2013年10月17日
已续期开发聚合物阀门的兴趣。这里,目的是为了证明修改一个商业脉冲复印机的可行性,容纳三单张几何定义一个协议,目前聚合物阀流体动力学数据,在本地和人工瓣膜在近乎相同的条件下收集的数据相比。
以下实验的总体目标是展示市售的体外脉冲复制器如何容纳新出现的三叶、聚合物心脏瓣膜假体,并评估组件的流体动力学指标。这是通过组装管子和阀支架来实现的,以在脉冲复制器中容纳三叶阀配置作为第二步,将聚合物阀缝合到位并进行测试以测量其流体动力学指标。还对天然猪瓣膜和机械心脏瓣膜进行了测试,以验证对合成瓣膜机械设计的系统硬件修改。
结果表明,改进的脉冲复制器系统可用于评估具有天然猪和机械阀门流体动力学的聚合物阀门,从而为聚合物阀门设计的功能方面提供见解。一般来说,刚接触这种方法的人会感到困惑,因为这些技术很乏味,而且有很多与流体动力学指标相关的概念,这些概念对于彻底的瓣膜假体评估是必要的,而且这些概念通常不会在传统的工程课程中教授。该技术的影响延伸到新兴心脏瓣膜假体技术的功能开发,因为流体动力学评估为如何进一步改进人工 har 瓣膜的设计特性提供了见解,以及 Manuel。
协助他。在这个演示中,将有 Carl Lande 兄弟和我实验室的本科生。该协议从组装的制造开始。
这包括用于缝合瓣膜的阀架、用于容纳阀架的管子以及将组件固定到脉冲复制器系统上的周围附件。还需要市售的脉冲复制器系统:首先使用系统之前,先灌注整个回路。使用肥皂和水清洁 loop 系统。
在此过程中,请更换任何降解的试管。接下来,校准连接到回路的仪器,即泵、流量探头和压力传感器。校准从 1% 盐水溶液开始,然后是血液类似物甘油溶液。
通常校准这些传感器,以便在心房、主动脉和心室位置进行测量。校准后,继续准备阀门。从 A-U-S-D-A 批准的屠宰场获得四颗主动脉完好无损的新鲜猪心。
打开包装并用去离子水冲洗心脏,然后将其放入装有 1% 抗真菌抗生素的冰上 PBS 溶液的容器中。将其运送到流体动力学测试实验室。将其中一个心脏放入解剖盘中,小心地取出其心包。
观察腹侧,检查四个腔室并找到完整主动脉上的主动脉弓。然后将心脏分成两半。在主动脉和左心室交界处的环下方水平切割四分之三英寸,并隔离附着在左心室组织段上的完整主动脉。
检查位于主动脉根部的主动脉瓣是否受损或钙化。这是升主动脉和下环之间的区域。如果看起来不错,将主动脉劈开,在瓣环上方约一英寸处,否则丢弃组织。
然后将瓣环下方的左心室组织段分开,以隔离主动脉瓣,同时隔离瓣膜。继续缝合以将阀门固定到支架上。首先,将其放入阀支架内。
将阀的底部与柱架的底部对齐。然后用回形针暂时固定阀门。小心不要损坏连合或牙尖。
现在,将缝合线放在阀支架的底部。将针头穿过第一个孔并向下到达底部。然后以环形方式,沿柱子将瓣膜缝合到瓣膜支架上。
继续沿支架的圆周缝合。在柱尖周围用额外的缝合线完成缝合,以增加安全性。缝合后,将阀门固定到所有柱子上。
在本演示中移除回形针。使用 vi 体外脉冲复制器系统。这些步骤与其他系统不同。
通过将系统的心率设置为每分钟 70 次来开始评估。接下来,选择一个流量波形来驱动泵,在本例中为 S 35 波形。现在打开放大器和活塞泵,让它们预热 15 分钟。
测试双叶瓣膜时,将其置于缝合瓣膜的主动脉位置进入系统。首先,将玻璃管与顶部和底部夹在玻璃管内,然后用侧向螺钉固定,将其放置在玻璃管内以进行定制组装。我们刚刚插入了聚合物阀。
这与我们用于插入原生 valve 的过程相同。然后将组件放置在主动脉腔和原始主动脉瓣支架之间,将瓣膜就位,在所有可能泄漏的连接处涂抹真空润滑脂。接下来,将两升 35% 甘油的盐水加入心房隔室。
现在系统已经装满了,最重要的一步是确保所有组件都得到很好的校准。两个人一起设置系统。现在,确保将流量传感器设置为主动脉位置,并使用软件中校准选项卡下的说明将其打开,校准泵,然后校准流量传感器,然后校准压力传感器。
校准完成后,以低转速启动泵,直到液体充满主动脉室。检查是否有泄漏,并用额外的真空润滑脂密封。将两个旋塞阀转到打开位置。
它们是主动脉和心室换能器。增加泵的转速,直到每搏输出量达到 80 毫升/拍。让系统运行 10 分钟,直到流量稳定下来。
这可以通过观察屏幕上的流动和压力波形来验证。当周期之间的变化未被观察到或非常小时,系统已经稳定下来。现在在 VI 测试软件中,选择采集模式并单击从分析模式收集 10 个循环,单击表格并保存文件。
此外,使用照片捕捉保存波形的图像。对选项 5,聚合物 4 个天然猪瓣和 2 个双叶瓣进行了比较。使用电磁流量计测量流速,该电磁流量计连接到放置在心室和主动脉腔界面位置的无创流量探头。
使用叠加在其上的微型尖端压力传感器在心室中测量心室压力。结果是直径为 29 毫米的天然和 B 叶瓣的报告值。来自文献。
使用微尖压力传感器在主动脉瓣位置的下游测量主动脉压。同样,还给出了先前报告的 29 毫米直径阀门的值。总之,许多参数是根据流量和压力测量计算得出的。
根据传单,测试瓣膜的尺寸平均直径约为 22 毫米。阀门很难获得。因此,他们的样本量很小。
一旦掌握了这项技术,包括样品制备和流体动力学评估,可以在大约两个半小时内完成。我们能够使用定制组件来证明,我们构建了一种可以容纳三叶阀或三叶聚合物阀结构的方法,然后随后将这些类型的阀或这些聚合物阀整合到现有的商业脉动回路中,以进行功能流体动力学评估。同时,我们能够证明我们可以客观地将这些瓣膜与天然瓣膜进行比较,天然瓣膜在几何学上也是三叶。
在我们的案例中,我们使用猪天然主动脉瓣,因为这些瓣膜与人类瓣膜非常相似。最后,按照这些程序,我们还可以看看其他研究领域,例如开发可用于组织工程、心脏瓣膜目的的支架组装瓣膜。
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本研究展示了改造商用脉动流模拟器以适配三叶式聚合物心脏瓣膜的可行性。同时,本研究还制定了评估此类瓣膜水动力学参数的实验方案,并将其与天然瓣膜和机械瓣膜进行比较。
本方案利用改进的商用脉动复制器,对三叶式聚合物心脏瓣膜进行早期流体动力学评估,提供客观的功能数据以指导设计迭代。通过在相同条件下与天然瓣膜和机械瓣膜进行直接比较,该方法降低了测量变异性,支持心血管器械开发中的机制性风险规避。该策略为发现阶段和临床前阶段新兴瓣膜假体的评估提供了一个可扩展、可重复的平台。
该方法通过支持基于假设的设计评估、实现对瓣膜原型的定量筛选,并通过标准化的流体动力学表征为临床前验证提供依据,从而融入发现研究的全过程。