Summary
폴리머 밸브 개발에 관심이 갱신되었습니다. 여기서 목적은 트라이 전단지 형상을 수용하고 가까운 동일한 조건에서 수집 된 네이티브 및 인공 밸브 데이터에 비해 폴리머 밸브 유체 역학적 데이터를 제시하는 프로토콜을 정의하는 상업 펄스 복제기를 수정의 타당성을 입증하는 것입니다.
Abstract
현재 인공 밸브, 이종 이식, 그리고 homografts의 한계 트라이 전단지 폴리머 밸브 보철물의 지역 발전의 최근 부활을하라는 메시지가있다. 그러나 폴리머 밸브 유체 역학적 기능의 초기 평가를위한 프로토콜의 식별은 디자인 프로세스의 초기 단계에서 가장 중요합니다. 체외 펄스 복제기 시스템의 전통이 유연 트라이 전단지 자료를 수용하도록 구성되지 않은,뿐만 아니라, 폴리머 밸브 기능의 평가는 동일한 시험 조건 하에서 네이티브 및 인공 심장 밸브에 대한 상대 맥락에서 이루어져야 할 필요가 있도록 다른에서 측정의 변화 악기를 피할 수 있습니다. 따라서, 우리는)) 네이티브 (N = 4, 평균 직경, D = 20 ㎜), ⅱ) 이중 전단 기계 (N = 2, D = 23 ㎜)와 III를 전의 유체 역학적 평가를 실시 폴리머 밸브 (N = 5, D 시판 펄스 복제기 시스템의 사용을 통해 = 22 ㎜) (ViVitro 연구소INC, 빅토리아, BC은)는이 세 배 전단 밸브 형상을 수용 할 수 있도록 수정되었습니다. 플로리다 대학에서 개발 된 트라이 전단지 실리콘 밸브는 폴리머 밸브 그룹을 구성. 물 35:65 글리세린의 비율 혼합물은 혈액 물리적 특성을 모방하는 데 사용되었다. 압력이 심실과 대동맥 위치에 기록하는 동안 순간 유량은 좌심실과 대동맥 단위의 인터페이스를 측정 하였다. 양방향 전단지와 문학에서 네이티브 밸브 데이터 흐름 및 압력 측정 값의 유효성을 검사하는 데 사용되었다. 다음과 같은 유체의 측정이보고되었다 : 앞으로 유동 압력 강하, 대동맥 사각형 앞으로 유량, 대동맥 폐쇄, 누설 및 역류 볼륨 transaortic 폐쇄, 누출, 총 에너지 손실을 의미합니다. 대표 결과는 세 개의 밸브 그룹의 유체 측정이 성공적으로 시판 펄스 복제기 시스템과 subsequentl에 맞춤식 어셈블리를 통합하여 얻을 수있는 표시Y 객관적으로 폴리머 밸브 설계의 기능적 측면에 대한 통찰력을 제공하기 위해 비교했다.
Introduction
심장 판막 질환은 흔히 퇴행성 판막 석회화 1, 류마티스 열이, 심내막염 3,4 또는 선천성 기형아 출산의 결과. 밸브의 손상이 협착 및 / 또는 역류 밸브 탈출증 및 수술 복구 할 수없는 원인이 발생하면, 기본 밸브는 일반적으로 인공 밸브로 대체됩니다. 현재 사용 가능한 옵션은 기계적 밸브 (케이지 볼 밸브, 틸팅 디스크 밸브, 등.), 동종 및 bioprosthetic 밸브 (돼지와 소 밸브를) 이용하실 수 있습니다. 기계적 밸브는 종종 자신의 내구성에 따라 젊은 환자에 권장되지만 환자는 혈전 합병증에게 5을 방지하기 위해 항응고제 치료에 남아 있어야합니다. 동종 및 생물 학적 인공 밸브는 혈액 희석제 치료를 피하기 위해 효과적인 선택했습니다, 그러나, 이러한 밸브는 섬유증에 대한 높은 위험, 석회화 변성 및 밸브 고장 6로 이어지는 면역 합병증이. 조직 공학 밸브는 새로운 기술 7-9로 조사하지만 아직도 많은 작업이 남아 발견 할 유지되고있다. 대안 내구성, 생체 적합성, 보철 밸브는 심장 판막 질환 환자의 삶의 질을 개선하기 위해 필요합니다. 다시 말하지만,이 밸브 설계는 심장 판막 질환 10을 선택한 환자의 치료를 변형의 가능성을 보여주는 경피적 접근법으로, 경피적 밸브 기술에 사용되는 판막을 대체 할 수 있습니다.
