Summary
Hidrodinamik özelliklerini test etmek için bir domuz aort kapağını bir nabız çoğaltıcıya monte etmek için bir yöntem sunuyoruz. Bu yöntem, büyük bir hayvan modelinde kullanılmadan önce deneysel bir prosedürün veya yeni bir tıbbi cihazın uygulanmasından sonra hidrodinamikteki değişikliği belirlemek için kullanılabilir.
Abstract
Bir hayvan modelinde kullanılmadan önce yeni kardiyak prosedürleri ve araştırma tıbbi cihazlarını test etme seçenekleri sınırlıdır. Bu çalışmada, hidrodinamik özelliklerini değerlendirmek için bir domuz aort kapağının bir nabız çoğaltıcıya monte edilmesi için bir yöntem sunuyoruz. Bu özellikler daha sonra incelenen prosedür gerçekleştirilmeden önce ve sonra ve/veya araştırma tıbbi cihazı uygulandıktan sonra değerlendirilebilir. Sol ventrikül çıkış yolunda çevresel miyokard eksikliği nedeniyle giriş segmentinin sabitlenmesi biraz zorluk çıkarır. Bu yöntem, mitral kapağın ön broşürünü kullanarak giriş segmentini sabitleyerek ve ardından sol ventrikül serbest duvarını giriş fikstürünün etrafına dikerek bu sorunu giderir. Çıkış segmenti, fikstürün aortik arkın üst yönündeki bir kesiye yerleştirilmesiyle basitçe sabitlenir. Örneklerin doku fiksasyonundan önce ve sonra önemli ölçüde farklı hidrodinamik özelliklere sahip olduğunu bulduk. Bu bulgu, testlerimizde taze numuneler kullanmamıza neden oldu ve bu yöntemi kullanırken dikkate alınmalıdır. Çalışmamızda, monte edilmiş domuz aort kapakları üzerinde bir aort kapak neokuspidizasyon prosedürü (Ozaki prosedürü) gerçekleştirerek kapak pozisyonunda kullanılmak üzere yeni intrakardiyak yama materyallerini test etmek için bu yöntemi kullandık. Bu valfler, doğal valfe kıyasla hidrodinamik özelliklerdeki değişikliği değerlendirmek için prosedürden önce ve sonra test edildi. Burada, deneysel aort kapak prosedürlerinin hidrodinamik testi için, doğal kapakla ve incelenen prosedür için kullanılan farklı cihazlar ve teknikler arasında karşılaştırmaya olanak tanıyan bir platform sunuyoruz.
Introduction
Aort kapak hastalığı, özellikle dünya çapında 9 milyon insanı etkileyen aort darlığı olmak üzere önemli bir halk sağlığı yükünü temsil etmektedir1. Bu hastalığı ele almak için stratejiler şu anda gelişmektedir ve aort kapak onarımı ve aort kapak replasmanını içerir. Özellikle pediatrik popülasyonda, şu anda mevcut olan protezler yapısal kapak dejenerasyonuna (SVD) eğilimli olduğundan ve büyümeye toleranslı olmadığından, hasta büyüdükçe yeniden değiştirilmek üzere yeniden ameliyat gerektirdiğinden, kapağı değiştirmek yerine onarmak için önemli bir teşvik vardır. Hastalıklı aort kapağını (AV) doğal pulmoner kapak (PV) ile değiştiren Ross prosedürü bile, pulmoner pozisyonda SVD'ye ve genellikle sınırlı büyüme toleransına maruz kalan bir protez veya greft gerektirir2. Aort kapak hastalığına yeni yaklaşımlar geliştirilmektedir ve büyük bir hayvan modelinde uygulamadan önce biyolojik olarak ilgili bir bağlamda test yapılması gerekmektedir.
Bir araştırma prosedüründen veya yeni bir tıbbi cihazın uygulanmasından önce ve sonra valfin işlevi hakkında bilgi sağlayabilen bir domuz AV'sini test etmek için bir yöntem geliştirdik. Domuz AV'yi piyasada bulunan bir puls çoğaltıcı makinesine monte ederek, regürjitasyon fraksiyonu (RF), etkili orifis alanı (EOA) ve ortalama pozitif basınç farkı (PPD) dahil olmak üzere valf protezlerinin araştırılmasında ve nihayetinde onaylanmasında yaygın olarak kullanılan hidrodinamik özellikleri karşılaştırabiliyoruz3,4. Müdahale daha sonra büyük bir hayvan modelinde kullanılmadan önce biyolojik olarak ilgili bir bağlamda ince ayar yapılabilir, böylece insanlarda kullanılabilecek bir prosedür veya protez üretmek için gereken hayvan sayısı sınırlandırılabilir. Bu deney için kullanılan kalpler yerel mezbahadan veya diğer deneylerden elde edilen atık dokulardan elde edilebilir, bu nedenle bir hayvanı yalnızca bu deneyin amaçları için kurban etmek gerekli değildir.
