Summary
Tem havido um interesse renovado no desenvolvimento de válvulas de polímeros. Aqui, os objetivos são demonstrar a viabilidade de modificação de um duplicador de pulso comercial para acomodar geometrias tri-folheto e definir um protocolo para apresentar polímero dados hidrodinâmicos de válvulas em relação aos dados de válvulas nativas e protéticas, recolhidos em condições quase idênticas.
Abstract
Limitações de válvulas atualmente disponíveis protéticos, xenotransplantes e homoenxertos levaram um ressurgimento recente da evolução da área de tri-folheto próteses valvares polímero. No entanto, a identificação de um protocolo para a avaliação inicial da funcionalidade da válvula hidrodinâmica polímero é importante, durante as fases iniciais do processo de concepção. Características em sistemas in vitro duplicador de pulsos não são configurados para acomodar materiais tri folheto flexíveis e, além disso, a avaliação da funcionalidade da válvula de polímero tem de ser feito num contexto em relação a válvulas cardíacas e próteses nativos sob condições de teste idênticas, para que a variabilidade nas medições de diferentes instrumentos podem ser evitados. Deste modo, foi realizada a avaliação da hidrodinâmica i) nativa (n = 4, o diâmetro médio, D = 20 mm), ii) bi-folheto mecânica (n = 2, D = 23 mm) e iii) polímero de válvulas (n = 5, D = 22 mm) através da utilização de um sistema de duplicação de impulso disponível comercialmente (ViVitro LabsInc, Victoria, BC) que foi modificado para acomodar geometrias de válvula tri folheto. Válvulas de silicone Tri-folheto desenvolvidos na Universidade da Flórida, constituíram o grupo válvula de polímero. Uma mistura na proporção de 35:65 de glicerina para a água foi utilizada para imitar as propriedades físicas do sangue. Caudal instantâneo foi medido na interface do ventrículo esquerdo, e as unidades da aorta, enquanto a pressão foi registada nas posições ventriculares e da aorta. Foi utilizado Bi-folheto e dados de válvulas nativas da literatura para validar o fluxo e leituras de pressão. As seguintes métricas hidrodinâmicas foram relatados: frente a queda de pressão do fluxo, da raiz da aorta taxa média de praça em frente do fluxo, o fechamento da aorta, o vazamento eo volume regurgitante, fechamento transaórtica, vazamento, e as perdas totais de energia. Os resultados representativos indicam que as métricas hidrodinâmicos dos três grupos de válvulas pode ser obtido com sucesso pela incorporação de um conjunto de custom-built em um sistema duplicador de pulsos disponíveis comercialmente e subsequently, em comparação objetiva fornecer insights sobre aspectos funcionais do projeto da válvula de polímero.
Introduction
Doença valvular cardíaca muitas vezes resulta de calcificação valvar degenerativa 1, febre reumática 2, endocardite 3,4 ou defeitos congênitos. Quando a lesão de válvula, provocando estenose e / ou prolapso da válvula de refluxo e não pode ser reparado cirurgicamente, a válvula nativa é geralmente substituído por uma válvula protética. Atualmente opções disponíveis incluem válvulas mecânicas (válvulas gaiola de esfera, válvulas de disco basculante, etc.), Homoenxerto e válvulas bioprostéticas (suínos e bovinos válvulas). As válvulas mecânicas são frequentemente recomendadas para pacientes mais jovens com base na sua durabilidade, mas o paciente é obrigado a permanecer em terapia anticoagulante, para a prevenção de complicações trombóticas 5. Próteses valvares homoenxerto e biológicos têm sido escolhas eficazes para evitar a terapia de sangue mais fino, no entanto, estas válvulas têm risco elevado de fibrose, calcificação, degeneração e complicações imunogênicas levando à insuficiência da válvula 6. Válvulas da engenharia de tecidos estão sendo investigados como uma tecnologia emergente 7-9, mas ainda há muito a ser descoberto. Válvulas alternativos duráveis, biocompatíveis, protéticos são necessários para melhorar a qualidade de vida dos pacientes com doença da válvula cardíaca. Mais uma vez, este projeto válvula poderia substituir a prótese biológica utilizados em tecnologia de válvula transcateter, com abordagens transcateter mostrando o potencial de transformar o tratamento de pacientes selecionados com doença valvular cardíaca 10.
