Name: 트라이 전단지 폴리머 밸브의 상대 유체 역학 평가를위한 프로토콜 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-10-17T18:50:00.000+00:00
Duration: 11 min 12 s
Description: 학습하세요 트라이 전단자 폴리머 심장판막의 유체역학 평가 프로토콜을. 맥박 복제기를 개조하여 생체 및 기계식 판막과 비교 분석하는 방법을 익히고, 향후 폴리머 판막 설계 개선에 활용할 수 있는 인사이트를 얻으세요.

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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.

1. 준비하기 <ol><li> 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. </li><li> 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. </li></ol> 2. 네이티브 대동맥 밸브 해부 <ol><li> 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. </li><li> 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. </li><li> 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. </li><li> 손상 또는 석회화의 흔적이 없다는 것을 보장 대동맥, 대동맥 및 하부 원주 사이의 지역에있는 대동맥 밸브를 검사합니다. </li><li> 환형 위에서 ~ 1시 대동맥을 분리하고 대동맥 밸브 (그림 2A)를 분리하는 환형 아래 왼쪽 심실 조직의 세그먼트를 구분합니다. </li></ol> 3. 고분자 및 기본 밸브 봉합 과정 <ol><li> 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. </li><li> 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. </li><li> 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. </li></ol> 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. <ol><li> 이중 전단 VALVE <ol><li> 70 비트 / 분에 펄스 복제기 시스템의 심장 박동을 설정합니다. </li><li> 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. </li><li> 앰프와 피스톤 펌프를 켭니다. 15 분 동안 워밍업. </li><li> 대동맥 위치에 장소는 양방향 전단 밸브 (그림 2F). </li><li> 누수가 발생할 수있는 장치의 접속점에 얼룩 진공 그리스. </li><li> 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). </li><li> 대동맥 위치에 배치 된 유량 센서의 전원을 켭니다. </li><li> 일을 보정전자 펌프. </li><li> 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. </li><li> 보정이 완료되면 유체가 대동맥 함을 채울 때까지, 낮은 rpm에서 펌프를 시작합니다. 누출을 확인합니다. 추가 진공 그리스 필요한 경우 사용합니다. </li><li> 두 스톱​​ 콕 (대동맥과 심실 트랜스 듀서) 위치를 열십시오. </li><li> 뇌졸중 볼륨 80 ML / 비트에 도달 할 때까지 펌프의 회전 수를 늘립니다. </li><li> 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. </li><li> ViVitest 소프트웨어 모드를 취득 선택합니다. </li><li> 10주기를 수집를 클릭합니다. </li><li> 분석 모드, C에서테이블에 핥아하고 파일을 저장합니다. 또한 ViVitest에서 사진 스냅 옵션을 사용하여 파형의 이미지를 저장합니다. </li></ol></li><li> 네이티브 및 폴리머 밸브 <ol><li> 3.1.3 양방향 전단지 밸브 지침에서 - 폴리머 동물 밸브, 동일한 단계 3.1.1를 따르십시오. </li><li> 사용자 정의 만든 어셈블리에서 유리관 내부 봉합 밸브 밸브 홀더를 놓습니다. 상단과 하단 조각 및 측면 나사와 너트의 장소에 안전 샌드위치 튜브를. </li><li> 대동맥 챔버와 원래의 대동맥 밸브 홀더 사이에 조립. </li><li> 3.1.16 이중 전단 밸브 지침에서 - 단계 3.1.5을 계속합니다. </li></ol></li></ol> 5. 후 처리 <ol><li> 유량 및 압력 파형 <ol><li> 평균 파형 수집, 즉 대동맥 압력 (AP), 심실 압력 (VP) 및 유량 (Q) 각각에 대해 수집 된 데이터. </li><li> 밸브의 각 그룹 (고분자, 돼지 n에ative 대동맥 밸브와 이중 전단지), 해당 AP, VP 및 Q 대 같은 플롯 시간의 관계를 플롯. </li><li> AP를 들어, 표준, 기본 대동맥 밸브 (18) 및 검증을 위해 문헌 양방향 전단지 인공 밸브 (19) 플롯을 중첩. </li></ol></li><li> 유체 측정 <ol><li> 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. <ol><li> 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. </li><li> RMS 앞으로 유량 (Q RMS)는 다음과 같이 순방향 유량의 크기를 정량화하기위한 유용한 통계를 제공합니다 : <img alt="식 1" fo:src="/files/ftp_upload/50335/50335eq1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50335/50335eq1.jpg" /> &#39;n&#39;은 시점의 총 수입니다 순서대로 &#39;나&#39;를 수집 순간 유량 측정은 &#39;Q 나는 수집. </li><li> 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. </li><li> 혈액 속성에 따라 EOA는 20로이 기간 동안 매년 평균 TVP에서 3 간격, P, F와 H에 대해 계산 될 수있다 : <img alt="식 1" fo:src="/files/ftp_upload/50335/50335eq2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50335/50335eq2.jpg" /></li><li> 에너지 손실은 다음 21로 정의된다 : <img alt="식 1" fo:src="/files/ftp_upload/50335/50335eq3highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50335/50335eq3.jpg" /></li></ol></li></ol></li></ol>

