אנו מציגים מודל ex vivo להרכבת שסתומים מיטרליים כבש לתוך סימולטור פועם כדי להעריך את תפקוד המסתם בתנאים פיזיולוגיים. מערך זה מאפשר הערכה כמותית של דינמיקת המסתם המיטרלי באמצעות רקמה ביולוגית בתצורה הניתנת לשחזור ומדויקת מבחינה אנטומית.
Method Article
אנו מציגים מודל ex vivo להרכבת שסתומים מיטרליים כבש לתוך סימולטור פועם כדי להעריך את תפקוד המסתם בתנאים פיזיולוגיים. מערך זה מאפשר הערכה כמותית של דינמיקת המסתם המיטרלי באמצעות רקמה ביולוגית בתצורה הניתנת לשחזור ומדויקת מבחינה אנטומית.
תיקון כירורגי של המסתם המיטרלי נותר הליך מאתגר. למרות שהוגדרו מספר טכניקות תיקון, חסרים נתונים המשווים את ההשפעות ההמודינמיות שלהן. משכפלי הדופק הזמינים מסחרית משמשים בדרך כלל להדמיית זרימת הדם באמצעות מסתמי לב מכניים או מודפסים בתלת מימד. עם זאת, בשל המבנה הספציפי ומנגנון העבודה של המסתם המיטרלי, הניסויים בטכניקות כירורגיות דורשים שימוש ברקמות ביולוגיות. שסתומים מיטרליים של כבש Ex vivo מתאימים לניסויים כאלה, אך השיטות להרכבת שסתומים אלה למערכת משכפל הדופק (PDS) אינן מוגדרות היטב. כדי לטפל בכך, שינינו את המערכת על ידי הדפסת תלת מימד ודפוס סיליקון כמחזיק מסתם מיטרלי. הוצאנו את המסתם המיטרלי מלב טלה עבור כל ניסוי, כולל המנגנון הטבעת וה-subvalvar שלו. השתלנו את זה באזור המסתם האטריו-חדרי (מיטרלי) של מכונת הבדיקה באמצעות מחזיק הסיליקון. מתח השרירים הפפילרי דומה על ידי קשירת תפרים סביב הצמתים הפפילריים והעברת תפרים אלה דרך חור השחרור בתחתית החדר החדר. בדיקה ראשונית של כשירות המסתמים נערכה בקצב לב של 120 פעימות לדקה ותפוקת לב של 2 ליטר לדקה. רגורגיטציה של המסתם ושיפוע הלחץ בין תא הפרוזדורים לחדר נמדדו באמצעות מדי זרימה אלקטרומגנטיים של משכפל דופק ואומתו באמצעות אקו לב. בדיקות המודינמיות בסיסיות הדגימו תפקוד עקבי של השסתום על פני חמישה ניסויים, עם שבר רגורגיטציה ממוצע של 21.1% ושיפועי שידור שמקורם בהד הנעים בין 5.15 ל-8.13 מ"מ כספית. נפחי השבץ וקצבי הזרימה השיא השתנו בין הדגימות, מה שמשקף שונות פיזיולוגית במודל הילדים.
תיקון המסתם המיטרלי התפתח משמעותית, כאשר טכניקות כירורגיות עכשוויות מציעות יעילות משופרת ותוצאות משופרות לטווח ארוך1. למרות שלמרכזים רבים יש אסטרטגיות תיקון מיטרליות סטנדרטיות, נותר פער מתמשך בהערכה המקיפה של ההשפעה ההמודינמית של התערבויות אלה2. אופטימיזציה של אסטרטגיות תיקון, במיוחד עבור מקרים מורכבים מבחינה אנטומית או ילדים, דורשת מודלים המאפשרים בדיקות פיזיולוגיות מבוקרות וחוזרות.