Como dito pelos padrões atuais, um substituto de válvula cardíaca bem sucedida deve ter as seguintes características de desempenho: "1) permite avançar com fluxo aceitável diferença pequena queda média pressão, 2) impede o fluxo retrógrado com aceitavelmente pequena regurgitação, 3) resiste a embolização; 4) resiste hemólise; 5) resiste à formação de trombos, 6) é biocompatível, 7) é compatível com as técnicas de diagnóstico in vivo e 8) e pode ser entregue no alvo implantávelpopulação; 9) permanece fixo, uma vez colocado, 10) tem um nível de ruído aceitável; 11) tem a função reprodutível; 12) mantém a sua funcionalidade para uma vida razoável, de acordo com sua classe genérica; 13) mantém a sua funcionalidade e esterilidade para uma prateleira razoável vida antes da implantação. "11. Alguns dos defeitos de próteses de válvulas existentes podem, potencialmente, ser superada por uma válvula de polímero. polímeros biocompatíveis, têm sido considerados os melhores candidatos com base em bioestabilidade, anti-hidrólise, anti-oxidação, e propriedades mecânicas vantajosas, tais como alta resistência e viscoelasticidade. Em particular, os polímeros elastoméricos podem prever deformação do material semelhante a dinâmica da válvula nativas. Elastómeros pode ser adaptado para imitar as propriedades dos tecidos moles, e eles podem ser os únicos materiais artificiais disponíveis que são bio-tolerantes e que possa resistir ao acoplamento, in vivo, as tensões de fluido induzida por tensão e de flexão, no entanto, mover-se de maneira semelhante ao saudável,movimento da válvula nativa. Além disso, os elastómeros podem ser produzidos em massa numa variedade de tamanhos, armazenados com facilidade, são esperados para serem dispositivos de baixo custo e pode ser estruturalmente reforçada com reforço fibroso.
O conceito de utilização de materiais poliméricos para montar uma válvula de tri-folheto não é novo e tem sido objecto de várias investigações de investigação ao longo dos últimos 50 anos, 12, os quais foram abandonados, em grande parte devido à válvula de durabilidade limitada. Contudo, com o advento de novas metodologias de fabrico 13,14, o reforço de materiais poliméricos 15,16 e integração potencialmente sem costura de substitutos de válvulas de polímero com tecnologia de válvula transcateter, recentemente tem havido um interesse renovado e actividade no desenvolvimento de válvulas de polímero como um potencialmente alternativa viável para válvulas comerciais actualmente disponíveis. Neste contexto, um protocolo para permitir testes destas válvulas para avaliar a funcionalidade de hidrodinâmica é a primeira etapano processo de avaliação, ainda sistemas de simulador de pulso disponíveis comercialmente geralmente não estão equipados para acomodar os modelos de válvulas de tri-folheto e conter um espaçamento anelar para inserir válvulas cardíacas comercialmente disponíveis (por exemplo, disco de inclinação, as válvulas cardíacas mecânicas bi-folheto). Em segundo lugar, as válvulas de polímero são uma tecnologia emergente cujo hidrodinâmica só pode ser avaliada em um contexto familiar. Apesar da pressão da válvula do coração nativo e dados de fluxo está disponível, é importante para a realização de testes de válvulas nativas aórtica porcina, que são biologicamente compatíveis com válvulas humanos, utilizando o mesmo simulador pulsátil que é utilizado para avaliar as válvulas de polímero de modo a contabilizar diferenças de medição que podem estar dependentes do sistema. Assim, o objetivo deste estudo foi demonstrar como um simulador de pulso disponível comercialmente pode ser equipado com um conjunto de construções para acomodar válvulas tri-folheto e avaliar sistematicamente polímero válvula métricas hidrodinâmicas em um cont relativaext, em comparação com colegas mecânicos e nativo de válvula cardíaca suínos. No nosso caso, as válvulas de polímero de silicone tri-folheto novos anteriormente desenvolvido na Universidade da Flórida 13 formaram o grupo de válvula de polímero.