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</ol>

저자는 공개 아무것도 없어.

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 : <b...

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 &quot;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. &quot;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.

<table><tbody><tr><td>Pump</td><td>ViVitro Labs</td><td></td><td><a href="http://vivitrolabs.com/products/superpump/" target="_blank">http://vivitrolabs.com/products/superpump/</a></td></tr><tr><td>유량계 및 프로브</td><td>Carolina Medical</td><td>Model 501D</td><td><a href="http://www.carolinamedicalelectronics.com/documents/FM501.pdf" target="_blank">http://www.carolinamedicalelectronics.com/ documents/FM501.pdf</A></td></tr><tr><td>Pressure Transducer</td><td>ViVitro Labs</td><td>HCM018</td><td></td></tr><tr><td>Vitro Pressure Measuring Assembly</td><td>Vitro Labs</td><td>6186</td><td></td></tr><tr><td>밸브 홀더</td><td>WB Engineering</td><td></td><td>Florida International University에서 설계했습니다. WB Engineering</td></tr><tr><td>Pulse Duplicator</td><td>ViVitro Labs</td><td>PD2010</td><td><a href="http://vivitrolabs.com/wp-content/uploads/Pulse-Duplicator-Accessories1.pdf" target="_blank">http://vivitrolabs.com/wp-content/uploads/Pulse-Duplicator-Accessories1.pdf</a></td></tr><tr><td>Pulse Duplicator 데이터 수집 및 제어 시스템(ViViTest 소프트웨어</td><td>포함 ViVitro Labs</td><td>PDA2010</td><td><a href="http://vivitrolabs.com/products/software-daq" target="_blank">http://vivitrolabs.com/products/software-daq</a></td></tr><tr><td>돼지 심장 및 네이티브 대동맥 판막</td><td>Mary&#039; s Ranch Inc</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Bi-leaflet 기계식 밸브</td><td>Saint Jude Medical</td><td></td><td><a href="http://www.sjm.com/" target="_blank">http://www.sjm.com/</a></td></tr><tr><td>High Vacuum</td><td>Grease Dow Corning Corporation</td><td></td><td><a href="http://www1.dowcorning.com/DataFiles/090007b281afed0e.pdf" target="_blank">http://www1.dowcorning.com/DataFiles/ 090007b281afed0e.pdf</a></td></tr><tr><td>글리세린</td><td>McMaster-Carr</td><td>3190K293</td><td>99% 천연 5갤런</td></tr><tr><td>인산염 완충 식염수(PBS)</td><td>Fisher Scientific</td><td></td><td>MT21031CV 100ml/심장</td></tr><tr><td>항진균제/항생제 용액</td><td>Fisher Scientific</td><td>SV3007901</td><td>PBS/심장 100ml에 1ml; 체외 시스템</td></tr><tr><td>NaCl</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S3014-500G</td>용 <td>20ml 9g/L 탈 이온수</td></tr><tr><td>탈 이온수</td><td>EMD Millipore 화학 Millipore</td><td></td> 탈 <td>이온화 정제 시스템. 체외 시스템의 경우 1.3L, 심장 판막 절제 공정의 경우 200ml</td></tr></tbody></table>

트라이 전단지 폴리머 밸브의 상대 유체 역학 평가를위한 프로토콜

Protocol for Relative Hydrodynamic Assessment of Tri-leaflet Polymer Valves

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.