Çalışmamızda, valf onarımı ve değişimi için yeni bir yama malzemesi geliştirmek için bu yöntemi kullandık. Domuz AV'leri üzerinde bir aort kapak neoküspidizasyon prosedürü (Ozaki prosedürü 5,6,7) gerçekleştirerek ve bunları işlemden önce ve sonra nabız çoğaltıcıda test ederek çeşitli yama materyallerinin hidrodinamik fonksiyonunu test ettik. Bu, hidrodinamik performansına dayalı olarak malzemeye ince ayar yapmamızı sağladı. Bu nedenle, bu yöntem, büyük bir hayvan modelinde uygulamadan önce AV'de kullanılmak üzere deneysel prosedürlerin ve yeni tıbbi cihazların hidrodinamik testi için bir platform sağlar.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Tüm araştırmalar, hayvanların bakımı için kurumsal yönergelere uygun olarak gerçekleştirildi.
1. Deney için dikkat edilmesi gerekenler ve hazırlıklar
- AV aracılığıyla kardiyak debinin simülasyonu için uygun bir nabız çoğaltıcı (PD) kullanın. PD'nin biyolojik materyalleri barındırabilmesi ve temizlenebilmesi gerekecektir.
- AV'yi test etmek için uygun PD ayarlarını kullanın: 70 mL deplasman hacmi ve dakikada 70 atım (5 L / dak kalp debisi), sistolde kardiyak siklusun %35'i, 100 mmHg ortalama transvalvüler basınç gradyanı, 120 maksimum basınç gradyanı ve 80 minimum basınç gradyanı.
- Akışkan ortam olarak oda sıcaklığında (RT) normal salin (% 0.9 NaCl) kullanın.
- PD üzerinde test etmek üzere porcine AV'yi monte etmek için uygun fikstürleri bulun veya oluşturun (3D baskı veya benzer bir yöntem kullanarak).
- Darbeli çoğaltıcı ile birlikte verilen armatürler üzerinde modellenen ve aşağıdaki özelliklere sahip armatürler kullanın: armatürün iç çapının incelenen AV'nin çapına benzer olduğundan, bağlantı uzunluğunun en az 2 cm olduğundan ve kullanılabilir bağlantı genişliğinin en az 4 cm olduğundan emin olun (Şekil 1).
- Fikstürlerin uçlarında conta olarak kauçuk O-ringler kullanın.
- Kardiektomi sonrası kalp örneği alın (Şekil 2A).
- Mezbahadan domuz kardiyak örnekleri veya sağlıklı olan ve kalplerini etkileyecek herhangi bir deneysel protokolün parçası olmayan hayvanlardan alınan atık dokuları kullanın.
- Kardiyektomiden sonra örnek alın veya superior vena kava, inferior vena kava, ana pulmoner arter (PA), tüm pulmoner venler ve aort arkının distal yüzünde aort transeksiyonu dahil olmak üzere ölüm sonrası kardiyomektomi gerçekleştirin.
NOT: Bu deney için, ölümden sonra 6 saatten daha kısa bir süre içinde veya% 1 antibiyotik solüsyonu (penisilin ve streptomisin) içeren steril salin içinde 4 °C'lik bir buzdolabında 7 güne kadar saklanan taze örnekler kullanılmalıdır. Formalin veya glutaraldehit içinde sabitlenen dokular, artan sertlik nedeniyle değişmiş hidrodinamik sonuçlar üretecektir.
Şekil 1: Domuz aort kapakçıklarını nabız çoğaltıcıya monte etmek için özel 3D baskılı armatürler. Protokolde belirtildiği gibi, bağlantı uzunluğu en az 2 cm, kullanılabilir bağlantı genişliği en az 4 cm olmalıdır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
2. Sağ taraflı yapıların rezeksiyonu
- Ventriküler doku görünene kadar PA'yı aorttan Metzenbaum makasıyla inceleyin (Şekil 2B).
- Sinüsleri daraltmamaya dikkat ederek, her iki koroner arteri aort sinüslerinden kökenlerinde ipek bağlarla diseke edin ve bağlayın.
- İpek bağlarının distalindeki koroner arterleri kesin.
- Metzenbaum makası kullanarak pulmoner kapağın tabanında aort ve PA arasındaki sağ ventrikülü (RV) kesin (Şekil 2C).
- Önden başlayarak, RV serbest duvarını çıkarmak için insizyona interventriküler septum boyunca çevresel olarak devam edin (Şekil 2D, E).
- Tüm sağ atriyal dokuyu çıkarmak için insizyona interatriyal septum boyunca triküspit kapak anulusundan posteriordan devam edin (Şekil 2F).
Şekil 2: Kardiektomi spesmeni ve sağ taraflı yapıların rezeksiyonu. (A) Kardiektomi spesmeni. (B) Ana pulmoner arter, ventriküler doku görünene kadar aorttan diseke edildi. (C) Pulmoner kapağın tabanında sağ ventrikülün (RV) kesilmesi. (D) İnsizyonun interventriküler septum boyunca anterior olarak devam etmesi. (E) İnsizyonu interventriküler septum boyunca çevresel olarak devam ettirerek RV'siz duvarın çıkarılması. (F) Sağ kenarlı yapıları çıkarılmış numune. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
3. PD fikstürü ile kanülasyon için sol ventrikül çıkış yolunun (LVOT) hazırlanması
- Sol atriyum (LA) sağ pulmoner ven ostiumundan aorta paralel olarak Metzenbaum makası kullanılarak kesilmelidir (Şekil 3A).