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Protocol
1. Preparação
- Projetar e fabricar uma montagem para acomodar uma geometria válvula tri-folheto. Isto, pelo menos, conter um suporte de válvula de sutura-nos folhetos da válvula e de um tubo para alojar o suporte da válvula e acessórios circundantes para fixar o conjunto para o sistema de duplicação de pulso. No nosso caso, utilizamos um sistema comercialmente disponível duplicador de pulso disponíveis a partir ViVitro Labs Inc. (Victoria, BC). Válvula de suporte de cartão, bem como configurações de pré e pós-montagem estão representadas na Figura 1.
- O ciclo inteiro terá de ser preparado antes do uso. Isto envolve dois passos: i) a limpeza do sistema de circuito completo utilizando uma solução de sabão e de água, incluindo a substituição de todos os tubos degradados antes de usar e ii) calibração dos instrumentos conectados ao circuito, ou seja, a bomba que está sendo utilizado, a sonda de fluxo, e os transdutores de pressão (geralmente medido em locais atrial, da aorta e do ventrículo). Calibração pode inicializaçãoei ra me ser realizada utilizando uma solução salina de 1% e deve ser repetido antes de sangue usando uma solução de glicerina-analógico.
2. Nativo da Válvula Aórtica Dissection
- Obter quatro corações de suínos frescas com a aorta intacta de um matadouro (Institutional Animal Care e do Comitê Use aprovação (IACUC) pode ser necessária) USDA aprovado. No nosso caso, o nosso protocolo de dissecação foi aprovado pelo IACUC na Universidade Internacional da Flórida (Protocolo Número de Aprovação: 11-020). Lavar o coração com água desionizada e colocá-las num recipiente cheio com o fosfato antimicótica / antibiótica e esterilizada de 1% e solução tamponada de transporte salino (PBS) em gelo para o laboratório de ensaio de hidrodinâmica.
- Coloque os corações em uma panela dissecação e remova cuidadosamente o pericárdio. Posicione o coração de tal forma que o lado ventral é voltado para você. Inspecione visualmente e identificar as quatro câmaras do coração e localizar o arco aórtico na aorta intacta.
- Separe o coração em twO metades cortando transversalmente na horizontal a cerca de 0,75 em baixo do anel, ou seja, na junção entre a aorta e o ventrículo esquerdo. Isolar cuidadosamente aorta intacta ainda ligado ao segmento de tecido ventricular esquerda.
- Examinar a válvula aórtica localizado na raiz da aorta, a região entre a aorta ascendente e o anel inferior, garantindo que não há danos ou quaisquer sinais de calcificação.
- Dividir a aorta a ~ 1 em cima do anel e separar o segmento de tecido ventricular esquerda inferior do anel para isolar a válvula da aorta (Figura 2a).
3. Polímero e processo de Sutura valva nativa
- Coloque a válvula cardíaca interior do suporte da válvula de tal modo que a base de cada válvula está alinhada com a base do suporte do poste. Fixe a válvula no lugar em cada posto temporariamente com um clipe de papel, mas tenha cuidado para não danificar as comissuras ou cúspides.
- Inserir a sutura noagulha. Comece a sutura na parte inferior do suporte da válvula, passando a agulha através do primeiro furo, a partir do exterior para o interior tal que a agulha pode ser facilmente removido a partir do fundo. Em uma forma de looping, comece a sutura da válvula verticalmente até os lugares do suporte da válvula.
- Progresso com a sutura (Figura 2b) ao longo da circunferência do titular e seguro com sutura adicional em torno das pontas das mensagens titular. Os grampos de papel (Figura 2c) pode ser removida quando a válvula é completamente segura por meio de sutura para os três postos de trabalho e na periferia do suporte da válvula (Figuras 2d e 2e).
4. Avaliação hidrodinâmica
Nota: O protocolo irá variar dependendo do sistema duplicador de pulso específico que está sendo usado. Todas as informações caontained usado aqui, o ViVitro pulso duplicador Sysytem (ViVitro Labs, Inc., Vancouver, BC).
- Va Bi-folhetolve
- Ajustar a taxa de coração do sistema duplicador de pulsos para 70 batimentos / min.
