トライリーフレットポリマーバルブの相対的な流体力学的評価のためのプロトコル

サマリー

ポリマーバルブの開発に関心がリニューアルしました。ここでは、目的は、三尖形状を収容するために、近同一の条件下で収集されたネイティブおよび人工弁データと比較して、ポリマー弁流体力学的データを提示するためのプロトコルを定義するために商業的なパルスデュプリケータを変更することの実現可能性を実証することである。

要約

現在利用可能な人工弁、異種移植、および同種移植の制限はトライリーフレットポリマーバルブ補綴物の分野における開発の最近の復活を促した。しかしながら、ポリマー弁流体力学的機能の初期評価のためのプロトコルの識別は、設計プロセスの初期段階で非常に重要である。 インビトロパルス複写システムにおける伝統的な可撓三尖材料を収容するように構成されていない、加えて、ポリマー弁機能の評価は、同一の試験条件下でネイティブおよび人工心臓弁に対する文脈でなされる必要があるというように異なるからの測定値のばらつき器具を回避することができる。そこで、私の流体力学的評価を実施）ネイティブ（N = 4、直径、D = 20ミリメートルを意味する）、ii）の双方向リーフレットメカニカル（N = 2、D = 23㎜）及びiii）ポリマーバルブ（N = 5、市販のパルス複写システム（ViVitroラボの使用を介したD = 22㎜）トライリーフレットバルブジオメトリに対応するために変更された株式会社、ビクトリア、BC）。フロリダ大学で開発された三尖弁は、シリコーンポリマーバルブ基を含んでいた。水、グリセリン35:65の比率の混合物は、血液の物理的特性を模倣するために使用された。圧力が心室と大動脈の位置に記録しながら瞬時流量は、左心室と大動脈単位の界面で測定した。双リーフレット及び文献から自然弁データは、流量及び圧力測定値を検証するために使用した。次の流体力学的指標が報告された：順流圧力降下は、大動脈二乗フォワード流量、大動脈閉塞、漏れや逆流量、transaortic閉鎖、リーク、及び全エネルギー損失を意味する。代表的な結果は、3つの弁グループから流体力学的メトリックが正常に市販のパルス複写システムとsubsequentlに特注のアセンブリを組み込むことによって得られることが示されたyは、客観的にポリマーバルブ設計の機能的な側面についての洞察を提供することを比較した。

概要

心臓弁膜症は、多くの場合、退行性弁石灰化^1、リウマチ熱^2、心内膜炎^3,4または先天性先天性欠損症に起因する。バルブの損傷は狭窄および/または逆流弁逸脱を引き起こし、外科的に修復することはできません、発生した場合、ネイティブバルブは通常、人工弁に置き換えられます。現在利用可能なオプションは、機械弁（ケージボールバルブ、傾斜ディスク弁、 等 ）、同種移植、およびバイオ人工弁（ブタおよびウシバルブ）が含まれています。機械弁は、多くの場合、それらの耐久性に基づいて若い患者には推奨されていますが患者は⁵血栓性合併症を防ぐために、抗凝固療法に残るために必要です。同種移植片および生物人工弁は、血液薄く治療を避けるために有効な選択肢であったが、これらのバルブは、線維症リスクが高い、石灰化、変性、および弁の故障⁶に至る免疫原性合併症を有する。組織工学バルブが新たな技術^7-9として調査が、はるかにはまだ明らかにされるように残っています。代替的耐久性、生体適合性、補綴弁は心臓弁膜症患者の生活の質を向上させるために必要とされる。再び、この弁の設計は、心臓弁疾患¹⁰と選択された患者の治療を変換するための可能性を示す塞栓アプローチで、経バルブ技術において使用されるプロテーゼを置き換えることができる。

現在の基準で述べたように、成功した....

