Ein ex vivo Schweinemodell für die hydrodynamische Erprobung experimenteller Aortenklappenverfahren und neuartiger Medizinprodukte

Zusammenfassung

Wir stellen eine Methode vor, um eine Schweineaortenklappe auf einem Pulsduplikator zu montieren, um ihre hydrodynamischen Eigenschaften zu testen. Mit dieser Methode kann die Änderung der Hydrodynamik nach der Anwendung eines experimentellen Verfahrens oder eines neuartigen Medizinprodukts vor dem Einsatz in einem Großtiermodell bestimmt werden.

Zusammenfassung

Die Möglichkeiten, neue kardiologische Verfahren und untersuchende Medizinprodukte vor dem Einsatz im Tiermodell zu testen, sind begrenzt. In dieser Arbeit stellen wir eine Methode vor, mit der eine porcine Aortenklappe in einem Pulsduplikator montiert werden kann, um ihre hydrodynamischen Eigenschaften zu bewerten. Diese Eigenschaften können dann vor und nach der Durchführung des zu untersuchenden Verfahrens und/oder der Anwendung des zu untersuchenden Medizinprodukts bewertet werden. Die Sicherung des Zuflusssegments ist aufgrund des Fehlens eines umlaufenden Myokards im linksventrikulären Ausflusstrakt mit einigen Schwierigkeiten verbunden. Diese Methode löst dieses Problem, indem das Zuflusssegment mit dem vorderen Segel der Mitralklappe gesichert und dann die linksventrikuläre freie Wand um die Zuflussvorrichtung vernäht wird. Das Abflusssegment wird einfach durch Einführen der Halterung in einen Schnitt im oberen Bereich des Aortenbogens gesichert. Wir fanden heraus, dass die Proben vor und nach der Gewebefixierung signifikant unterschiedliche hydrodynamische Eigenschaften aufwiesen. Diese Erkenntnis veranlasste uns, frische Proben für unsere Tests zu verwenden, und sollte bei der Anwendung dieser Methode berücksichtigt werden. In unserer Arbeit haben wir diese Methode verwendet, um neuartige intrakardiale Pflastermaterialien für den Einsatz in der Herzklappenposition zu testen, indem wir eine Aortenklappen-Neokuspidisierung (Ozaki-Verfahren) an den montierten Schweineaortenklappen durchgeführt haben. Diese Ventile wurden vor und nach dem Verfahren getestet, um die Veränderung der hydrodynamischen Eigenschaften im Vergleich zum nativen Ventil zu bewerten. In dieser Arbeit berichten wir über eine Plattform zur hydrodynamischen Prüfung experimenteller Aortenklappenverfahren, die einen Vergleich mit der nativen Klappe und zwischen verschiedenen Geräten und Techniken ermöglicht, die für das zu untersuchende Verfahren verwendet werden.

Einleitung

Aortenklappenerkrankungen stellen eine erhebliche Belastung für die öffentliche Gesundheit dar, insbesondere die Aortenklappenstenose, von der weltweit 9 Millionen Menschen betroffen sind¹. Strategien zur Behandlung dieser Krankheit werden derzeit weiterentwickelt und umfassen die Reparatur der Aortenklappe und den Ersatz der Aortenklappe. Insbesondere in der pädiatrischen Population besteht ein erheblicher Anreiz, die Klappe zu reparieren und nicht zu ersetzen, da die derzeit verfügbaren Prothesen anfällig für strukturelle Klappendegeneration (SVD) und nicht wachstumstolerant sind, so dass eine erneute Operation erforderlich ist, um sie mit zu....

Protokoll

Alle Untersuchungen wurden in Übereinstimmung mit den institutionellen Richtlinien für die Pflege von Tieren durchgeführt.

1. Überlegungen und Vorbereitungen für das Experiment

1. Verwenden Sie einen geeigneten Pulsduplikator (PD) für die Simulation des Herzzeitvolumens durch das AV. Die PD muss in der Lage sein, biologische Materialien aufzunehmen und gereinigt zu werden.
   1. Verwenden Sie PD-Einstellungen, die für die Prüfung des AV geeignet sind: 70 ml Verdrängungsvolumen und 70 Schläge pro Minute (5 l/min Herzzeitvolumen), 35 % des Herzzyklus in der Systole, 100 mmHg mittlerer transvalvulärer Druckgradient, 12....

Diskussion

Die hier vorgestellte Methode bietet eine Plattform für die hydrodynamische Prüfung des AV, um die Wirkung eines experimentellen Verfahrens oder eines neuartigen Medizinprodukts zu untersuchen. Durch die Montage der nativen Aortenklappe auf einer Pulsvervielfältigungsmaschine sind wir in der Lage, den Einfluss des experimentellen Vorgehens auf alle hydrodynamischen Parameter zu bestimmen, die bei der Untersuchung und Zulassung neuartiger Klappenprothesen (ISO 5840) verwendet werden. Dies bietet die Möglichkeit, Verfa.......

Materialien

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