- Seleccionar uma forma de onda de fluxo de propulsão da bomba (no caso do sistema ViVitro o S35 onda foi escolhida para todos os testes hidrodinâmicos). A forma de onda específico utilizado nas nossas experiências é ilustrada por Lim et ai. (2001) 17.
- Ligue o amplificador e bomba de pistão. Aquecer por 15 min.
- Lugar válvula bi-folheto (Figura 2f) em posição aórtica.
- Smear graxa de vácuo em todos os cruzamentos do dispositivo onde poderia ocorrer vazamentos.
- Despeje a glicerina / líquido salino no compartimento fibrilação. Note-se que o sistema de duplicação pulsátil é executado em 2 L de líquido com: 35% / 0,7 L e 65% de glicerina / 1,3 L de solução salina. A solução salina é preparado usando o sal comum bem dissolvido em água desionizada a uma concentração de 9 mg / ml (peso / volume).
- Ligue o transdutor de fluxo que tenha sido colocado na posição aórtica.
- Calibrar ªe bomba.
- Continuar com a calibração do transdutor de fluxo, seguido pelos transdutores de pressão. Da mesma forma que a bomba, basta seguir as instruções dadas pelo software ViVitest (ViVitro Labs Inc.) para cada fluxo e pressão sob a aba calibrar.
- Uma vez que a calibração estiver concluída, inicie a bomba em baixa rpm até que o líquido preenche o compartimento da aorta. Verifique se há vazamentos. Use graxa de vácuo adicional, se necessário.
- Vire as duas torneiras de corte (transdutores aórticas e ventriculares) para a posição aberta.
- Aumentar a rpm da bomba até o volume sistólico chega a 80 ml / batida.
- Permitir que o sistema funcione por 10 minutos até que o fluxo se estabilizou. Fluxo de estabilização pode ser verificada através da observação do fluxo e da pressão de onda exibida na tela. Baixa à variação nenhum entre os ciclos é um bom indicador de estabilização do sistema.
- No software ViVitest selecionar o modo de adquirir.
- Clique em coletar 10 ciclos.
- De modo a analisar, clamber na mesa e salve o arquivo. Também salvar uma imagem da onda usando a opção foto-snap em ViVitest.
- Valvas nativas e Polymer
- Para válvulas de polímeros e animal, siga os mesmos passos 3.1.1 - 3.1.3 das instruções da válvula bi-folheto.
- Coloque o suporte da válvula com a válvula suturado no interior do tubo de vidro da montagem feitos. Sandwich o tubo com as peças superior e inferior e seguras no local com parafusos laterais e nozes.
- Montagem lugar entre a câmara de suporte da válvula aórtica e da aorta de origem.
- Continue com os passos 3.1.5 - 3.1.16 de instruções da válvula de bi-folheto.
5. Pós-Processamento
- Formas de onda de fluxo e pressão
- Calcule a média dos dados obtidos para cada uma das formas de onda recolhido, ou seja, a pressão da aorta (PA), a pressão do ventrículo esquerdo (VP), e taxa de fluxo (Q).
- Para cada grupo de válvula (polímero, porcino nválvula aórtica ative e bi-folheto), traçar a correspondente AP, VP e Q contra as relações de tempo na mesma trama.
- Para a AP, sobrepor, a válvula aórtica normal, nativo 18, e bi-protética do folheto da válvula 19 parcelas a partir da literatura para fins de validação.
- Métricas hidrodinâmicas
- Para cada válvula testada, as seguintes métricas hidrodinâmicas devem ser computadas: a) queda Encaminhar fluxo de pressão e pressão transvalvar máximo (TVP), b) raiz da aorta mean square (RMS) taxa de fluxo para a frente, c) o fluxo direto da aorta, fechamento, vazamento eo volume regurgitante total d) válvula área final do orifício (EOA), e) transaórtica frente de fluxo, fechamento, vazamentos e perdas totais de energia.
- Frente a queda de pressão do fluxo é calculado a partir das leituras TVP e podem ser classificados em três intervalos de tempo, P: intervalo que começa e termina com 0 TVP, F: intervalo com fluxo direto e H: intervalo começando com 0 TVP e terminando com 0 fluxo. Máximo TVP é a magradiente de pressão ximum registrado através da válvula a partir das leituras de pressão ventricular e aórtica.