NOT: Sınırlı değişkenlik olmasına rağmen, domuz pulmoner ven anatomisi genellikle LA8'e giren iki pulmoner ven ostisi ile sonlanır. - Aort tarafında en az 3 mm'lik bir atriyal doku manşeti bırakarak mitral kapağın (MV) anterolateral komisürüne doğru insizyona devam edin.
- Aort üzerindeki 3 mm'lik atriyal doku manşetini ve MV anulusunu çevresel olarak koruyarak fazla LA dokusunu kesin (Şekil 3B).
- Anterolateral papiller kası korumaya dikkat ederek, insizyonu MV'nin anterolateral komissüründen sol ventriküle (LV) uzatın (Şekil 3C).
- Korda tendineae'yi anterolateral papiller kastan posterior MV broşürüne bölün ve anterior MV broşürüne olan ekleri koruyun.
- Kesiye kalbin tepesine kadar devam edin.
- Her iki papiller kası koruyarak papiller kasların altındaki fazla LV dokusunu kesin (Şekil 3D).
Şekil 3: Pulse çoğaltıcı fikstürü ile kanülasyon için sol ventrikül çıkış yolunun hazırlanması. (A) Sol atriyumun (LA) sağ pulmoner venin ostiumundan kesilmesi. (B) Fazla LA dokusu kesilmiş, aort üzerinde en az 3 mm'lik bir atriyal doku manşeti korunmuş ve mitral kapak halkasını çevresel olarak korumuş. (C) İnsizyonun mitral kapağın anterolateral komissür yoluyla sol ventrikül (LV) üzerine uzatılması. (D) Papiller kasların altındaki fazla LV dokusunun çıkarılması. Makas resmin sağ üst köşesinde görülebilir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
4. PD fikstürü ile aortun kanülasyon için hazırlanması
- Aorttaki fazla lenfatik, bağ veya pulmoner arter dokusunu kesin (Şekil 4A).
- Aort arkının üst yönünün inen aorttan sol subklavyen artere doğru olan kısmı Metzenbaum makası ile kesilmelidir (Şekil 4B).
- Sol subklavyen arterden brakiyosefalik gövdeye kadar aortik arkın üst yüzündeki insizyona devam edin (Şekil 4C, D).
NOT: Domuz aort arkının distalden proksimal dalları, sol subklavyen arter ve sağ subklavyen arter, sağ karotis arter ve sol karotis artere yol açan brakiyosefalik gövdeyi içerir9.
Şekil 4: Nabız çoğaltıcı fikstürü ile aortun kanülasyon için hazırlanması. (A) Fazla doku çıkarılmış aort arkı. Domuz aort arkı, brakiyosefalik gövde ve sol subklavyen arterdeki iki ark damarına dikkat edin. (B) İnen aorttan sol subklavyen artere kadar aort arkının üst yönü boyunca insizyonun başlatılması. (C) Sol subklavyen arterden brakiyosefalik gövdeye kadar aort arkının üst yönü boyunca insizyona devam etmek. (D) Tamamlanmış aort arkı insizyonu. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
5. LVOT'un PD fikstürü ile kanülasyonu
- Fikstürün LVOT'taki konumunu test edin ve fazla LV dokusunu kesin.
- Fikstürü, MV'nin ön broşürünün altındaki LVOT'a yerleştirin.
- AG'siz duvarı armatürün etrafına sarın.
- Fikstürün etrafını sıkı bir şekilde sarmak için fazla LV dokusunu kesin.
- İnterventriküler septumdan başlayarak LV serbest duvarın kalınlığının yarısını kaldırın, sütür hattının bütünlüğünü korumak için serbest kenarda en az 1 cm epikard bırakın (Şekil 5A).
- LV içermeyen duvar kaplamasının üst köşesinden 1 cm doku kesin (Şekil 5A).
- Fikstürü, destek çubuğu bağlantı deliği AG kesiğinin 1 cm gerisinde olacak şekilde LVOT'a yerleştirin (Şekil 5B).
- Armatürü, AV halkasını genişletecek şekilde LVOT'a çok fazla sokmamaya dikkat edin.
- Broşürün kordae tendineae'si arasına yerleştirilmiş bir veya iki adet 6 inçlik fermuar kullanarak MV'nin ön broşürünü fikstüre sabitleyin (Şekil 5C).
- AG serbest duvarı armatürün etrafına dikin (Şekil 5D).
- Aort üzerindeki LA dokusunun manşetini konik uçlu bir iğne ile basit bir koşu sütürü kullanarak MV halkasına dikerek başlayın.
- LV dokusunu yırtmadan LV üzerine akan dikişe devam edin.
Şekil 5: Sol ventrikül çıkış yolunun nabız çoğaltıcı fikstürü ile kanülasyonu. (A) Serbest kenarda tutulan 1 cm epikard ile LV serbest duvarın yarısı kaldırıldı. Noktalı çizgi, AG'siz duvar kaplamasının üst köşesinden kaldırılacak 1 cm'lik alanı gösterir. (B) AG'siz duvar kesiğinin 1 cm arkasına yerleştirilmiş destek çubuğu bağlantı deliği. (C) MV'nin ön broşürünü proksimal fikstüre sabitleyen fermuar. (D) Armatürün etrafına dikilmiş AG'siz duvar. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
6. Aortun PD fikstürü ile kanülasyonu ve PD testi için son hazırlık
- PD testinin sonuçlarının yorumlanmasına yardımcı olmak için Hegar dilatörlerini kullanarak AV'nin çapını ölçün.
