A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
אנו מציגים פרוטוקול שולחני לגרימת פקקת במכשירי עזר לחדרים (VAD) בתוך פלטפורמת בדיקה מחזורית. שיטה זו משמשת לזיהוי נקודות חמות טרומבוגניות בנתיב זרימת הדם ויכולה לסייע בשיפור עמידות לפקקת לקראת ניסויים פרה-קליניים במודלים של בעלי חיים.
הסיכון לפקקת נותר דאגה משמעותית בפיתוח ושימוש קליני במכשירי עזר לחדרים (VADs). הערכות מסורתיות של פקקת VAD, בעיקר באמצעות מחקרים בבעלי חיים, הן יקרות וגוזלות זמן, מעלות חששות אתיים, ובסופו של דבר עשויות שלא לשקף במדויק את התוצאות האנושיות. כדי להתמודד עם מגבלות אלה, פיתחנו פרוטוקול בדיקה אגרסיבי במבחנה שנועד לעורר פקקת ולזהות אזורים פוטנציאליים בסיכון גבוה בנתיב זרימת הדם. פרוטוקול זה, המונע על ידי עבודתם של Maruyama et al., משתמש באסטרטגיה נוגדת קרישה שונה ומשתמש ברכיבים זמינים, מה שהופך אותו לנגיש לרוב המעבדות המבצעות בדיקות דם חוץ גופיות של VADs. הדגמנו את התועלת של שיטה זו באמצעות בדיקות איטרטיביות ושכלול של VAD ילדים מיניאטורי מרחף מגנטית (PediaFlow PF5). השיטה הייתה יעילה בזיהוי נקודות חמות טרומבוגניות שנגרמו על ידי פגמים בתכנון וייצור באבות טיפוס מוקדמים של VAD, מה שמאפשר שיפורים ממוקדים לפני התקדמות למחקרים בבעלי חיים. למרות מגבלותיו, כולל היעדר זרימה פועמת והשפעת מאפייני הדם של התורם, פרוטוקול זה משמש ככלי מעשי לפיתוח VAD בשלב מוקדם ולהפחתת סיכונים.
מכשירי עזר לחדרים (VADs) הפכו לסטנדרט טיפול בחולים עם אי ספיקת לב מתקדמת, אך הסיכון לפקקת ושבץ נותר אתגר משמעותי 1,2. פקקת בתוך VADs מוערכת בדרך כלל במהלך ניסויים פרה-קליניים בבעלי חיים, שלמרות שהם בעלי ערך, מציגים עלויות משמעותיות ואתגרים לוגיסטיים. מחקרים אלה עתירי משאבים, גוזלים זמן ורגישים לפגם בודד המסכן את הבדיקה כולה ומחייב ניסויים נוספים. זה לא רק מגדיל את הנטל הכספי אלא גם מעלה חששות אתיים עקב הצורך בניסויים חוזרים ונשנים בבעלי חיים.
למרות שקיימים מודלים מספריים רבים לחיזוי שקיעת טסיות דםופקקת 3,4,5,6, רק מעטים מתאימים להדמיית היווצרות פקקת במכשירים בקנה מידה מאקרו כגון VADs 7,8,9. יתר על כן, מודלים קיימים מניחים בהכרח משטחים אידיאליים וגיאומטריות "אטומות למים" פשוטות, שאינן משקפות במדויק את המורכבות והפגמים של מכלולי משאבות בעולם האמיתי. כאשר לוקחים בחשבון אינטראקציות טסיות-משטח, מודלים מקרו-מקרו אלה משתמשים בדרך כלל בתכונות חומר שנקבעו באופן אחיד (בדרך כלל ממודלים כמקדם בתנאי גבול שטף פני השטח)10,11,12. כתוצאה מכך, מודלים מספריים אינם יכולים להוות תחליף מוחלט לניסויים בדם.