- O atacante vazão RMS (Q rms) fornece uma métrica útil para quantificar a magnitude da taxa de fluxo para a frente como se segue:
Onde 'n' é o número total de pontos no tempo coletado, 'Q i' é a medição da taxa de fluxo instantânea coletados em ordem 'i'. - Volumes da aorta para a frente, de fechamento e vazamento são calculados com base nos seguintes intervalos de tempo, Forward: início do fluxo para a frente através da válvula (t o), ao final do fluxo direto (t 1); Encerramento: a partir de t 1 até a instância de fecho de válvula (T 2); vazamento: a partir de t 2 até ao final do ciclo cardíaco (t 3). O volume total de regurgitação é simplesmente a soma de closção e os volumes de vazamento.
- O EOA com base nas propriedades do sangue podem ser calculados para os intervalos de 3, P, F e H do TVP significativo durante cada um destes períodos de 20:
- As perdas de energia são definidos da seguinte forma 21:
- Para cada válvula testada, as seguintes métricas hidrodinâmicas devem ser computadas: a) queda Encaminhar fluxo de pressão e pressão transvalvar máximo (TVP), b) raiz da aorta mean square (RMS) taxa de fluxo para a frente, c) o fluxo direto da aorta, fechamento, vazamento eo volume regurgitante total d) válvula área final do orifício (EOA), e) transaórtica frente de fluxo, fechamento, vazamentos e perdas totais de energia.
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Representative Results
Fluxo representativo e ondas de pressão são mostrados nas Figuras 3, 4 e 5. As parcelas foram em média sobre o tamanho da amostra de válvulas para cada grupo testado, que foi, n = 5, 4 e 2 válvulas de polímero, porcina nativa e grupos bi-folheto, respectivamente. As métricas hidrodinâmicas médios e o erro padrão da média para estas amostras são apresentados na Tabela 1.
Figura 1. (A) Esquema do sistema duplicador ViVitro pulso mostrando os principais componentes que implementam um modelo Windkessel para fisiologicamente fluxos relevantes (figura apresentada aqui com permissão de ViVitro Systems, Inc, BC, Canadá). (B) a rápida configuração de suporte da válvula protótipo de sutura e garantir silicone ou válvulas de suínos nativos no local. (C) Modificatíon do loop ViVitro pulsátil para acomodar construções válvulas tri-folheto. Clique aqui para ver a figura maior .
Figura 2. (A) válvula porcina Native. (B) Vista superior dos folhetos da válvula de polímeros. (C) Vista lateral da válvula de polímero após a sutura e fixação no local dentro de válvula titular. (D) São Judas bi-folheto da válvula mecânica. Clique aqui para ver a figura maior .
Figura 3. A média de vazão instantânea das três válvulas testadas (n = 5, 4 e 2 válvulas de polímero, suínos nativo um d bi-folheto, respectivamente). vazão foi medida usando um medidor de fluxo eletromagnético conectado a uma sonda de fluxo não-invasivo colocado no local da interface do ventrículo e aorta câmaras (ver Figura 1a). Clique aqui para ver a figura maior .
Figura 4. Pressão ventricular instantânea das três válvulas testadas média (n = 5, 4 e 2 válvulas de polímero, porcina nativa e bi-folheto, respectivamente). A pressão ventricular foi medida na câmara do ventrículo utilizando um transdutor de pressão de micro-ponta. Sobrepostos valores de pressão ventricular literatura para válvulas nativas e bi-folheto (diâmetro: 29 mm) foram obtidos a partir de 18 e 19, respectivamente.fig4large.jpg "target =" _blank "> Clique aqui para ver a figura maior.