- Aortu kavrayarak numuneyi masadan kaldırarak aortun nötr pozisyonunu belirleyin (Şekil 6A).
- Çubuk bağlantı deliklerini aortun nötr konumunda hizalamaya dikkat ederek PD fikstürünü aort içine yerleştirin.
- Destek çubuklarını yerleştirerek numunenin uzunluğunu kontrol edin.
- PD fikstürünü bir veya iki adet 6 inçlik fermuar kullanarak aorta sabitleyin (Şekil 6B).
- Bir veya iki adet 8 inçlik fermuar kullanarak LVOT'u PD armatürünün etrafına sabitleyin.
- PD setiyle birlikte verilen vidaları kullanarak destek çubuklarını yerine sabitleyin.
- Numuneyi PD'ye yerleştirin ve testi başlatın (Şekil 6C, Video 1 ve Video 2).
- Gerektiğinde herhangi bir sızıntıyı dikin.
Şekil 6: Aortun kanülasyonu ve nabız çoğaltıcıda test edilmesi. (A) Aortun nötr pozisyonunu belirlemek için numunenin aort tarafından masadan kaldırılması. (B) Aortta fermuarlarla sabitlenmiş distal fikstür. (C) Hidrodinamik test için darbeli çoğaltıcıya monte edilmiş numune. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
7. Deneysel prosedür uygulayın
NOT: Daha önce 5,6,7'de açıklandığı gibi Ozaki prosedürü gibi deneysel prosedürler uygulayın ve PD testini tekrarlayın.
- İşlem sırasında doku kuruduysa, fermuarları sıkın ve dikiş hattını gerektiği gibi güçlendirin.
8. Numunenin uzun süreli saklanması (istenirse)
- Numuneyi 168 saat (1 hafta) boyunca% 10 formalin içine yerleştirin10,11.
- Doku fiksasyonundan sonra, numuneyi deiyonize suyla yıkayın ve uzun süreli saklama için% 70 etanol içine koyun.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Darbe çoğaltıcıdan toplanan temsili veriler, yetersizlik fraksiyonunu (RF), etkili delik alanını (EOA) ve ortalama pozitif basınç farkını (PPD) içerir. Özellikle RF ve EOA, protez valfler için ISO standartlarında (ISO 5840) kullanılmaktadır ve protez kapak ürünleri araştırılıyorsa toplanması önemli olacaktır. PPD, valfi açmak için ne kadar basınç gerektiğine ilişkin bilgi sunar ve protez kapak replasmanı 3,4 tartışılırken yaygın olarak başvurulur. Bu deneyde kullanılan HDTi-6000 darbe çoğaltıcı (BDC Laboratories, Wheat Ridge, CO) istenirse kapatma hacmi, sızıntı hacmi, toplam yetersizlik hacmi, toplam ileri akış hacmi, sistolik süre, maksimum pozitif basınç farkı ve ortalama ileri akış dahil olmak üzere diğer değerleri toplayabilir.
Doğru yapılmış bir deneyde doğal aort kapağının (n = 20) hidrodinamik test değerleri (RF, EOA ve PPD) Tablo 1'de gösterilmektedir. Elde edilen değerler, ortalama %5,74 RF12 ve ortalama tahmini aort kapak indeksi 1,08 cm2/m2 (ortalama aort çapına göre vücut yüzey alanı tahmin edilerek ve ortalama EOA'nın bu değere bölünmesiyle hesaplanır)13,14 dahil olmak üzere aort kapak ölçümleri için normal aralıktadır.
Numune %10 formalin veya %0.6 glutaraldehit içine sabitlendiğinde, valfi çevreleyen dokular sertleşir ve numuneyi test için yeterince düzeltmek zordur. Herhangi bir eğri veya bükülme vurgulanır ve valf halkası bozulabilir, böylece broşürlerin yanlış kaplanması nedeniyle RF yanlış bir şekilde yükselir. Örneğin, halkayı bozan indirgenemez bükülmelere sahip iki sabit numune için RF değerleri %27.73 ve %67.30 idi. Numune test edilecek kadar düz olsa bile, valfi çevreleyen dokunun sertliği yanlış bir şekilde yükselmiş bir PPD, azalmış RF ve azalmış EOA üretir. Formalin veya glutaraldehitte fiksasyon arasında anlamlı bir fark yoktur. Bu deneysel modelle sabit doku kullanılıyorsa bu konular dikkate alınmalıdır ve taze numunelerin in vivo kapak fonksiyonunu daha iyi temsil ettiğini düşündürmektedir. Bükülmemiş bir şekilde monte edilebilen sabit numunelerde doku fiksasyonundan önceki ve sonraki temsili değerler Tablo 2'de sunulmaktadır.