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. <img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/50335/50335fig1.jpg" /> 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 ...

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.

Limitations of currently available prosthetic valves, xenografts, and homografts have prompted a recent resurgence of developments in the area of ...

다음 실험의 전반적인 목표는 상용 인비트로(in vitro) 펄스 듀플리케이터(pulse duplicator)가 최신 삼첨판 폴리머 인공심장판막을 어떻게 수용할 수 있는지 시연하고, 해당 어셈블리의 유체역학적 지표를 평가하는 것입니다. 이를 위해 펄스 듀플리케이터 내에서 삼첨판 판막 구성을 수용할 수 있도록 튜브와 판막 홀더를 조립합니다. 두 번째 단계로, 폴리머 판막을 제자리에 봉합하고 유체역학적 지표를 측정하기 위해 테스트를 수행합니다. 또한, 합성 판막의 기계적 설계에 대한 시스템 하드웨어 수정 사항을 검증하기 위해 천연 돼지 판막과 기계식 심장 판막도 함께 테스트합니다.결과에 따르면, 수정된 펄스 복제 시스템은 천연 돼지 판막 및 기계 판막의 혈역학적 특성을 통해 고분자 판막을 평가하는 데 활용될 수 있으며, 이를 통해 고분자 판막 설계의 기능적 측면에 대한 통찰을 제공할 수 있습니다. 일반적으로 이 방법에 익숙하지 않은 사람들은 기술적 절차가 까다롭고, 철저한 판막 보형물 평가에 필수적이지만 일반적인 공학 교육 과정에서는 보통 다루지 않는 혈역학적 지표 관련 개념이 많기 때문에 혼란을 겪을 수 있습니다. 혈역학적 평가는 인공 심장 판막의 설계 특성을 더욱 개선하는 방법에 대한 통찰을 제공하므로, 이 기술의 영향력은 최신 심장 판막 보형물 기술의 기능적 발달로 확장됩니다.그를 보조할 연구원으로 제 실험실의 학부생인 Carl Lande가 이번 시연에 참여합니다. 본 프로토콜은 어셈블리의 제작부터 시작합니다.여기에는 판막 엽을 봉합하는 데 사용되는 판막 홀더와 판막 홀더 및 어셈블리를 펄스 듀플리케이터 시스템에 고정하는 주변 액세서리를 수용하는 튜브가 포함됩니다. 시판되는 펄스 듀플리케이터 시스템 또한 필요합니다. 시스템을 처음 사용하기 전에 전체 루프를 프라이밍하십시오. 비누와 물을 사용하여 루프 시스템을 세척하십시오.이 과정 중에 노화된 튜브는 모두 교체하십시오. 다음으로, 펌프, 유량 프로브 및 압력 트랜스듀서 등 루프에 연결된 기기들을 교정합니다. 교정은 1% 식염수로 시작하여, 혈액 유사 글리세린 용액 순으로 진행합니다.