Figura 5. Pressão aórtica instantânea das três válvulas testadas média (n = 5, 4 e 2 válvulas de polímero, porcina nativa e bi-folheto, respectivamente). A pressão na aorta foi medida apenas a jusante da posição da válvula aórtica com um transdutor de pressão micro-ponta. Sobrepostas aorta valores da literatura pressão literatura para nativos e bi-folheto (Diâmetro: 29 mm) válvulas foram obtidos a partir de 18 e 19, respectivamente. Clique aqui para ver a figura maior .
| Bi-folheto (n = 2) | (Polymer n = 5) | Porcino (n = 4) | ||||
| Dados Descrição | Significar | SEM | Significar | SEM | Significar | SEM |
| Aórtica Orifice Area [P] (cm 2) | 3,143 | 2,697 | 2.920 | 1.306 | 2.516 | 1.258 |
| Aórtica área do orifício [F] (cm 2) | 7.940 | 1.286 | 4,613 | 2.063 | 3.975 | 1.988 |
| Aórtica Orifice Area [H] (cm 2) | 7,516 | 1.633 | 4.575 | 2.046 | 3.942 | 1.971 |
| Encaminhar Queda de pressão de fluxo [P] (mmHg) | 17.000 | 0.054 | 22,284 | 12,007 | 40,795 | 11,670 |
| 0.410 | 0.210 | 30,424 | 9,235 | 29,766 | 9,733 | |
| Encaminhar Queda de pressão de fluxo [H] (mmHg) | 26.520 | 0.120 | 50,790 | 4.230 | 5.610 | 4,970 |
| Trans-aórtico Pressão Max (mmHg) | 15.850 | 12.400 | 60,930 | 20,470 | 75.250 | 17,470 |
| Aórtica RMS frente Vazão [P] (ml / seg) | 88,280 | 11.110 | 162,120 | 24,970 | 189,080 | 32,610 |
| Aórtica RMS frente Vazão [F] (ml / seg) | 193,570 | 3,820 | 204,560 | 6,680 | 177,310 | 2.630 |
| Aórtica RMS frente Vazão [H] (ml / seg) | 197,790 | 0.630 | 174,760 | 11.530 | 182,680 | 3.160 |
| Aórtica Encaminhar Volume (ml) | 68,180 | 6,430 | 55,390 | 3.660 | 64.200 | 1.750 |
| Volume de Encerramento da aorta (ml) | 62,260 | 0.860 | 32.990 | 9,820 | 45,260 | 11.990 |
| Volume de fuga aórtica (ml) | 60,140 | 3.470 | 33,090 | 9,220 | 56,130 | 11.260 |
| Volume Total Regurgitante (ml) | 122.400 | 4.320 | 66,080 | 17.200 | 101,390 | 23.160 |
| Transaórtica frente Fluxo de Perdas de Energia (MJ) | 80,321 | 4.65 | 115,287 | 17,354 | 184,325 | 12.354 |
| Transaórtica Encerramento perda de energia (MJ) | 25,231 | 0.589 | 29.52 | 6,872 | 12.354 | 4.874 |
| Vazamento perda de energia transaórtica (MJ) | 87,219 | 13,242 | 84.02 | 12.205 | 97,029 | 25,047 |
| Transaórtica perda total de energia (MJ) | 192,771 | 23.51 | 228,827 | 47,254 | 293,708 | 36.483 |
Tabela 1. Média e erro padrão da média (SEM) métricas hidrodinâmicos computados para as válvulas cardíacas testados (n = 5, 4 e 2 válvulas de polímero, suínos nativa e bi-folheto, respectivamente). Os seguintes intervalos devem ser observadas: P: intervalo que começa e termina com 0 TVP, F: intervalo com fluxo direto e H: intervalo começando com 0 TVP e terminando com 0 fluxo. Os diâmetros das válvulas foram como se segue: Polímero de válvula (n = 5): 22 mm; válvula porcina nativa (n = 4): 20 mm; bi-folheto (n = 2): 23 mm. Pequeno tamanho da amostra para a válvula bi-folheto foi devido a amostras limitados disponíveis para uso em pesquisa, as duas válvulas bi-folheto testadas foram previamente doadas ao Departamento de Engenharia Biomédica da Universidade Internacional da Flórida por Saint Jude Medical (Saint Paul, MN).