현재 표준에 의해 명시된 성공적인 심장 밸브 교체는 다음과 같은 성능 특성이 있어야합니다 "1) 수용 가능한 작은 평균 압력 차이 드롭 흐름을 기대 할 수 있습니다 2) 수용 가능한 작은 역류와 역류 방지 3) 색전술을 저항; 4) 저항 용혈, 5) 혈전 형성을 저항, 6) 생체 적합성, 7) 생체 진단 기술의 호환이다 8) 타겟 결과물 및 이식입니다인구, 10) 허용 소음 수준이; 9) 번 위치 고정이 남아있다 11) 재생 기능을 가지고, 12), 합리적인 평생의 기능을 유지 자사의 제네릭 클래스와 일치, 13) 합리적인 선반을위한 그것의 기능과 불임을 유지 이전의 이식에 생명. "11. 기존 밸브 보철물의 단점 중 일부는 잠재적 폴리머 밸브에 의해 극복 될 수있다. 생체 적합성 고분자 biostability, 반대로 가수 분해, 산화 방지와 같은 유리한 기계적 특성에 따라 최고의 후보로 간주되어 , 높은 강도와 탄성이. 특히, 탄성 중합체는 탄성 중합체는 부드러운 조직의 특성을 모방 조정할 수 있습니다. 기본 밸브 역학을 닮은 재료의 변형을 제공 할 수 있습니다, 그들은 바이오 관대하고 그 결합을 견딜 수있는 사용할 수있는 유일한 인공 재료가 될 수있다 생체 내에서 유체 유발, 휨 및 인장 응력, 아직, 건강 유사한 방식으로 이동기본 밸브의 움직임. 또한, 엘라스토머는 대량 생산 쉽게 저장 크기의 다양한 비용 효과적인 장치가 될 것으로 예상된다 구조적 섬유 보강 보강 할 수있다 할 수 있습니다.
트라이 전단지 밸브를 조립 고분자 재료의 사용의 개념은 새로운 것이 아니다 제한된 밸브 내구성으로 인해 주로 포기 된 지난 50 년 12 일 동안 여러 연구 조사의 대상이되고있다. 그러나 새로운 제조 방법 13,14의 도래와 함께, 고분자 재료 15,16 및 경피적 밸브 기술과 폴리머 밸브 대체의 가능성이 원활한 통합의 강화는 최근 잠재적으로 폴리머 밸브 개발에 새롭게 관심과 활동이있다 현재 상용 밸브 대안. 이 관점에서, 유체 기능을 평가하기 위해 이러한 밸브의 테스트를 가능하게하는 프로토콜은 첫 번째 단계입니다평가 과정에서, 아직 상업적으로 이용 가능한 펄스 시뮬레이터 시스템은 일반적으로 트라이 전단지 밸브 디자인을 수용 할 수 있도록되어 와서 시중 심장 판막 (예를 들어, 틸팅 디스크, 양방향 전단지 기계 심장 판막)를 삽입하는 고리 모양의 간격을 포함하지 않습니다. 둘째, 폴리머 밸브는 그의 유체 역학 만 상대 맥락에서 평가 될 수있는 새로운 기술입니다. 기본 심장 밸브의 압력 및 유량 데이터를 사용할 수 있더라도, 그것은에 대한 계정 않도록 폴리머 밸브를 평가하는 데 사용되는 것과 같은 맥박 시뮬레이터를 사용하여, 인간의 밸브 생물학적으로 유사하다 네이티브 대동맥 돼지 밸브의 테스트를 수행하는 것이 중요합니다 시스템에 따라있을 수 있습니다 측정의 차이. 따라서, 본 연구의 목적은 상업적으로 이용 가능한 펄스 시뮬레이터 트라이 전단지 밸브 구조를 수용하고 체계적으로 상대 연속 중합체 밸브 유체 역학적 지표를 평가하는 어셈블리를 장착 할 수있는 방법을 설명했다내선 기계 및 원시 돼지 심장 밸브 대응 비교합니다. 우리의 경우, 새로운 트라이 전단지 실리콘 폴리머 밸브는 이전 폴리머 밸브 그룹을 구성 플로리다 13 대학에서 개발.