일반적으로 심방, 대동맥 및 심실 위치에서 측정을 수행할 수 있도록 이를 교정합니다. 교정이 완료되면 판막 준비를 진행하십시오. A-U-S-D-A 승인을 받은 도축장에서 대동맥이 온전한 신선한 돼지 심장 4개를 준비합니다.심장을 꺼내 탈이온수로 헹군 후, 얼음 위에 놓인 1% 항균 항생제 함유 PBS가 채워진 용기에 넣습니다. 이를 유체역학 테스트 실험실로 운반합니다. 심장 하나를 해부 팬에 놓고 심낭을 조심스럽게 제거합니다.복측을 살펴보며 4개의 심방과 심실을 검사하고, 온전한 대동맥에서 대동맥궁의 위치를 확인합니다. 그런 다음 심장을 반으로 분리합니다. 대동맥과 좌심실 접합부의 환상 부위에서 3/4인치 아래 지점을 수평으로 절단하여, 좌심실 조직 분절에 부착된 온전한 대동맥을 분리합니다.대동맥 근부에 위치한 대동맥판의 손상이나 석회화 여부를 검사하십시오. 이 부위는 상행 대동맥과 하단 환상 구조 사이의 영역입니다. 상태가 양호하다면 환상 구조에서 약 1인치 위 지점에서 대동맥을 절개하고, 그렇지 않은 경우 해당 조직을 폐기하십시오.그런 다음 환상(annulus) 아래의 좌심실 조직 분절을 분리하여 대동맥판막을 단독으로 분리합니다. 판막을 홀더에 고정하기 위해 봉합을 진행합니다. 먼저 판막을 판막 홀더 내부에 배치합니다.밸브의 바닥 부분을 포스트 홀더의 바닥 부분과 맞춥니다. 그런 다음 종이클립으로 밸브를 일시적으로 고정합니다. 이때 교합부(commissure)나 판막엽(cusps)이 손상되지 않도록 주의하십시오.이제 밸브 홀더의 바닥 부분에 봉합사를 배치합니다. 바늘을 첫 번째 구멍을 통해 통과시켜 바닥까지 내립니다. 그런 다음 루프 방식으로 기둥을 따라 밸브를 밸브 홀더에 봉합합니다.홀더의 둘레를 따라 봉합을 계속합니다. 더욱 견고하게 고정하기 위해 포스트의 끝부분 주위를 추가로 봉합하여 마무리합니다. 봉합이 완료되면, 밸브를 모든 포스트에 고정합니다.본 시연에서는 페이퍼클립을 제거하십시오. 여기서는 in vitro 맥동 복제기 시스템이 사용되었습니다. 다른 시스템을 사용할 경우 단계가 달라질 수 있습니다.시스템의 심박수를 분당 70회로 설정하여 평가를 시작합니다. 다음으로 펌프를 구동할 유량 파형을 선택하며, 여기서는 S 35 파형을 사용합니다. 이제 앰플리파이어와 피스톤 펌프의 전원을 켜고 15분 동안 예열합니다.이엽 판막을 테스트할 때, 봉합된 판막의 경우 대동맥 위치에 시스템 내에 배치하십시오. 먼저, 유리관을 상단 및 하단 부품으로 끼워 맞춘 후 측면 나사로 고정하여 맞춤형 조립 장치의 유리관 내부에 배치하십시오. 현재 폴리머 판막을 삽입한 상태입니다.이는 천연 판막을 삽입할 때 사용하는 것과 동일한 절차입니다. 그다음, 판막이 제자리에 있도록 하여 어셈블리를 대동맥 챔버와 기존의 대동맥 판막 홀더 사이에 배치하고, 누출 가능성이 있는 모든 연결 부위에 진공 그리스를 바릅니다. 이어서, 심방 구획에 35% glycerin 생리식염수 2L를 추가합니다.