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Discussion
Neste estudo, foi demonstrado a utilidade da modificação de um aparelho duplicador pulsátil comercialmente disponível para acomodar geometrias de válvula tri folheto de modo que o teste hidrodinâmico de um polímero e as válvulas nativas porcino pode ser executada. Especificamente, no nosso caso, o sistema foi modificado de um coração esquerdo ViVitro e sistema de simulador sistémica (Figura 1a), controlado através do sistema de aquisição de dados ViViTest (ViVitro Systems, Inc, Victoria, BC, Canadá). No entanto, o sistema não é diferente de vários in vitro, os laços de fluxo pulsátil que todos utilizam um modelo de Windkessel de dois componentes para imitar as formas de onda de pressão e fluxo de relevância para a prática humana 22-25. Estes sistemas Windkessel dois componentes consistem tipicamente de uma bomba pulsátil, uma câmara de amortecimento que imita a distensibilidade das artérias, e um controlador de resistência periférica que pode ser usada para regular a resistência vascular. A equação que descreve a dois componemodelo Windkessel nt é: 
em que C é o cumprimento, a resistência, a Q (t) é a taxa de fluxo volumétrico, como uma função do tempo e P é a pressão arterial média (ou seja, quer na artéria aorta ou pulmonar). Neste contexto, pensamos que uma modificação semelhante pode ser feita para acomodar válvulas tri foliolares em outros simuladores pulsátil bem. Especificamente, no nosso caso, para alojar uma válvula de estrutura tri-folheto na posição da válvula aórtica, principalmente por uma montagem de plástico acrílico (Plexiglas) invólucro que continha um suporte de válvula de prototipagem rápida e suturado tri folheto da válvula (Figuras 1b e 1c) pode ser facilmente integrado e retirados do sistema ViVitro primário. Ensaios hidrodinâmicos foi posteriormente conduzido semelhante a outros estudos realizados por Baldwin et al 26.e Wang et al. 25 caudal instantâneo foi medido utilizando um medidor de fluxo do sistema electromagnético (Figura 3). Medição em tempo real da pressão foi gravado no ventricular e localização conduta usando transdutores MicroTip a uma frequência cardíaca conjunto de 70 batimentos / min (Figuras 4 e 5). O fluido de ensaio era um líquido sangue-analógico, compreendendo água desionizada a glicerina em uma proporção de 65% para 35%, e 9 g / L de NaCl, mimetizando a viscosidade do sangue (~ 3,3 cP).
Inicialmente testou uma válvula bi-folheto mecânica e as formas de onda de pressão médios obtidos foram comparados com os valores da literatura 19. Alguns variabilidade da pressão ventricular foi observada possivelmente devido a diferentes mecanismos de bomba no local para conduzir o fluxo de líquidos, bem como a geometria e as configurações específicas dos diferentes sistemas duplicadores de pulso, como o tamanho da câmara ventricular, a válvula específica imitando o local da válvula mitral, freqüência cardíaca escolhido, O fluxo fisiológico forma de onda selecionada, etc. Por outro lado, as formas de onda da aorta foram consideradas muito semelhante e um sistema independente. Este exercício foi repetido para as válvulas de porcinos nativas e de novo, maior variabilidade na pressão ventricular foi observada quando se comparam os resultados com a literatura 18. No entanto, é importante notar que no nosso sistema, caudais instantâneos, bem como ambas as pressões ventriculares e aórticas foram semelhantes, independentemente da válvula, que foi testado, isto é, polímeros e nativa com a montagem ou bi-folheto sem montagem. Este exercício é importante para executar, porque é preciso garantir que alterações ao sistema duplicador com um conjunto não alteram consideravelmente o fluxo local e / ou condições de pressão. Em segundo lugar, estes resultados indicam que, como um meio de validação do sistema, no mínimo, as pressões da aorta comparáveis devem ser derivado através de plataformas duplicador de pulso ou a válvula a ser testada. A interpretaçãoas próprias variáveis hidrodinâmicas é uma questão de concepção de polímero válvula especificidades individuais. Normas, tais como as normas ISO (International Organization for Standardization) 5840 utilizado para a avaliação de próteses de válvulas cardíacas podem servir como um guia para avaliar vários parâmetros associados com a geometria da válvula de polímero, de fabrico e as propriedades do material. Estes parâmetros podem ser optimizadas e ensaios hidrodinâmicos subsequentemente revisto para garantir que os padrões necessários para a apresentação da FDA estão preenchidas.