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Protocol
1. 준비하기
- 디자인과 트라이 전단지 밸브 형상을 수용하기 위해 어셈블리를 제조. 이 최소한 밸브 전단지 봉합 -에 밸브 홀더 및 펄스 복제기 시스템에 어셈블리를 고정하는 밸브 홀더 및 주변 액세서리를 수용 할 수있는 튜브를 포함합니다. 우리의 경우, 우리는 ViVitro 연구소 주식 회사 (빅토리아, BC)에서 사용할 수있는 상업적으로 이용 가능한 펄스 복제기 시스템을 활용. 밸브 홀더 디자인뿐만 아니라 사전 및 사후 조립 구성은 그림 1에 묘사되어 있습니다.
- 전체 루프는 이전의 사용으로 끝났다해야합니다. 이 두 단계를 포함한다 : ⅰ) 사용하기 전에 모든 분해 튜브 교체 및 II) 루프에 연결된 장비의 교정, 즉 펌프가 사용중인 흐름 조사 등의 비누 용액과 물을 사용하여 전체 루프 시스템을 클렌징하고, 압력 트랜스 듀서 (일반적으로 심방, 대동맥과 심실 위치에서 측정). 교정 초기화 할 수 있습니다ially 1 % 생리 식염수를 사용하여 수행 할 수 및 이전의 혈액 아날로그 글리세린 용액을 사용하여 반복해야합니다.
2. 네이티브 대동맥 밸브 해부
- USDA 승인 학살 하우스 (기관 애니멀 케어 및 사용위원회 (IACUC)의 승인이 필요할 수 있음)에서 그대로 대동맥으로 4 신선한 돼지의 마음을 얻을 수 있습니다. 우리의 경우, 우리의 해부 프로토콜은 플로리다 국제 대학교 (: 11-020 프로토콜 승인 번호)에서 IACUC에 의해 승인되었습니다. 탈 이온수로 마음을 씻어 유체 역학 시험 기관에 얼음에 식염수 (PBS) 용액 및 전송 버퍼 1 % 항생제 / 항진균 및 멸균 인산으로 채워진 용기에 넣습니다.
- 해부 냄비에 마음을 놓고 조심 심낭을 제거합니다. 복부 쪽을 향 그런 마음을 놓습니다. 육안 검사와 심장의 네 개의 챔버를 식별하고 그대로 대동맥에 대동맥 궁을 찾습니다.
- TW에 마음을 분리O를 고리를 아래에서 약 825에서 수평으로 가로 질러 절단하여 반으로, 대동맥과 좌심실 사이의 접합 즉. 조심스럽게 여전히 심실 조직 세그먼트에 연결된 그대로 대동맥을 분리.
- 손상 또는 석회화의 흔적이 없다는 것을 보장 대동맥, 대동맥 및 하부 원주 사이의 지역에있는 대동맥 밸브를 검사합니다.
- 환형 위에서 ~ 1시 대동맥을 분리하고 대동맥 밸브 (그림 2A)를 분리하는 환형 아래 왼쪽 심실 조직의 세그먼트를 구분합니다.
3. 고분자 및 기본 밸브 봉합 과정
- 각 밸브의 기본이 게시물 홀더의 기본과 정렬되도록 밸브 홀더 내부의 심장 밸브를 놓습니다. 종이 클립 일시적으로 각 게시물에 장소에 밸브를 확보하지만, commissures 또는 교두가 손상되지 않도록주의하십시오.
- 의 봉합을 삽입바늘. 외부에서 바늘이 쉽게 바닥에서 가져온 될 수 있다는 내부 등으로, 첫 번째 구멍을 통해 바늘을 통과하여 밸브 홀더의 하단에 봉합 시작합니다. 루프 방식으로, 수직 밸브 홀더의 게시물쪽으로 밸브를 봉합 시작합니다.
- 홀더 및 홀더 게시물의 끝의 주위에 추가 봉합사 보안의 원주를 따라 봉합 (그림 2B)와 함께 진행. 밸브가 완전히 3 게시물과 밸브 홀더 (그림 2D 및 2E)의 둘레에 봉합사를 사용하여 보호 할 때 종이 클립 (그림 2C)를 제거 할 수 있습니다.
4. 유체 역학적 평가
참고 : 실제 프로토콜을 사용하는 특정 펄스 복제기 시스템에 따라 달라집니다. 여기에 포함 된 모든 정보는 ViVitro 펄스 복제기 병 Sysytem을 (ViVitro 연구소, 주식 회사, 밴쿠버, BC)를 사용 caontained.
- 이중 전단 VALVE
- 70 비트 / 분에 펄스 복제기 시스템의 심장 박동을 설정합니다.