プロトコル

1。準備

1. トライリーフレットバルブ形状を収容するためにアセンブリを設計し、製造する。これは、少なくとも弁尖縫合糸での弁ホルダとパルス複写システムにアセンブリを固定するためにバルブホルダと周囲の付属品を収容するチューブを含むであろう。我々のケースでは、我々はViVitroラボ社（ビク​​トリア、BC）から入手できる市販のパルス複写システムを利用した。バルブホルダの設計と同様に前後アセンブリの構成は、図1に示されている。
2. ループ全体は使用前にプライミングする必要があります。これには2つのステップが含まれます。ⅰ）使用前に任意の劣化チューブの交換及びii）ループに接続されている機器のキャリブレーション、すなわちポンプが使用されている、フロープローブを含む石鹸液と水を使用して、全体のループシステムの洗浄、および圧力変換器（一般的に心房、大動脈と心室の位置で測定）。キャリブレーションは、initをすることができますially 1％生理食塩水を用いて行うことが、血液アナロググリセリン溶液を使用する前に繰り返されるべきである。

2。ネイティブ大動脈弁の解剖

1. USDA公認の虐殺家（機関動物実験委員会（IACUC）の承認が必要になることがあります）から、そのまま大動脈で4新鮮な豚の心を得る。我々のケースでは、我々の解剖プロトコルはフロリダ国際大学（：11から020プロトコル承認番号）でのI....

結果

代表的な流量と圧力波形は図3、図4および図5に示されている。プロットされた各グループのテストバルブのサンプルサイズで平均化され、nはそれぞれ= 5,4、およびポリマー、ネイティブブタと双方向リーフレットグループの2バルブ、。平均流体力学的メトリックおよびこれらのサンプルサイズの平均値の標準誤差を表1に示す。

図1。 （a）はViVitroパルス複写システムの概略は、生理学的に関連するフロー（ViVitroシステムズ、BC、カナダからの許可を得てここに提示図）用ウィンドケッセルモデルを実装する主なコンポーネントを示す。 （b）は急速にその場で縫合し、安全なシリコーンまたはネイティブブタ弁に弁ホルダ構成を試作。 .......

ディスカッション

本研究では、ポリマーとネイティブブタ弁のその流体力学的試験を行うことができるように、三尖弁の形状を収容するために、市販の複写拍動部を変更することの有用性を実証した。具体的に我々の場合には、修正されたシステムはViVitro左心とViViTestデータ収集システム（ViVitroシステムズ、ビクトリア、BC、カナダ）を介して制御全身シミュレータシステム（ 図1a）であった。しかし、このシステムは、in vitro、すべての人間の循環^22-25との関連性の流量と圧力波形を模倣する二成分ウィンドケッセルモデルを利用拍動流ループのいくつかとは違っていません。これらの二成分ウィンドケッセルシステムは、典型的に拍動ポンプ、動脈の伸展性を模倣コンプライアンスチャンバ、及び血管抵抗を調節するために使用することができる末梢抵抗制御部から構成される。二componeを記述式NTウィンドケッセルモデルは次のとおりです。

材料

この記事で使用された材料の一覧

名前	会社	カタログ番号	コメント
ポンプ	ViVitro Labs		http://vivitrolabs.com/products/superpump/
Flow Meter and Probe	Carolina Medical	Model 501D	http://www.carolinamedicalelectronics.com/documents/FM501.pdf
圧力トランスデューサ	ViVitro Labs	HCM018
ViVitro 圧力測定アセンブリ	ViVitro Labs	6186
バルブホルダー	WB エンジニアリング		フロリダ国際大学によって設計されました。WBエンジニアリング
パルスデュプリケー	ターViVitroラボ	PD2010	http://vivitrolabs.com/wp-content/uploads/Pulse-Duplicator-Accessories1.pdf
パルスデュプリケーターデータ収集および制御システム、ViViTestソフトウェア	ViVitroラボPDA2010		http://vivitrolabs.com/products/software-daq
豚の心臓と天然の大動脈弁	メアリー's Ranch Inc
Bi-leaflet メカニカルバルブ	Saint Jude Medical		http://www.sjm.com/
高真空グリース	ダウ コーニング コーポレーション		http://www1.dowcorning.com/DataFiles/090007b281afed0e.pdf
グリセリン	McMaster-Carr	3190K293	99% 天然 5 ガロン
リン酸緩衝生理食塩水 (PBS)	フィッシャー サイエンティフィ	MT21031CV	100 ml/心臓
抗真菌/抗生物質溶液	ッシャー サイエンティフィ	SV3007901	1 ml 100 ml の PBS/心臓; 20 ml ViVitro System
NaCl	Sigma-Aldrich	S3014-500G	9 g/L の脱イオン
水	EMD Millipore Chemicals		Millipore Deionized Purification System. ViVitro System.1.3 L、心臓弁解剖プロセス用200 ml

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