Por exemplo, em nossas válvulas de polímero, as perdas de energia e menores volumes comparáveis regurgitadores contra nativa e bi-folheto válvulas sugeriu cargas de trabalho aceitáveis sobre o ventrículo esquerdo 21 e fechamento da válvula eficiente (Tabela 1). No entanto, a dinâmica de fechamento resultou numa válvula TVP gradiente máximo relativamente mais elevada de polímero (versus válvulas bi-folheto), que, no nosso caso, garante posterior avaliação mecânica do material de silicone sendo nósed para fabricar as válvulas de assegurar que a tensão mais elevada não causar a ruptura folheto, e que suficiente um factor de segurança pode ser colocado no lugar. Em conclusão, demonstrámos que uma montagem composta por uma unidade de habitação, o tubo de vidro e um suporte de válvula pode ser fabricada para acomodar as estruturas tri-folheto, tais como válvulas de polímero que pode ser suturado em posição. Fluxo comparativa e ondas de pressão através nativa, próteses e válvulas de polímero que estão sendo desenvolvidos precisam ser obtidos. Em segundo lugar, as formas de onda de pressão precisam de ser validada com os valores na literatura. A limitação da nossa abordagem é que as formas de onda são ventricular sistema duplicador de pulso específico e são propensos a mostrar diferenças; pressão onda no entanto aórtica devem ser comparáveis entre plataformas ou válvula que está sendo testado se a funcionalidade da válvula suficiente existe. A futura direção do trabalho é para otimizar ainda mais o material da válvula de polímero, processo de fabricação e geometria. Hidrodinâmica testes will, posteriormente, ser repetida em condições idênticas, de modo a determinar se as melhorias funcionais são quantitativamente observado comparando as métricas hidrodinâmicas actuais e anteriores calculado.
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Disclosures
Os autores não têm nada a revelar.
Acknowledgments
A doação de sementes da Universidade da Flórida - Faculdade de Medicina é reconhecido agradecimento. Estudos de pós-graduação (Manuel Salinas) foram apoiadas através de oportunidades de minoritários em programas de investigação biomédica - iniciativa de pesquisa para o aprimoramento científico (MBRS-RISE) comunhão: NIH / NIGMS R25 GM061347. O apoio financeiro da Fundação Wallace H. Coulter através Florida International University, Departamento de Engenharia Biomédica é também reconhecido agradecimento. Finalmente, os autores agradecem aos seguintes alunos para a sua assistência durante as várias etapas do processo experimental: Kamau cais, Malaquias Suttle, Kendall Armstrong e Alfonso Abraham.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Pump | ViVitro Labs | http://vivitrolabs.com/products/superpump/ | |
| Flow Meter and Probe | Carolina Medical | Model 501D | http://www.carolinamedicalelectronics.com/documents/FM501.pdf |
| Pressure Transducer | ViVitro Labs | HCM018 | |
| ViVitro Pressure Measuring Assembly | ViVitro Labs | 6186 | |
| Valve holder | WB Engineering | Designed by Florida International University. Manufactured by WB Engineering | |
| Pulse Duplicator | ViVitro Labs | PD2010 | http://vivitrolabs.com/wp-content/uploads/Pulse-Duplicator-Accessories1.pdf |
| Pulse Duplicator Data Acquisition and Control System, including ViViTest Software | ViVitro Labs | PDA2010 | http://vivitrolabs.com/products/software-daq |
| Porcine Hearts and Native Aortic Valves | Mary's Ranch Inc | ||
| Bi-leaflet Mechanical Valves | Saint Jude Medical | http://www.sjm.com/ | |
| High Vacuum Grease | Dow Corning Corporation | http://www1.dowcorning.com/DataFiles/090007b281afed0e.pdf | |
| Glycerin | McMaster-Carr | 3190K293 | 99% Natural 5 gal |
| Phosphate Buffered Saline (PBS) | Fisher Scientific | MT21031CV | 100 ml/heart |
| Antimycotic/Antibiotic Solution | Fisher Scientific | SV3007901 | 1 ml in 100 ml of PBS/heart; 20 ml for ViVitro System |
| NaCl | Sigma-Aldrich | S3014-500G | 9 g/L of deionized water |
| Deionized Water | EMD Millipore Chemicals | Millipore Deionized Purification System. 1.3 L for ViVitro System, 200 ml for heart valve dissection process |
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