RF, numuneden sızıntı yaparak, özellikle valfin proksimalinden sızarak yanlış bir şekilde yükseltilebilir. Bir miktar sızıntı beklenebilir ve genel bir kural olarak, sürekli bir akışla (damlamanın aksine) ortaya çıkan herhangi bir sızıntı hidrodinamik olarak önemlidir. Dikiş hattından sızıntı, takviye edici bir sütür (başka bir çalışan sütür veya sekiz dikiş şekli) kullanılarak giderilebilir. Genel olarak bu model kullanılırken dikiş deliklerinden sızıntı olacağı için kesici iğneler kullanılmamalıdır. Fikstür yerleştirme yerlerinden sızıntı, mevcut fermuarları sıkarak veya daha fazlasını ekleyerek giderilebilir. Temsili bir durumda, sızıntıyı gidermek için bir fermuarın sıkılması, RF'de %13,7'den %9,5'e bir düşüşle sonuçlandı. Giriş tarafındaki fermuarların aşırı sıkılmamasına dikkat edilmelidir, çünkü bu, yanlış bir şekilde azalmış bir EOA'ya ve yanlış bir şekilde yükselmiş PPD'ye yol açabilir. Temsili bir durumda, aşırı sıkılmış bir fermuarın gevşetilmesi, EOA'da 0,98cm2'den 1,08cm2'ye bir artışa ve PPD'de 20,2 mmHg'den 18,0 mmHg'ye bir azalmaya neden oldu. Fermuarlar, valfin proksimalindeki ventriküler dokunun esnek kalması için yeterince gevşek olmalı ve sızıntının tamamen ortadan kaldırılması gerekmez, sadece hidrodinamik ölçümleri etkilemeyeceği bir damlama durumuna yavaşlatılmalıdır.
Doğal valf test edildikten sonra, hidrodinamik fonksiyondaki değişikliği belirlemek için incelenen prosedür gerçekleştirilebilir. Çalışmamızda, Ozaki prosedürü 5,6,7 ile yaprakçıkları değiştirerek kapak pozisyonunda farklı yama materyallerinin kullanılmasının etkisini araştırdık. Broşürleri farklı araştırma materyalleriyle değiştirerek, aort kapak onarımı ve replasmanında kullanılmak üzere çeşitli malzemelerin işlevini değerlendirebildik. Kontrol yama materyali (glutaraldehit içinde sabitlenmiş otolog perikard% 0.6) kullanılarak Ozaki prosedüründen sonra elde edilen değerler, uygun boyutta bir kapak protezi kullanılarak kapak replasmanı ile tutarlı olan taban çizgisi valfinden bir değişiklik üretti (RF %< %10, PPD < 20 mmHg, EOA değişikliği < taban çizgisinden 0.3cm2 azalma)4. Kontrol yama malzemesi ile Ozaki prosedürü gerçekleştirildikten sonra elde edilen temsili değerler Tablo 3'te verilmiştir.
Video 1: Nabız çoğaltıcıdaki dahili kamera kullanılarak kaydedilen çalışan aort kapağı. Bu videoyu indirmek için lütfen buraya tıklayın.
Video 2: Nabız çoğaltıcıda test edilen aort kapağının yanal görünümü. Bu videoyu indirmek için lütfen buraya tıklayın.
| Örnek | Çap (mm) | RF (%) | EOA (cm2) | PPD (mmHg) |
| P1 (İngilizce) | 20 | 4.90 | 1.20 | 7.50 |
| P2 (İngilizce) | 18 | 6.50 | 1.08 | 8.00 |
| P3 (İngilizce) | 17 | 3.40 | 1.25 | 13.80 |
| P4 (İngilizce) | 21 | 8.87 | 1.55 | 13.60 |
| P5 (İngilizce) | 19 | 5.93 | 1.46 | 14.73 |
| P6 (İngilizce) | 19 | 4.30 | 1.47 | 14.53 |
| P7 (İngilizce) | 17 | 3.33 | 1.30 | 16.53 |
| P8 (İngilizce) | 18 | 5.47 | 1.23 | 15.50 |
| P10 Serisi | 18 | 3.17 | 1.28 | 13.43 |
| P11 Serisi | 16 | 4.03 | 1.04 | 16.70 |
| P12 Serisi | 17 | 4.17 | 1.33 | 11.33 |
| P13 Serisi | 17 | 6.90 | 1.37 | 9.97 |
| P14 Serisi | 15 | 5.67 | 1.22 | 11.57 |
| P15 Serisi | 14 | 8.33 | 1.23 | 11.80 |
| P16 Serisi | 16 | 6.10 | 1.29 | 10.33 |
| P17 Serisi | 17 | 5.80 | 1.40 | 8.03 |
| P18 Serisi | 16 | 3.77 | 1.29 | 9.73 |
| P19 Serisi | 15 | 4.53 | 1.17 | 11.40 |
| P21 Serisi | 22 | 11.73 | 1.26 | 8.30 |
| P22 Serisi | 17 | 7.83 | 1.17 | 9.27 |
| Demek | 17.45 | 5.74 | 1.28 | 11.80 |
| Standart sapma | 2.01 | 2.18 | 0.13 | 2.92 |
Tablo 1: Doğru yapılmış bir deneyde hidrodinamik testlerle elde edilen temsili değerler. P9 ve P20 numuneleri, doğal valfler anormal olduğu için dahil edilmedi. Darbe çoğaltıcı yazılımından elde edilen değerler. RF, yetersizlik fraksiyonu; EOA, etkili orifis alanı; PPD, pozitif basınç farkı.