גם בחירת החומר וגם גימור פני השטח ממלאים תפקידים קריטיים בהדבקת טסיות הדם על משטחי VAD 13,14,15,16,17. פגמים כגון כתמים מחוספסים או אי סדרים יכולים לקדם הידבקות טסיות דם והיווצרות פקקת. בנוסף, סדקים בין רכיבים בנתיב הזרימה יכולים לשמש כנידוס לפקקת, ולספק סביבות מוגנות שבהן קרישים יכולים להיווצר ולגדול18,19. השימוש בשומן, חומרי סיכה או חומרי איטום במהלך ההרכבה יכול גם להוות סיכון, מכיוון שחומרים אלו עלולים לחלחל לנתיב הזרימה ולקיים אינטראקציה עם הדם, מה שמגביר עוד יותר את הסיכון לסיבוכים.
לכן, יש צורך בפרוטוקול בדיקה חוץ גופית מוגדר היטב שיכול להעריך באופן אמין את העמידות לפקקת של VADs לפני שהם נתונים לניסויים בבעלי חיים או לשימוש קליני. אמנם קיים תקן ASTM שאומץ באופן נרחב להערכת המוליזה20, אך לא קיים תקן כזה לבדיקת טרומבוגניות של VADs בתנאי הפעלה רלוונטיים מבחינה קלינית21. למרות מחקרים מכוננים מלפני שלושה עשורים המראים את ההיתכנות של בדיקת פקקת חוץ גופית למשאבות דם 22,23,24,25, ניסויים בבעלי חיים נמשכו כפרקטיקה דה פקטו להערכת פקקת עד היום 26. המכשול לאימוץ רחב יותר של שיטות במבחנה היה ככל הנראה האופי המורכב של קרישה, עם ריבוי גורמים מבלבלים שיכולים להשפיע על תוצאות הבדיקה, מה שהופך את זה למאתגר להבדיל בין פקקת משאבה פנימית לבין חפצים הנובעים ממגבלות מתודולוגיות וטעויות פרוצדורליות.
זה הניע אותנו לחלוק פרוטוקול מפורט כמדריך לניסויים להימנע ממלכודות, ובכך לקדם את השימוש בבדיקות חוץ גופיות ולהפחית את ההסתמכות על מחקרים בבעלי חיים. הפרוטוקול המתואר כאן, שנגזר מ-Maruyama et al.27, שוכלל ותוקף במהלך התכנון של הדורהחמישי של PediaFlow (PF5) VADלילדים 28,29. שיטת בדיקה זו הוכיחה את עצמה כחיונית בזיהוי וטיפול שיטתי בסיכונים טרומבוגניים פוטנציאליים באבות הטיפוס של VAD לקראת ניסויים בבעלי חיים.
דם מלא של בקרים ששימש במחקר זה התקבל מספק מסחרי ולכן לא דרש בדיקה של הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים של אוניברסיטת קורנל.
1. בניית לולאת זרימת הבדיקה
הערה: עיין בטבלת החומרים לרשימה מפורטת של רכיבי לולאה וכל שאר החומרים המשמשים בפרוטוקול זה.
2. הכנת תמיסת הקלציום כלוריד (CaCl2)
3. הכנת דם
הערה: דם הבקר ששימש במחקר זה התקבל מספק מסחרי הרשום בטבלת החומרים. הדם נאסף באמצעות מחט 14 גרם, כאשר החיה מרוסנת בתנוחת עמידה חקלאית סטנדרטית. תהליך האיסוף ארך 10-12 דקות מרגע החדרת המחט ועד לסיומו. הדם עבר נוגדי קרישה עם 14 חלקי CPD ל-86 חלקי דם (פורמולציה CPD: 26.3 גרם/ליטר Na-ציטראט, 25.2 גרם דקסטרוז, 3 גרם/ליטר חומצת לימון ו-2.2 גרם/ליטר Na פוספט במים נטולי יונים [DI]). שקית הדם נשלחה למשך הלילה במיכל מבודד עם שקיות קרח ושימשה לניסוי תוך 24 שעות מרגע האיסוף.
4. נהלי בדיקה מוקדמת
הערה: כל השלבים המתוארים בסעיף זה חלים על סעיפים 5 ו-6. בצע את השלבים הבאים לפני הפעלת המשאבה עם אלבומין בסרום בקר (BSA) או דם בלולאה. העברת דם בין כלי הדם באמצעות הזנה בכוח הכבידה כדי למזער את הלחץ המכני. הימנע משימוש בבוכנת המזרק כדי להזרים דם, מכיוון שהדבר עלול ליצור לחץ מוגזם. בנוסף, הימנע מחניקת דם דרך פתחים צרים כדי למנוע נזק לרכיבים התאיים.