- 펌프 (ViVitro 시스템의 경우 S35 파형이 모든 유체 역학적 시험을 위해 선택되었다) 운전 유량 파형을 선택합니다. 우리의 실험에서 이용 된 특정 파형이 임 하였다. (2001) 17에 의해 설명된다.
- 앰프와 피스톤 펌프를 켭니다. 15 분 동안 워밍업.
- 대동맥 위치에 장소는 양방향 전단 밸브 (그림 2F).
- 누수가 발생할 수있는 장치의 접속점에 얼룩 진공 그리스.
- 심방 구획 글리세린 / 식염수 액을 붓는다. 35 % / 0.7 L 글리세린과 생리 식염수 65 % / 1.3 L를 : 타악기 복제기 시스템과 액체의 2 L에서 실행합니다. 생리 식염수는 9의 농도로 증류수에 잘 용해 일반 소금을 사용하여 준비가되어 밀리그램 / ML (중량 / 부피).
- 대동맥 위치에 배치 된 유량 센서의 전원을 켭니다.
- 일을 보정전자 펌프.
- 압력 트랜스 듀서 뒤에 유량 센서 교정을 진행합니다. 마찬가지로 펌프, 간단하게 보정 탭에서 각각의 유량과 압력 ViVitest 소프트웨어 (ViVitro 연구소 주식 회사)에 의해 주어진 지시 사항을 따르십시오.
- 보정이 완료되면 유체가 대동맥 함을 채울 때까지, 낮은 rpm에서 펌프를 시작합니다. 누출을 확인합니다. 추가 진공 그리스 필요한 경우 사용합니다.
- 두 스톱 콕 (대동맥과 심실 트랜스 듀서) 위치를 열십시오.
- 뇌졸중 볼륨 80 ML / 비트에 도달 할 때까지 펌프의 회전 수를 늘립니다.
- 흐름이 안정 될 때까지 시스템이 10 분 동안 실행할 수 있습니다. 흐름 안정화는 파형이 화면에 표시되는 유량과 압력을 관찰하여 확인할 수 있습니다. 주기 사이의 낮은 없음 변화는 시스템 안정화의 좋은 지표입니다.
- ViVitest 소프트웨어 모드를 취득 선택합니다.
- 10주기를 수집를 클릭합니다.
- 분석 모드, C에서테이블에 핥아하고 파일을 저장합니다. 또한 ViVitest에서 사진 스냅 옵션을 사용하여 파형의 이미지를 저장합니다.
- 네이티브 및 폴리머 밸브
- 3.1.3 양방향 전단지 밸브 지침에서 - 폴리머 동물 밸브, 동일한 단계 3.1.1를 따르십시오.
- 사용자 정의 만든 어셈블리에서 유리관 내부 봉합 밸브 밸브 홀더를 놓습니다. 상단과 하단 조각 및 측면 나사와 너트의 장소에 안전 샌드위치 튜브를.
- 대동맥 챔버와 원래의 대동맥 밸브 홀더 사이에 조립.
- 3.1.16 이중 전단 밸브 지침에서 - 단계 3.1.5을 계속합니다.
5. 후 처리
- 유량 및 압력 파형
- 평균 파형 수집, 즉 대동맥 압력 (AP), 심실 압력 (VP) 및 유량 (Q) 각각에 대해 수집 된 데이터.
- 밸브의 각 그룹 (고분자, 돼지 n에ative 대동맥 밸브와 이중 전단지), 해당 AP, VP 및 Q 대 같은 플롯 시간의 관계를 플롯.
- AP를 들어, 표준, 기본 대동맥 밸브 (18) 및 검증을 위해 문헌 양방향 전단지 인공 밸브 (19) 플롯을 중첩.
- 유체 측정
- 각 시험 밸브의 경우, 다음과 같은 유체 메트릭이 계산되어야한다) 앞으로 유동 압력 강하 및 최대 transvalvular 압력 (TVP), B)를 대동맥 대동맥 앞으로 흐름, 결산, 누설 광장 (RMS) 앞으로 유량, C)를 의미 총 역류 볼륨 D) 밸브 끝 오리피스 면적 (EOA), E) transaortic 앞으로 흐름, 마감, 누수 및 총 에너지 손실.
- 앞으로 유동 압력 강하 TVP 측정 값에서 계산되고, 3 시간 간격, P로 분류 될 수있다 : 앞으로 흐름과 H와 간격 : 간격 0 TVP로 시작하고 0 플로우로 끝나는 0 TVP, F로 시작하고 끝 간격입니다. 최대 TVP는 엄마입니다ximum 압력 구배는 대동맥과 심실 압력 수치에서 밸브를 통한 기록했다.