| Yerel (n = 6) | Sabit (n = 6) | p değeri | |
| RF (%) | 5.81 ± 3.10 | 2.36 ± 1.20 | 0.01 |
| EOA (cm2) | 1.21 ± 0.08 | 0,77 ± 0,35 | 0.04 |
| PPD (mmHg) | 9,17 ± 2,42 | 23.50 ± 10.69 | 0.02 |
| Glutaraldehit sabit (n = 2) | Formalin sabit (n = 4) | p değeri | |
| RF (%) | 2,52 ± 1,86 | 2.28 ± 1.11 | 0.89 |
| EOA (cm2) | 0,81 ± 0,34 | 0,76 ± 0,40 | 0.89 |
| PPD (mmHg) | 19.33 ± 2.31 | 25.58 ± 13.09 | 0.42 |
Tablo 2: %10 formalin veya %0.6 glutaraldehit ile doku fiksasyonundan önce ve sonra hidrodinamik testlerle elde edilen temsili değerler. Veriler ortalama ± standart sapma olarak sunulmuştur. P değerleri, eşleştirilmiş t-testi (doğal-sabit) veya eşlenmemiş t-testi (glutaraldehit vs. formalin) kullanılarak hesaplandı. Darbe çoğaltıcı yazılımından elde edilen değerler. RF, yetersizlik fraksiyonu; EOA, etkili orifis alanı; PPD, pozitif basınç farkı.
| Yerel (n = 6) | Ozaki Sonrası (n = 6) | p değeri | |
| RF (%) | 4,51 ± 1,43 | 8,57 ± 3,25 | <0,01 |
| EOA (cm2) | 1.26 ± 0.12 | 1,07 ± 0,05 | <0,01 |
| PPD (mmHg) | 13,91 ± 2,81 | 16.77 ± 2.31 | <0,01 |
Tablo 3: Glutaraldehit ile sabitlenmiş otolog perikard ile Ozaki prosedürünü gerçekleştirmeden önce ve sonra hidrodinamik testlerle elde edilen temsili değerler. Veriler ortalama ± standart sapma olarak sunulmuştur. P değerleri eşleştirilmiş t-testi kullanılarak hesaplandı. Darbe çoğaltıcı yazılımından elde edilen değerler. RF, yetersizlik fraksiyonu; EOA, etkili orifis alanı; PPD, pozitif basınç farkı.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Burada sunulan yöntem, deneysel bir prosedürün veya yeni bir tıbbi cihazın etkisini incelemek için AV'nin hidrodinamik testi için bir platform sağlar. Doğal aort kapağını bir puls çoğaltıcı makinesine monte ederek, deneysel prosedürün yeni kapak protezlerinin araştırılması ve onaylanmasında kullanılan tüm hidrodinamik parametreler üzerindeki etkisini belirleyebiliyoruz (ISO 5840). Bu, büyük bir hayvan modelinde kullanılmadan önce prosedürlere ve protezlere ince ayar yapma fırsatı sağlar.
Sol ventrikül çıkış yolunda çevresel miyokard eksikliği nedeniyle giriş segmentinin sabitlenmesi biraz zorluk çıkarır. Bu yöntem, mitral kapağın ön broşürünü kullanarak giriş segmentini sabitleyerek, ardından sol ventrikül serbest duvarını giriş fikstürünün etrafına dikerek ve ventriküler manşete ek fermuarlar uygulayarak bu sorunu giderir. Diğer benzer yöntemler, bir polietilen tereftalat (Dacron) tüpünün LVOT 15,16'ya dikilmesine veya giriş fikstürünün AV halkasına 17,18'e yakın sabitlenmesine başvurmuştur. Bu yöntemler, halkayı doğal çapından daha büyük olan nispeten sert bir giriş fikstürüne sabitleyerek RF pahasına EOA'yı yapay olarak yükseltme riskini taşır. Benzer şekilde, doğal çapından daha küçük olan rijit bir yuvaya sabitleyerek çapı daraltmak ve böylece EOA pahasına RF'yi yapay olarak azaltmak mümkündür. Sonuç olarak, birçok benzer yöntem hem RF hem de EOA 15,16,18'i bildirmez. Bu yöntemin avantajlarından biri, vanaların hem açılma hem de kapanma parametrelerini aynı anda değerlendirebilmemizdir.
Deneyin daha esnek zamanlaması için bu deneyi sabit numuneler kullanarak yapmak cazip gelse de, vananın hidrodinamik özellikleri sabitlemeden sonra önemli ölçüde değişir ve montaj işlemi çok daha zor hale gelir. Valfi çevreleyen doku, formalin %10 veya glutaraldehit %0.6 içinde sabitlendiğinde çok sertleşir ve PPD yapay olarak arttırılırken ve EOA yapay olarak azaltılırken RF yapay olarak azaltılır. Aortun doğal eğrisinin de test için düzeltilmesi çok zorlaşır ve bunun bir sonucu olarak, halka bozulabilir, böylece bazı durumlarda kapak artık test edilemez. Bu nedenle, deneylerimizde ya 6 saat içinde test edilmiş ya da steril salin ve %1 antibiyotik solüsyonunda (penisilin ve streptomisin) 4 °C'de soğutulmuş 7 güne kadar taze doku kullandık.