시스템 충전이 완료되었으므로, 가장 중요한 단계는 모든 구성 요소가 제대로 교정되었는지 확인하는 것입니다. 두 사람이 함께 협력하여 시스템을 설정합니다. 이제 유량 변환기가 대동맥 위치로 설정되었는지 확인하고, 소프트웨어의 calibrate 탭에 있는 지침에 따라 전원을 켭니다. 그런 다음 펌프를 교정하고, 이어서 유량 변환기와 압력 변환기를 순차적으로 교정합니다.보정 작업이 완료되면, 유체가 대동맥 구획을 채울 때까지 펌프를 낮은 RPM으로 가동하십시오. 누출 여부를 확인하고 추가 진공 그리스를 사용하여 밀봉하십시오. 두 개의 스톱콕을 열림 위치로 돌리십시오.이것들은 대동맥 및 심실 트랜스듀서입니다. 박출량이 박동당 80 milliliters가 될 때까지 펌프의 RPM을 높이십시오. 유량이 안정될 때까지 시스템을 10분 동안 가동하십시오.이는 화면상의 유량 및 압력 파형을 관찰하여 확인할 수 있습니다. 사이클 간의 변화가 관찰되지 않거나 매우 적을 때 시스템이 안정화된 것입니다. 이제 VI 테스트 소프트웨어에서 획득 모드를 선택하고 'collect 10 cycles'를 클릭한 다음, 분석 모드에서 'table'을 클릭하고 파일을 저장하십시오.또한, 포토 스냅(photo snap)을 사용하여 파형 이미지를 저장하십시오. 다섯 번째 옵션으로, 폴리머 4개, 천연 돼지 판막 및 2개의 이엽 판막을 비교하였습니다. 유량은 심실과 대동맥 챔버의 접점 위치에 배치된 비침습적 유량 프로브와 연결된 전자기 유량계를 사용하여 측정하였습니다.심실압은 그 위에 겹쳐진 마이크로 팁 압력 트랜스듀서를 사용하여 심실 챔버에서 측정되었습니다. 결과는 직경 29 mm인 천연 판막과 B 리플렛 판막에 대해 보고된 값입니다. 문헌 참조.대동맥 판막 위치 바로 하류에서 마이크로 팁 압력 트랜스듀서를 사용하여 대동맥압을 측정하였습니다. 또한, 이전에 보고된 29 mm 직경 판막의 수치들도 함께 제시하였습니다. 요약하자면, 측정된 유량 및 압력을 바탕으로 많은 파라미터를 산출하였습니다.테스트된 판막의 크기는 엽당 직경 평균 약 22mm였습니다. 판막 확보에 어려움이 있었으며, 이에 따라 샘플 크기가 작습니다.이 기술을 숙달하면 시료 준비와 유체역학적 평가를 포함하여 약 2시간 30분 만에 수행할 수 있습니다. 본 연구진은 직접 제작한 맞춤형 조립 장치를 사용하여 삼엽 판막 또는 삼엽 폴리머 판막 구조를 수용하는 방법을 입증하였으며, 이후 이러한 유형의 판막이나 폴리머 판막을 기존의 상용 맥동 루프에 통합하여 기능적 유체역학 평가를 수행할 수 있음을 보여주었습니다. 동시에, 이러한 판막들을 동일하게 삼엽 기하학적 구조를 가진 천연 판막과 객관적으로 비교할 수 있음을 입증하였습니다.본 연구에서는 돼지의 천연 대동맥판막이 인간의 판막과 매우 유사하기 때문에 이를 사용합니다. 마지막으로, 이러한 절차를 거쳐 조직 공학 및 심장 판막 용도로 사용할 수 있는 스캐폴드 조립 판막 개발과 같은 다른 연구 분야로 확장할 수 있습니다.