- RMS 앞으로 유량 (Q RMS)는 다음과 같이 순방향 유량의 크기를 정량화하기위한 유용한 통계를 제공합니다 :
'n'은 시점의 총 수입니다 순서대로 '나'를 수집 순간 유량 측정은 'Q 나는 수집. - 앞으로 대동맥, 폐쇄 및 누설 볼륨은 앞으로 다음 시간 간격에 따라 계산됩니다 : 앞으로 흐름 (T 1)의 끝 부분에 밸브 (T O)를 통해 앞으로 흐름의 시작, 마감 : T 1에서 인스턴스까지 밸브 폐쇄 (T 2)의, 누설 전류 : t 2의 심장주기 (T 3)의 끝까지. 총 역류 볼륨은 단순히 클의 합이다ING 누출 볼륨.
- 혈액 속성에 따라 EOA는 20로이 기간 동안 매년 평균 TVP에서 3 간격, P, F와 H에 대해 계산 될 수있다 :
- 에너지 손실은 다음 21로 정의된다 :
- 각 시험 밸브의 경우, 다음과 같은 유체 메트릭이 계산되어야한다) 앞으로 유동 압력 강하 및 최대 transvalvular 압력 (TVP), B)를 대동맥 대동맥 앞으로 흐름, 결산, 누설 광장 (RMS) 앞으로 유량, C)를 의미 총 역류 볼륨 D) 밸브 끝 오리피스 면적 (EOA), E) transaortic 앞으로 흐름, 마감, 누수 및 총 에너지 손실.
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Representative Results
대표 유량 및 압력 파형은 그림 3, 4와 5에 표시됩니다. 플롯 된 각 그룹에 대해 시험 밸브의 샘플 크기에 평균했다, n은 각각 = 5, 4, 폴리머, 원시 돼지와 양 전단 그룹 밸브 2. 평균 유체 측정 및 이러한 샘플 크기에 대한 평균의 표준 오차는 표 1에 제시되어있다.
그림 1. 생리학 관련 흐름 (그림 ViVitro 시스템, Inc의, BC, 캐나다의 허가를 여기에 제시)에 대한 Windkessel 모델을 구현하는 기본 구성 요소를 보여 ViVitro 펄스 복제기 시스템의 (A) 도식. (B) 신속한 프로토 타입 밸브 홀더 구성은 실리콘 또는 장소에서 원시 돼지 밸브를 봉합하고 고정합니다. (C) Modificat트라이 전단지 밸브 구조를 수용 할 수 ViVitro 타악기 루프의 이온. 큰 그림을 보려면 여기를 클릭하십시오 .
그림 2. () 네이티브 돼지 밸브. 폴리머 밸브 전단지의 (B) 상위 뷰입니다. 밸브 홀더에서 봉합 및 장소에 고정 후 폴리머 밸브 (C) 측면보기. (D) 세인트 주드 양방향 전단지 기계 밸브. 큰 그림을 보려면 여기를 클릭하십시오 .
그림 3. 테스트 3 밸브의 순간 유량을 의미한다 (N = 5, 4, 폴리머 2 밸브, 원시 돼지 각각 D 양방향 전단). 흐름 속도는 심실과 대동맥 챔버의 인터페이스 위치 (그림 1a 참조)에 배치 비침 흐름 프로브에 연결된 전자 유량계를 사용하여 측정 하였다. 큰 그림을 보려면 여기를 클릭하십시오 .
그림 4. 테스트 3 밸브의 순간 심실의 압력을 의미 (고분자 N = 5, 4, 3, 2 밸브, 원시 돼지와 양 전단, 각각). 심실 압력은 마이크로 팁 압력 변환기를 사용하여 심실 챔버에서 측정 하였다. 네이티브 및 양방향 전단 밸브 (직경 : 29mm)에 대한 중첩 문학 심실 압력 값은 각각 18, 19에서 얻은 하였다.fig4large.jpg "대상 ="_blank "> 큰 그림을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 5. 테스트 3 밸브의 순간 대동맥 압력을 의미 (고분자 N = 5, 4, 3, 2 밸브, 원시 돼지와 양 전단, 각각). 대동맥 압력은 마이크로 팁 압력 변환기를 사용하여 대동맥 판막 위치에서 바로 하류 측정 하였다. 네이티브 및 양방향 전단 (직경 : 29mm)에 대한 중첩 문학 대동맥 압력 문헌 값 밸브는 각각 18와 19에서 하였다. 큰 그림을 보려면 여기를 클릭하십시오 .