Doğal valf test edildikten sonra, incelenen prosedür gerçekleştirilebilir. Çalışmamızda, aort kapak onarımı veya replasmanında kullanıldığında bu malzemelerin her birinin hidrodinamik özelliklerini değerlendirmek için çeşitli yama malzemeleri kullanarak bir Ozaki prosedürü gerçekleştirdik. Mevcut yama malzemeleri zamanla dejenerasyona eğilimlidir ve bu uygulamalar için kullanılabilecek dayanıklı bir yama malzemesine önemli bir ihtiyaç vardır19. Bu yöntem kullanılarak araştırılabilecek prosedür tipine bir örnek olarak, Ozaki prosedürünün kontrol materyali, glutaraldehitle sabitlenmiş otolog perikard kullanılarak gerçekleştirilmesinin hidrodinamik etkisini değerlendirdik ve hidrodinamik özelliklerde ortaya çıkan değişikliğin, iyi boyutlu bir AV protezininimplante edilmesiyle ilişkili değişiklikle tutarlı olduğunu bulduk 4.
Bu yöntemin ana sınırlamaları, yukarıda detaylandırıldığı gibi, çevresel miyokard olmadan giriş segmentinin sabitlenmesinde var olan zorluklarla ilgilidir. Prosedürün bu kısmı, yukarıdaki temsili sonuçlar bölümündeki spesifikasyonlara uygun olarak dikkatli bir şekilde gerçekleştirilmelidir. Herhangi bir teknikte olduğu gibi ex vivo aort kapak hidrodinamik testi, değerler montaj işlemi ile değiştirilebilir ve en öğretici sonuç, deneysel bir prosedür gerçekleştirilmeden önce ve sonra bir kapağın hidrodinamik özelliklerinin karşılaştırılmasıdır. Ek olarak, doku fiksasyonuna maruz kalmış numunelerin güvenilir bir şekilde test edilememesi, deneyin gerçekleştirilmesi gereken zaman dilimini ve mümkün olan uygulama genişliğini sınırlar. Domuz AV ve insan AV arasındaki anatomi farklılıkları sınırlıdır, en önemlisi domuz AV'sinde sağ koroner tüberkülün altındaki bir kas rafından oluşur, ancak bu sonuçların insan anatomisine genelleştirilmesinde dikkate alınmalıdır20,21.
Domuz AV'yi bir PD makinesinde test etmeye yönelik bu yöntem, AV'de kullanılması amaçlanan diğer araştırma prosedürlerinin ve protezlerin test edilmesinde uygulanabilir. Özellikle yeni aort kapak protezleri ve aort kökü replasmanı teknikleri mevcuttur. Bu yöntem, bu prosedürlerin ve protezlerin neden olduğu hidrodinamik değişiklikleri test etmek ve ölçmek için bir platform sağlar. Böylece, büyük bir hayvan modelinde kullanılmadan önce biyolojik olarak ilgili bir ortamda materyalleri ve prosedürleri karşılaştırma ve ince ayar yapma fırsatı sunar.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Yazarların açıklanacak herhangi bir finansal çıkar çatışması yoktur.
Acknowledgments
Julie Van Hassel, Mohamed Diane ve Panpan Chen de dahil olmak üzere Dr. Gordana Vunjak-Novakovic'in laboratuvarına, deneylerinden elde edilen kardiyak atık dokuları kullanmamıza izin verdikleri için teşekkür ederiz. Bu çalışma, Butler, NJ'deki Konjenital Kalp Kusuru Koalisyonu ve Bethesda, MD'deki Ulusal Sağlık Enstitüleri (5T32HL007854-27) tarafından desteklenmiştir.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 3D Printer | Ultimaker | Ultimaker S5 | Used for printing custom fixtures for hydrodynamic testing |
| Crile-Wood Needle Driver | Emerald Instruments | 2.0638.15 | Used for suturing ventricle |
| Debakey Forceps | Jarit | 320-110 | Used for dissection and sample preparation (can use multiple if working with an assistant) |
| Ethanol 200 proof | Decon Labs Inc. | DSP-MD.43 | Used for fixed tissue storage |
| Formalin 10% | Epredia | 5701 | Used for tissue fixation |
| Gerald Forceps | Jarit | 285-126 | Used for dissection and sample preparation |
| Glass jars | QAPPDA | B07QCP54Z3 | Used for tissue storage |
| Glutaraldehyde 25% | Electron Microscopy Sciences | 16400 | Used for tissue fixation |
| HEPES 1 M buffer solution | Fisher | BP299-100 | Used to make glutaraldehyde 0.6% |
| Mayo Scissors | Jarit | 099-200 | Used for cutting suture |
| Metzenbaum Scissors | Jarit | 099-262 | Used for dissection and sample preparation |
| O-ring | Sterling Seal & Supply Inc. | AS568-117 | Used as a gasket on the end of the 3D printed fixtures |
| Polylactic acid resin | Ultimaker | 1609 | Used for 3D printing fixtures |
| Polyproplene suture | Covidien | VP-762-X | Used for suturing ventricle, tapered needle |
| Pulse Duplicator | BDC Laboratories | HDTi-6000 | Used for hydrodynamic testing |
| Silk ties | Covidien | S-193 | Used for ligating coronary arteries |
| Tonsil Clamp | Aesculap | BH957R | Used for coronary artery dissection |
| Zip ties (6 inch) | Advanced Cable Ties, Inc. | AL-06-18-9-C | Used for securing sample to fixtures, 157.14 mm long (6 inches), 2.5 mm wide |
| Zip ties (8 inch) | GTSE | GTSE-20025B.1000 | Used for securing sample to fixtures, 203 mm long (8 inches), 2.5 mm wide |
References
- Aluru, J. S., Barsouk, A., Saginala, K., Rawla, P., Barsouk, A.