המטרה העיקרית של מחקר זה הייתה לפתח מודל ex vivo הניתן לשחזור באמצעות שסתומים מיטרליים ביולוגיים, המאפשר הערכה מדויקת של דינמיקת המסתמים בתנאי זרימה פיזיולוגיים. מערכות משכפל דופק קידמו משמעותית את תחום הביומכניקה של המסתמים על ידי הקלה על ניתוח ex vivo של תפקוד המסתמים בתנאים כמעט פיזיולוגיים 3,4,5. מערכות אלו יושמו על שסתומי אבי העורקים והריאה, ולאחרונה גם על המסתם המיטרלי. עם זאת, המטרה לפיתוח טכניקה זו נובעת מהמורכבות האנטומית והתפקודית הייחודית של המסתם המיטרלי, במיוחד המנגנון התת-מסתמי שלו, המחייב מודלים מדויקים מבחינה ביולוגית. קיים גוף ספרות משמעותי על מודלים ex vivo של המסתם המיטרלי; עם זאת, אף אחד מהמחקרים הללו אינו מספק תיאור מפורט של טכניקת הקטיף או מדגיש את השלבים הקריטיים הנדרשים לשמירה על השלמות המבנית של המסתם המיטרלי והמנגנון התת-מסתמי במהלך המיצוי 6,7. יתר על כן, הספרות חסרה הדרכה מעשית כיצד לשלב בהצלחה את המסתם הכרות במערכת משכפל דופק, החיונית להשגת סימולציה המודינמית רלוונטית מבחינה פיזיולוגית.
בניתוחי לב למבוגרים, מספר טכניקות תיקון הוערכו באמצעות מודלים ex vivo , כגון תיקון מקצה לקצה, החלפת אקורדים וקירוב פפילרי5. טכניקות אלו הניבו תובנות ביומכניות יקרות ערך. לעומת זאת, יישומים ברפואת ילדים נותרו לא נחקרים, כאשר רק מחקרים מוגבלים מחוץ לגוף מטפלים באנומליות מולדות כמו שסעים מיטרליים. מחקר אחד כזה הראה את החשיבות של סגירה מלאה של שסע כדי להחזיר את כשירות השסתום6.
שיטה זו מתאימה במיוחד לחוקרים וקלינאים המעוניינים להעריך תוצאות תיקון עבור פתולוגיות מולדות או מורכבות של המסתם המיטרלי בסביבה מבוקרת. על ידי קצירת המנגנון המיטרלי מלבבות טלה, שנבחרו בשל הדמיון האנטומי שלהם למסתמי ילדים, והרכבתם במחזיק סיליקון מותאם אישית בתוך סימולטור זרימה פועם, המערכת משכפלת המודינמיקה מציאותית ומאפשרת בדיקות סדרתיות. חשוב לציין, מודל זה נמנע מניסויים בבעלי חיים ומספק פלטפורמה ניתנת להתאמה להדמיית רגורגיטציה, היצרות, שסע או היתוך תת-מסתמי8.
מערכת משכפל הדופק של Vivitro שימשה במחקר זה כדי להעריך את היעילות של מסתם מיטרלי ולדמות תפקוד לב. ההליך החל בהפעלת תוכנת המערכת, ולאחריה נבחרו פרמטרי צורת הגל המתאימים, כגון היחס הסיסטולי-דיאסטולי, הדופק (פעימות לדקה) ואורך הגל. המסתם המיטרלי הוכנס לאחר מכן לתא הבדיקה של המשכפל, וכל החיישנים הנדרשים חוברו. קובץ הכיול נפתח, והמערכת הופעלה בו זמנית כדי להבטיח שכל האוויר יוסר מהחיישנים והצינורות לאחר התקנת החיישן. על מנת להבטיח מדידות מדויקות, היה הכרחי שכל מעגל הנוזל יהיה נטול חמצן ומלא כולו בתמיסת מלח. כאשר המערכת הייתה במצב יציב, נפח השבץ השתנה ל-25 מ"ל. איסוף הנתונים החל ברישום 10 מחזורים שבהם נמצא כי למערכת אין דליפות או שגיאות. הנתונים שנוצרו יוצאו לאחר מכן בפורמט גיליון אלקטרוני להמשך ניתוח. הערכה כמותית של המחקר נעשתה קלה יותר על ידי יכולתה של המערכת לחשב את רוב הפרמטרים הדרושים באופן אוטומטי, כולל נפח רגורגיטנט ומספר מדידות לחץ (איור 1A).
לסיכום, מודל ex vivo זה מציע גישה סטנדרטית ורלוונטית מבחינה ביולוגית לחקר תיקון המסתם המיטרלי, גישור על הפער בין מודלים בסיליקו לבדיקות in vivo , והרחבת הערך התרגומי של חדשנות כירורגית.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
מחקר זה נערך באמצעות לבבות כבש שהושגו לאחר המוות מבית מטבחיים מורשה. על פי החלטת ועדת האתיקה המקומית לניסויים בבעלי חיים של אוניברסיטת איסטנבול-Cerrahpaşa (2025/11), עבודה זו נופלת תחת הפטור המפורט בסעיף 8 (8-k1) להנחיית HADYEK ולכן לא דרשה אישור אתי.