| 이중 전단 (N = 2) | (폴리머 n은 = 5) | 돼지 (n = 4) | ||||
| 데이터 설명 | 평균 | SEM | 평균 | SEM | 평균 | SEM |
| 대동맥 구멍 영역 [P] (cm 2) | 3.143 | 2.697 | 2.920 | 1.306 | 2.516 | 1.258 |
| 대동맥 오리피스 면적 [F] (cm 2) | 7.940 | 1.286 | 4.613 | 2.063 | 3.975 | 1.988 |
| 대동맥 오리피스 면적 [H] (cm 2) | 7.516 | 1.633 | 4.575 | 2.046 | 3.942 | 1.971 |
| 앞으로 흐름 압력 강하 [P] (mmHg로) | 17.000 | 0.054 | 22.284 | 12.007 | 40.795 | 11.670 |
| 0.410 | 0.210 | 30.424 | 9.235 | 29.766 | 9.733 | |
| 앞으로 흐름 압력 강하 [H] (mmHg로) | 26.520 | 0.120 | 50.790 | 4.230 | 5.610 | 4.970 |
| 트랜스 대동맥 최대 압력 (mmHg로) | 15.850 | 12.400 | 60.930 | 20.470 | 75.250 | 17.470 |
| 대동맥 RMS 앞으로 유량 [P] (ML / 초) | 88.280 | 11.110 | 162.120 | 24.970 | 189.080 | 32.610 |
| 대동맥 RMS 앞으로 유량 [F] (ML / 초) | 193.570 | 3.820 | 204.560 | 6.680 | 177.310 | 2.630 |
| 대동맥 RMS 앞으로 유량 [H] (ML / 초) | 197.790 | 0.630 | 174.760 | 11.530 | 182.680 | 3.160 |
| 대동맥 앞으로 볼륨 (ML) | 68.180 | 6.430 | 55.390 | 3.660 | 64.200 | 1.750 |
| 대동맥 폐쇄 볼륨 (ML) | 62.260 | 0.860 | 32.990 | 9.820 | 45.260 | 11.990 |
| 대동맥 누설 볼륨 (ML) | 60.140 | 3.470 | 33.090 | 9.220 | 56.130 | 11.260 |
| 총 역류 볼륨 (ML) | 122.400 | 4.320 | 66.080 | 17.200 | 101.390 | 23.160 |
| TransAortic 앞으로 흐름 에너지 손실 (엠제이) | 80.321 | 4.65 | 115.287 | 17.354 | 184.325 | 12.354 |
| TransAortic 결산 에너지 손실 (엠제이) | 25.231 | 0.589 | 29.52 | 6.872 | 12.354 | 4.874 |
| TransAortic 누설 에너지 손실 (엠제이) | 87.219 | 13.242 | 84.02 | 12.205 | 97.029 | 25.047 |
| TransAortic 총 에너지 손실 (엠제이) | 192.771 | 23.51 | 228.827 | 47.254 | 293.708 | 36.483 |
표 1. 평균과 시험 심장 판막에 대해 계산 된 평균 (SEM) 유체 역학 측정의 표준 오차 (각각 n은 = 5, 4, 폴리머 2 밸브, 원시 돼지와 양 전단). 다음 간격 주목해야한다 : P : 0 TVP와 F를 시작하고 종료 간격 : 앞으로 흐름과 H와 간격 : 간격 0 TVP로 시작하고 0 플로우로 끝나는. 다음과 같이 밸브의 평균 직경은 있었다 : 폴리머 밸브 (N = 5) : 22mm, 네이티브 돼지 밸브 (N = 4) : 20mm; BI-카달로그 (N = 2) : 23mm. 이중 전단 밸브의 작은 샘플 크기를 연구 사용할 수있는 제한된 샘플로 인해이었다 테스트 두 이중 전단 밸브는 이전에 성 유다 의료로 플로리다 국제 대학 (세인트 폴, MN)에서 생명 공학학과에 기증 하였다.