- Herrmann, J. L., Brown, J. W. Seven decades of valved right ventricular outflow tract reconstruction: The most common heart procedure in children. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 160 (5), 1284-1288 (2020).
- Rotman, O. M., Bianchi, M., Ghosh, R. P., Kovarovic, B., Bluestein, D. Principles of TAVR valve design, modelling, and testing. Expert Review of Medical Devices. 15 (11), 771-791 (2018).
- Pibarot, P., et al. Imaging for predicting and assessing prosthesis-patient mismatch after aortic valve replacement. JACC Cardiovascular Imaging. 12 (1), 149-162 (2019).
- Ozaki, S., et al. Aortic valve reconstruction using self-developed aortic valve plasty system in aortic valve disease. Interactive Cardiovascular and Thoracic Surgery. 12 (4), 550-553 (2011).
- Krane, M., Amabile, A., Ziegelmüller, J. A., Geirsson, A., Lange, R. Aortic valve neocuspidization (the Ozaki procedure). Multimedia Manual of Cardiothoracic Surgery. , (2021).
- Ozaki, S., et al. A total of 404 cases of aortic valve reconstruction with glutaraldehyde-treated autologous pericardium. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 147 (1), 301-306 (2014).
- Vandecasteele, T., et al. The pulmonary veins of the pig as an anatomical model for the development of a new treatment for atrial fibrillation. Anatomia Histollogia Embryologia. 44 (1), 1-12 (2015).
- Góes, A. M. O., et al. Comparative angiotomographic study of swine vascular anatomy: contributions to research and training models in vascular and endovascular surgery. Journal Vascular Brasilerio. 20, 20200086 (2021).
- Hołda, M. K., Klimek-Piotrowska, W., Koziej, M., Piątek, K., Hołda, J. Influence of different fixation protocols on the preservation and dimensions of cardiac tissue. Journal of Anatomy. 229 (2), 334-340 (2016).
- Hołda, M. K., Klimek-Piotrowska, W., Koziej, M., Tyrak, K., Hołda, J. Penetration of formaldehyde based fixatives into heart. Folia Medica Cracoviensia. 57 (4), 63-70 (2017).
- Spampinato, R. A., et al. Grading of aortic regurgitation by cardiovascular magnetic resonance and pulsed Doppler of the left subclavian artery: harmonizing grading scales between imaging modalities. International Journal of Cardiovascular Imaging. 36 (8), 1517-1526 (2020).
- Capps, S. B., Elkins, R. C., Fronk, D. M. Body surface area as a predictor of aortic and pulmonary valve diameter. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 119 (5), 975-982 (2000).
- Baumgartner, H., et al. Recommendations on the echocardiographic assessment of aortic valve stenosis: a focused update from the European Association of Cardiovascular Imaging and the American Society of Echocardiography. European Heart Journal - Cardiovascular Imaging. 18 (3), 254-275 (2017).
- Saisho, H., et al. An ex vivo evaluation of two different suture techniques for the Ozaki aortic neocuspidization procedure. Interactive Cardiovascular and Thoracic Surgery. 33 (4), 518-524 (2021).
- Saisho, H., et al. Ex vivo evaluation of the Ozaki procedure in comparison with the native aortic valve and prosthetic valves. Interactive Cardiovascular and Thoracic Surgery. 35 (3), (2022).
- Paulsen, M. J., et al. Comprehensive ex vivo comparison of 5 clinically used conduit configurations for valve-sparing aortic root replacement using a 3-dimensional-printed heart simulator. Circulation. 142 (14), 1361-1373 (2020).
- Al-Atassi, T., et al. Impact of aortic annular geometry on aortic valve insufficiency: Insights from a preclinical, ex vivo, porcine model. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 150 (3), 656-664 (2015).
- Sun, M., et al. A biomimetic multilayered polymeric material designed for heart valve repair and replacement. Biomaterials. 288, 121756 (2022).
- Waller, B. F., McKay, C., Van Tassel, J., Allen, M. Catheter balloon valvuloplasty of stenotic porcine bioprosthetic valves: Part I: Anatomic considerations. Clinical Cardiology. 14 (8), 686-691 (1991).
- Crick, S. J., Sheppard, M. N., Ho, S. Y., Gebstein, L., Anderson, R. H. Anatomy of the pig heart: comparisons with normal human cardiac structure. Journal of Anatomy. 193, 105-119 (1998).