1. הגדרת ניסוי
2. קצירת המסתם המיטרלי
3. מיקום המסתם המיטרלי לתבנית הסיליקון
4. בדיקה ראשונית (מודל בסיסי)
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
נתונים המודינמיים בסיסיים התקבלו מחמישה ניסויים ex vivo באמצעות שסתומים מיטרליים מקוריים המותקנים במחזיק סיליקון מותאם אישית בתוך מערכת משכפל דופק. המודל הופעל בתנאים פיזיולוגיים סטנדרטיים לילדים (תפוקת לב: 2 ליטר לדקה; HR: 120 פעימות לדקה), והערכות תפקודיות בוצעו באמצעות מתמרי לחץ והדמיית אקו לב.
חלק הרגורגיטציה נע בין 15.9% ל-26.6%, עם ממוצע של 21.1% ±-5.3%. נפח השבץ השתנה באופן מהותי בין הדגימות (ממוצע: 42.8 מ"ל; SD: 47.6 מ"ל), עם שסתום אחד המציג תפוקה של מעל 100 מ"ל, התואם לתצורה ...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
מטרת מחקר זה הייתה לפתח מודל המשכפל את המסתם המיטרלי במצב המודינמי של ילדים, שהנחה את בחירתנו להשתמש בלבבות כבש כבסיס ניסוי. בחירה זו נבעה מהדמיון הרב במידות בין המסתם המיטרלי של הטלה לזה של חולים ילדים. מבחינה אנטומית, לב הטלה מפגין נטייה גחונית יותר לאורך ציר האורך שלו בהשוואה ללב האנושי ויש לו קודקוד קהה יחסית המורכב כולו מהחדר השמאלי8. בעוד שהיחס בין משקל הלב למשקל הגוף בבני אדם בוגרים דווח על כ-5 גרם/ק"ג, יחס זה הוא 3 גרם/ק"ג בכבשים. למרות הבדל זה, הוא אינו מ...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
למחברים אין ניגודי אינטרסים פיננסיים רלוונטיים לחשוף.
אנו מודים מקרב לב ל-KUTTAM, מרכז המחקר לרפואה תרגומית של אוניברסיטת קוץ', המעבדה לחקר מחלות לב מולדות, על תמיכתם שלא תסולא בפז במתן גישה למערכת משכפל הדופק ששימשה במחקר זה. הזמינות של מערכת מתקדמת זו הייתה חיונית בהפעלת ההערכות ההמודינמיות והתפקודיות המדויקות שנערכו לאורך פרוטוקולי הניסוי שלנו. משאבים אלה תורמים באופן משמעותי לקידום המחקר הקרדיווסקולרי ולפיתוח גישות חדשניות בהערכת מכניקת המסתם המיטרלי וביצועיו.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| 2-0 תפר פוליאסטר קלוע מצופה | Covidien | 88863230-56 | ייצוב שרירים פפילריים במהלך הבדיקה |
| מדפסת תלת מימד | Ultimaker | Ultimaker S3 | משמש לייצור תבניות סיליקון מותאמות אישית |
| 5-0 תפר פוליפרופילן מונופילמנט | Covidien | VPF-720-X | תפירת השסתום לתבנית הסיליקון |
| DeBakey מלקחיים אטראומטיים | Aesculap | MB062R | טיפול ברקמות במהלך נתיחה |
| מטבחיים מורשה | לבבות כבש טריים | — | מקור למסתמים מיטרליים טבעיים |
| מאיו מספריים לדיסקציה | Aesculap | BC252B | דיסקציה כללית |
| של הלב מחזיק מיקרו מחט | Aesculap | FM538R | תפירת המסתם המיטרלי |
| מספריים נלסון-מצנבאום Aesculap | BC606R | משמש לחיתוך תפרים | |
| מערכת משכפל דופק | ViVitro Labs | 18363 | זרימה פיזיולוגית מדומה לבדיקת שסתומים |
| תבניות סיליקון | — | בהתאמה אישית | משמש לשכפול גיאומטריה חדרית |
| מלח סטרילי (0.9%) | Elabscience | PB180353 | בינוני למעגל זלוף |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission