site Pharmacy</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Formlabs Form 2 3D-printer with a minimum XY feature size of 150 &#181;m</td>
			<td>Formlabs Inc., Somerville, Massachusetts, USA</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Formlabs Grey Resin (implant material)</td>
			<td>Formlabs Inc., Somerville, Massachusetts, USA</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gadobutrol 0.1 mmol/kg</td>
			<td>Gadvist, Bayer Pharmaceuticals, Wayne, NJ</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GuideLiner catheter (6F)</td>
			<td>Vascular Solutions Inc., Minneapolis, Minnesota, USA</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heparin IV solution</td>
			<td>Surface Solutions Laboratories Inc., Carlisle, Massachusetts, USA</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ketamine IM solution (10 mg/kg)</td>
			<td>Study Site Pharmacy</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lidocaine IV solution</td>
			<td>Study Site Pharmacy</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Male Yorkshire swine (30-45 kg)</td>
			<td>SNS Farms</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Midazolam IV solution</td>
			<td>Study Site Pharmacy</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NC Trek over-the-wire coronary balloon</td>
			<td>Abbott Laboratories, Abbott Park, Illinois, USA</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oxygen-isoflurane 1-2% inhaled mixture</td>
			<td>Study Site Pharmacy</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rocuronium IV solution</td>
			<td>Study Site Pharmacy</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Pentobarbital IV solution (100mg/kg)</td>
			<td>Study Site Pharmacy</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triphenyltetrazolium chloride stain</td>
			<td>Institution Pathology Lab</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

novel percutaneous approach for deployment of 3d printed coronary stenosis implants in swine models of ischemic heart disease

大型動物の焦点冠狭化モデルを作成するための低侵襲方法は困難である。3次元的に(3D)印刷された冠状動脈インプラントを用いたラピッドプロトタイピングは、経皮的に焦点冠動脈狭窄を作り出すために使用することができる。しかし、インプラントの信頼できる配達は補助装置の使用なしで困難であるかもしれない。我々は、インプラントの安定化のための母子冠動脈ガイドカテーテルの使用と冠状血管の長さに沿って任意の所望の位置に3Dプリントインプラントの効果的な送達のために記述する。冠動脈狭窄は冠動脈造影下で確認され、冠動脈狭窄の機能的意義はガドリニウム増強された初回通過心臓灌流MRIを用いて評価した。我々は、虚血性心疾患の豚モデル(n=11)における3Dプリント冠状インプラントの信頼性の高い送達は、母子冠動脈ガイドカテーテルを転用することで達成できることを示した。当社の技術は、冠動脈狭窄の閉胸部豚モデルを作成するために冠動脈インプラントの経皮的送達を簡素化し、低手続き故障率で迅速に行うことができる。

手順の初期最適化の後、介入コンポーネントは30分以内に完了した。インプラントは全11人の被験者(100%)で正常に送達された。インプラントは全11人の被験者(100%)の検死で回収された。斜めの枝(LADに沿う)または鈍い限界枝(LCXに沿って)を位置マーカーとして使用して、透視的誘導配置および検死時のインプラントの位置は、11(91%)の10で一貫していることがわかりました。インプラントが取得可...

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

我々は、虚血性心疾患の閉胸豚モデルを作成するために、3次元印刷冠状インプラントの経皮的送達のための新しい、費用対効果の高い、効率的な技術を記述する。インプラントは高い成功率の母子延長カテーテルを使用して所定の位置に固定した。

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 ...