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Discussion
본 연구에서는 고분자 고유의 돼지 밸브의 유체 테스트를 수행 할 수 있도록 트라이 전단지 밸브 형상을 수용하기 위해 상업적으로 이용 가능한 박동 복제기 장치를 수정하는 유틸리티를 증명하고있다. 특히 우리의 경우, 시스템 수정은 ViVitro 왼쪽의 마음과 ViViTest 데이터 수집 시스템 (ViVitro 시스템, Inc의 빅토리아, BC, 캐나다)를 통해 제어 전신 시뮬레이터 시스템 (그림 1a)이었다. 그러나, 시스템은 모든 인간의 순환 22-25의 관련성의 유량 및 압력 파형을 모방하는 두 가지 구성 요소 Windkessel 모델을 활용 맥동 유동 루프, 생체의 여러 달리하지 않습니다. 이 두 가지 구성 요소 Windkessel 시스템은 일반적으로 박동성 펌프, 동맥의 팽창성을 모방 준수 챔버, 및 혈관 저항을 조절하는 데 사용할 수있는 말초 저항을 컨트롤러로 구성되어 있습니다. 두 compone을 설명하는 방정식NT Windkessel 모델입니다 : 
C가 어디에 준수, R 저항, Q는 (t)는 시간의 함수로 체적 유량이며, P는 동맥 혈압 (폐동맥이나 대동맥 하나 예)입니다. 이러한 맥락에서, 우리는 유사한 수정이뿐만 아니라 다른 타악기 시뮬레이터 트라이 전단 밸브를 수용하도록 만들 수 있다고 생각합니다. 특히 우리의 경우, 대동맥 판막 위치에 트라이 전단지 밸브 구조, 신속한 프로토 타입 밸브 홀더를 포함하고 트라이 전단 밸브 (그림의 1B 및 1C)이 될 수 봉합 주로 아크릴 플라스틱 어셈블리 (플렉시 유리) 케이스를 집에 쉽게 통합하고 기본 ViVitro 시스템에서 제거됩니다. 유체 테스트 이후 볼드윈 등을 수행 다른 연구와 유사 실시되었다. 26그리고 왕 등. 25 순시 유량 전자기 유량계 시스템 (그림 3)를 사용하여 측정 하였다. 압력의 실시간 측정은 심실 및 70 비트 / 분 (그림 4, 5)의 집합 심장 박동에 microtip을 변환기를 사용하여 도관 위치에 기록되었다. 시험 유체는 65 %로 35 % 비율 9g / 염화나트륨의 L, 흉내 혈액의 점도 (~ 3.3 cP로)에 글리세린을 탈 이온수를 포함, 혈액 아날로그 액체이다.
우리는 처음에 기계 이중 전단 밸브를 테스트 얻어진 평균 압력 파의 형태는 문헌 값 19 비교 하였다. 일부 심실 압력 변화는 유체의 흐름뿐만 아니라 기하학과 같은 심실 챔버의 크기, 승모판 위치를 흉내 낸 특정 밸브와 같은 다른 펄스 복제기 시스템의 특정 설정을 주도하는 장소에서 다른 펌프 메커니즘 가능성 때문에 관찰, 심박수 선택생리 흐름은 선택 등 파형. 한편, 대동맥 파형은 매우 유사한 체제에 독립적으로 발견되었다. 이 운동은 원시 돼지 밸브 반복과 문학 (18)에 우리의 결과를 비교할 때, 다시 심실 압력의 큰 변화가 관찰되었다. 그러나, 우리의 시스템 내에서, 순간 유량뿐만 아니라 두 심실과 대동맥 압력 테스트되었습니다 밸브에 관계없이 비슷하는 것이 중요하다, 즉, 고분자 및 조립하지 않고 어셈블리 또는 양방향 전단지와 네이티브. 하나의 요구 어셈블리 복제기 시스템을 수정 상당히 지역 흐름 및 / 또는 압력 조건을 변경하지 않도록하기 때문에이 연습을 수행하는 것이 중요합니다. 둘째, 이러한 결과는 시스템 검증의 수단으로 최소한 대등 한 대동맥 압력 펄스 복제기 플랫폼에서 파생하거나 밸브를 테스트 할 필요가 있음을 나타냅니다. 의 해석유체 역학적 변수 자체는 개별 폴리머 밸브 설계 특성의 문제입니다. 이러한 ISO (국제 표준화기구) 심장 밸브 어두음 첨가의 평가에 사용되는 5840 등의 표준 폴리머 밸브 형상, 제조 및 재료 특성과 관련된 다양한 매개 변수를 평가하는 가이드 역할을 할 수 있습니다. 이 매개 변수는 이후 FDA 제출에 필요한 기준이 충족되는 것을 보장하기 위해 재검토 더 최적화 된 유체 역학 테스트 할 수 있습니다.