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Research

연구

JoVE Journal

Bioengineering

생명공학

우리는 탄성 polydimethylsiloxane (PDMS) 기반 photolithographically 정의 정확한 볼륨을 닫고 기능을 더 추가 에너지를 필요가 없다 microvalve 배열을 제조 및 자동화 프로토콜을 보여줍니다. 병렬 subnanoliter 볼륨 믹서와 통합 microfluidic 재관류 시스템을 소개하는 부분이있다.

Microfluidic 칩은 탄성 Microvalve의 배열을 제어

소설 microfluidic 시스템을 수동 펌프의 현상과 사용자가 제어 유체 전달 시스템을 사용하여 개발되었습니다. 이 microfluidic 시스템의 사용의 저렴한 비용으로, 쉽게, 체적 정밀, 고속, repeatability 및 자동화 주어진 생물 학적 응용 프로그램의 다양한에서 사용될 수있는 잠재력이있다.

Microfluidic 장치에 수동 펌핑을위한 고속 비말 기반 전달 시스템

이 프로토콜은 질환 병상의 세포 응답을 결정하는 데에 도움이 시험관 내에서 생리 학적 또는 병리학 적 혈류를 복제. 혈액 펌프의 하류 챔버 압력 감쇠를 도입하여, 맥관 걸쳐 혈류량 효과적으로 요약 될 수 있고, 혈관 내피 또는 유사체 공동 배양 단층 부과.

혈관 세포 리모델링의 조사에 생리의 체외 모델 및 응용 프로그램과 함께 병리학 혈액 흐름

다층 미세유체 장치는 종종 기능을 위해 복잡한 형상을 가진 마스터 금형의 제작을 포함합니다. 이 기사에서는 모든 응용 분야에 맞게 조정할 수 있는 밸브 및 가변 높이 기능을 갖춘 다단계 포토리소그래피를 위한 완벽한 프로토콜을 제시합니다. 시연으로, 우리는 하이드로겔 비드를 생산할 수 있는 미세유체 액적 발생기를 제작합니다.

판막 다층 미세 유체 장치에 대한 여러 단계의 변수 높이 포토 리소그래피

이 프로토콜 포함 힘 제어와 것 밸브 전단의 characterizations 변위 제어, 스트레스 이완 biaxial 기계 테스트 절차. 이 프로토콜 인수 결과 유한 요소 시뮬레이션 프레임 워크에서 작동 밸브의 기계적 동작을 시뮬레이션 하기 위해 구성 모델 개발에 대 한 사용할 수 있습니다.

Biaxial 기계 Characterizations 것 심장 밸브의

대동맥 역류는 대동맥 판막 심장 질환입니다. 이 원고는 네 차원 유동 자기 공명 영상이 대동맥 역류를 모방한 시험관내 심장 판막을 사용하여 대동맥 역류를 평가할 수 있는 방법을 보여줍니다.

시험관내 사차원 유동 자기 공명 영상을 이용한 대동맥 역류 평가

본 프로토콜은 경피적 대동맥 판막(TAV)의 시험관내 셋업을 통한 부비동 유동을 조사하기 위해 수행된 입자 이미지 속도측정법(PIV) 측정을 기술한다. 속도에 기초한 혈역학적 파라미터도 결정된다.

대동맥 팬텀을 통한 혈역학의 입자 이미지 Velocimetry 조사

유체역학적 특성을 테스트하기 위해 펄스 복사기에 돼지 대동맥 판막을 장착하는 방법을 제시합니다. 이 방법은 대형 동물 모델에 사용하기 전에 실험 절차 또는 새로운 의료 기기를 적용한 후 유체 역학의 변화를 결정하는 데 사용할 수 있습니다.

실험적 대동맥 판막 시술 및 새로운 의료 기기의 유체역학 테스트를 위한 생체 외 돼지 모델

여기에서는 수중수(water-in-oil) 에멀젼(플러그)의 조합 라이브러리를 생산하기 위한 폴리디메틸실록산(PDMS) 기반 이중층 장치의 제조를 소개합니다. 플러그 생산을 자동화하는 데 필요한 하드웨어 및 소프트웨어는 프로토콜에 자세히 설명되어 있으며 형광 플러그의 정량적 라이브러리 생산도 시연됩니다.

조합 플러그 생산을 위한 이중층 미세유체 장치

이 문서에서는, 우리는 유체 흐름에 따라 입자의 구속을위한 microfluidic 기반의 방법을 제시한다. 우리는이를 통합 microdevice에 임의의 입자의 감금 및 미세 조작을 가능하게, 피드백 제어 메커니즘을 사용하여 유체의 정체 지점에 안정적인 입자 트래핑을 보여줍니다.

단일 입자 Microfluidic 기반 유체 트랩

학습하세요 트라이 전단자 폴리머 심장판막의 유체역학 평가 프로토콜을. 맥박 복제기를 개조하여 생체 및 기계식 판막과 비교 분석하는 방법을 익히고, 향후 폴리머 판막 설계 개선에 활용할 수 있는 인사이트를 얻으세요.

트라이 전단지 폴리머 밸브의 상대 유체 역학 평가를위한 프로토콜

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