MRI対応の低侵襲性クローズドチェスト豚モデル。それは虚血性心疾患のより迅速な翻訳研究を促進する。私たちは、母子カテーテルを使用して、動物の被験者に対する悪影響を制限し、安全かつ迅速な方法で冠状動脈インプラントを正確に展開できることを示しました。この方法は、虚血性心疾患における新しい画像診断技術の開発に使用できます。いくつかのわずかな変更で、それはまた、他の血管疾患状態に適用することができます。小さな豚で左の主要冠動脈を選択的にカニュール化することは困難であるが、母子カテーテルを使用すると、優れた品質の血管グラムが得られる。我々の方法は私達が私達の選択の容器の焦点冠状動脈の病変を誘発し、同じ日にMRIの調査を行うことを可能にする。この技術の視覚的なデモンストレーションは、将来の調査における試行錯誤を減らすのに役立ち、より再現可能な結果をもたらす。手順の前日に、ピンセットを使用して、25%ヘパリン溶液にコート印刷されたインプラントを浸します。そしてインプラントが24時間乾燥することを許す。手順の日に30〜45キロヨークシャー豚の適切なレベルの沈下を確認し、セルディンガー技術を使用して、動物の両側大腿動脈および静脈に動脈および静脈鞘を挿入する。次に、ヘパリン化された通常の生理学でカテーテルポートをすべて連続的に洗い流します。血管アクセスが得られた後、ヘパリンの5,000〜10,000単位を投与し、30000秒を超える活性化凝固時間を維持する。血行力学的モニタリングでは、実験期間全体のSTセグメント、T波、心拍数の変化を記録するために心電計胸部フィードを使用します。圧力トランスデューサを使用して、手順全体を通して連続的な大腿動脈圧を記録します。連続パルスオキシメトリー記録のために、動物の耳にパルスオキシメータを取り付けます。膨らんだNC TREKを、望ましい大きさの母子カテーテルを通してワイヤー冠状動脈バルーンに挿入し、バルーン先端がカテーテルの先端を越えて伸びる。3Dプリントされたインプラントを膨らんだ血管形成術のバルーンに取り付け、インプラントがバルーンのマーカーの間に配置され、近位マーカーに近いように取り付けます。次に、インスタインフレータを使用してバルーンを2〜3気体に膨らませ、インプラントをバルーンに固定し、インプラントがバルーンの近位半分に近い位置に配置されていることを確認して、取り外しの準備ができたら母子カテーテルに最も近い状態になるようにします。前眼後投影で蛍光Cアームを用いて冠状血管造影を誘導するには、左または右の冠状動脈ガイドカテーテルに制御弁を取り付ける。右大腿動脈鞘を通してJ先端ワイヤーの上にガイドカテーテルを導入する。そして、蛍光顕微鏡指導の下で、カテーテルを大動脈根に進める。選択的に左の主要冠動脈にカテーテルを従事させ、蛍光法下で5ミリリットルのヨードコントラストを注入して左冠系を可視化する。ガイドカテーテルを第2の血管造影のために左の主冠動脈に向けて配置する。左の主要冠動脈の内側または近くの位置に従事したら、0.014インチ300センチメートルの冠状動脈を左の主要冠動脈に進め、さらにワイヤーを遠位左前下降動脈に進める。以前に組み立てた母子カテーテルを、膨らませた冠状動脈形成術バルーンとインプラントを冠状ワイヤーに挿入し、冠状血管に沿って所望の位置にアセンブリを進めます。5ミリリットルのヨードコントラストを注入して、冠状動脈インプラントを展開する必要がある所見の狭さを視覚化します。インプラントが位置に入ったら、母子カテーテルを膨らませたバルーンの近位マーカーに進めます。送達系の幾何学的制約により、狭窄は豚冠状動脈の近位から中近位の中に位置付けることができる。バルーンを収縮させ、母子カテーテルを通して引き込んで、引き込まれるとインプラントをバルーンから引き離し、容器の指定されたセグメント内でインプラントの位置を固定します。次に、最終的な血管造影を行い、血管内の新しい人工狭窄の位置を文書化し、可能な限り2つの直交図を行い、狭窄の重症度を視覚的に推定します。収穫後、元生体心臓を解剖して冠状血管を露出させる。インプラントを取り出し、大怪我がないか容器を検査するために隣に配置された枝に関連してインプラントの位置に注意してください。次に、心筋梗塞を排除するためにTTCで総病理と染色のための心臓組織を撮影します。これらのストレス心拡散型の心臓拡散型の心臓の心臓の内耳の磁気共鳴画像は、近位から中位の左前下降動脈に展開され、移植された血管は安静時およびピーク時のアデノシン血管拡張剤ストレスで観察することができる。左前下降動脈によって下降したセグメントにおける誘導性灌流欠陥に注意してください。母子カテーテルが冠状動脈バルーンのデフレ前に安定した位置でインプラントに対してフラッシュされ、引き出し時にバルーンのせん断が可能であることを忘れないでください。インプラントを展開し、MRイメージング研究全体を1日で終わらせ、これらの実験のタイミングと物流上の課題を大幅に削減できるようになりました。

Research

JoVE Journal

Medicine

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Quantitative 3D In Silico Modeling q3DISM of Cerebral Amyloid-beta Phagocytosis in Rodent Models of Alzheimer's Disease

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