예를 들어, 우리의 폴리머 밸브, 비교 에너지 손실 및 밸브 낮은 볼륨 역류 대 네이티브 및 양방향 전단에서 좌심실 (21) 및 효율적인 밸브 폐쇄 (표 1)에 허용되는 작업을 제안했다. 그러나 폐쇄 역학 실리콘 소재 우리 것 우리의 경우에는 보증이 더 이상 기계적 평가는 비교적 높은 폴리머 밸브의 최대 TVP 그라데이션 (대 양방향 전단 밸브), 결과에드 높은 응력이 전단 파열이 발생하지 않도록하기 위해 밸브를 조작 및 안전의 충분한 요소가 제자리에 배치 할 수 있습니다. 결론적으로, 우리는 주택 단위, 유리 튜브와 밸브 홀더로 구성된 어셈블리 - 위치에 봉합 할 수있는 폴리머 밸브 등의 트라이 전단지 구조를 수용하기 위해 조작 할 수있는 것을 증명하고있다. 개발되고 기본, 인공 폴리머 밸브를 통해 비교 유량 및 압력 파형을 획득해야합니다. 둘째, 압력 파형은 문헌 값의 유효성을 검사해야합니다. 우리의 접근의 한계는 심실 파형 펄스 복제기 시스템은 특정과의 차이를 표시 할 가능성이 있다는 것입니다 그러나 대동맥 압력 파형은 플랫폼 또는 충분한 밸브 기능이 존재하는 경우 테스트중인 밸브를 통해 비교해야한다. 이 작품의 향후 방향에 더 공정과 형상을 제조, 고분자 밸브 재료를 최적화하는 것입니다. 유체 역학 시험 줘야L은 이후 기능 개선이 정량적으로 계산 된 현재 및 이전 유체 역학 지표를 비교하여 관찰하고 있는지 확인하는만큼 동일한 조건 하에서 반복.
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Disclosures
저자는 공개 아무것도 없어.
Acknowledgments
플로리다 대학에서 종자 부여 - 대학 의학은 기꺼이 인정 받고 있습니다. NIH / NIGMS R25 GM061347 : 과학 강화 (MBR에-RISE) 교제에 대한 연구 이니셔티브 - 졸업 연구 (마누엘 설리) 생물 의학 연구 프로그램의 소수 기회를 통해 지원되었다. 플로리다 국제 대학의를 통해 월러스 헤 보습 바로 앞에 달린 풀 베는 재단의 재정 지원은 생명 공학과도 기꺼이 인정 받고 있습니다. 카마 우 부두, 말라기 Suttle, 켄달 암스트롱 아브라함 알폰소 : 마지막으로, 저자는 실험 과정의 여러 단계에서 자신의 도움에 대해 다음과 같은 학생들에게 감사드립니다.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Pump | ViVitro Labs | http://vivitrolabs.com/products/superpump/ | |
| Flow Meter and Probe | Carolina Medical | Model 501D | http://www.carolinamedicalelectronics.com/documents/FM501.pdf |
| Pressure Transducer | ViVitro Labs | HCM018 | |
| ViVitro Pressure Measuring Assembly | ViVitro Labs | 6186 | |
| Valve holder | WB Engineering | Designed by Florida International University. Manufactured by WB Engineering | |
| Pulse Duplicator | ViVitro Labs | PD2010 | http://vivitrolabs.com/wp-content/uploads/Pulse-Duplicator-Accessories1.pdf |
| Pulse Duplicator Data Acquisition and Control System, including ViViTest Software | ViVitro Labs | PDA2010 | http://vivitrolabs.com/products/software-daq |
| Porcine Hearts and Native Aortic Valves | Mary's Ranch Inc | ||
| Bi-leaflet Mechanical Valves | Saint Jude Medical | http://www.sjm.com/ | |
| High Vacuum Grease | Dow Corning Corporation | http://www1.dowcorning.com/DataFiles/090007b281afed0e.pdf | |
| Glycerin | McMaster-Carr | 3190K293 | 99% Natural 5 gal |
| Phosphate Buffered Saline (PBS) | Fisher Scientific | MT21031CV | 100 ml/heart |
| Antimycotic/Antibiotic Solution | Fisher Scientific | SV3007901 | 1 ml in 100 ml of PBS/heart; 20 ml for ViVitro System |
| NaCl | Sigma-Aldrich | S3014-500G | 9 g/L of deionized water |
| Deionized Water | EMD Millipore Chemicals | Millipore Deionized Purification System. 1.3 L for ViVitro System, 200 ml for heart valve dissection process |
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