5. פסיביזציה של משטחי המגע עם הדם
6. בדיקת פקקת
7. נוהל ניקוי
ביצוע מוצלח של פרוטוקול זה מאפשר זיהוי אזורים מקומיים של שקיעת טסיות דם, וחושף נקודות בעייתיות בנתיב הזרימה של המשאבה. יישום עקבי של פרוטוקול זה מאפשר שיפורים מצטברים על ידי טיפול ב"נקודות חמות" שזוהו.
לדוגמה, במהלך הפיתוח של PediaFlow PF5 VAD, נתקלנו באתגרים בליט?...
ניסוי ראשון בבני אדם של משאבה חדשה הוא תמיד מאמץ מסוכן, מכיוון שמחקרים פרה-קליניים אינם יכולים לחזות באופן מהימן את הפקקת של VADs בבני אדם26. יש לציין כי כמה VADs שהפגינו חופש מפקקת בניסויים בבעלי חיים הפגינו מאוחר יותר פקקת משמעותית בשימוש קליני36. מ?...
SEO משמשת כיום כיועצת למג'נטה מדיקל ובעבר הייתה יועצת בבוסטון סיינטיפיק. לאף מחבר אחר אין גילויים פיננסיים רלוונטיים או ניגודי עניינים לדווח.
עבודה זו נתמכה על ידי R01HL089456 המענקים של המכונים הלאומיים לבריאות ופרויקט פעילות רכישת המחקר הרפואי של צבא ארה"ב מספר W81XWH2010387.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
14-mL test tubes | Falcon | 352059 | Round bottom polypropylene test tubes with snap-cap |
1-way stopcock | Qosina | 99759 | Female Luer Lock, Male Luer with Spin Lock |
3-way stopcock | Qosina | 99771 | 2 Female Luer Locks, Rotating Male Luer Lock |
ACT+ cuvettes for Hemochron | Werfen | 000JACT+ | 45/Box |
All-purpose cleaner/degreaser | Simple Green | 2710200613005 | Simple Green Cleaner and Degreaser. Use 1% solution. |
Barbed connectors | Qosina | 73311 | Material: polycarbonate; ¼” x ¼” straight connector |
Barbed connectors w/ luer lock | Qosina | 73316 | Material: polycarbonate; ¼” x ¼” straight connector with luer lock |
Bovine Serum Albumin (BSA) | Thermo Scientific Chemicals | AAJ6465522 | Or equivalent |
Calcium chloride, CaCl2 | Thermo Scientific Chemicals | AA89866-30 | Anhydrous, ≥96.0% ACS |
Dissecting scope (recommended) | Olympus | https://www.olympus-lifescience.com/en/technology/museum/micro/1984/ | Olympus SZH10 (continuous zoom magnification 7x - 70x) or similar |
DPBS (w/o calcium and magnesium) | Gibco | 14200075 | Dulbecco's phosphate-buffered saline, no calcium, no magnesium, 10X (must be diluted to 1X before use) |
EDTA | Quality Biological | 351-027-721EA | 0.5 M, pH 7.0–8.0 (Ethylenediaminetetraacetic acid) |
Endoscope/borescope/otoscope camera (optional) | Bebird | https://bebird.com/products/earsight-pro-ear-wax-removers | 3–4 mm probe diameter |
Enzyme-active powdered detergent | Alconox | 1304-1 | Alconox Tergazyme. Use 1% solution. |
Extension Line, 30" | Qosina | 36218 | 30" length, female luer lock to male luer lock |
Extension Line, 6" | Qosina | 36212 | 6" length, female luer lock to male luer lock |
Female luer lock, barbed | Qosina | 11548 | Fits 1/8 inch ID Tubing; material: polycarbonate; |
Flow meter | Transonic | https://www.transonic.com/t402-t403-consoles | Transonic TS410 module |
Hemostat | Fisherbrand | 13-820-004 | Locking hemostat with at least 5 cm tip length |
Heparin Sodium | McKesson Packaging Services | 949513 | 1000 U/mL concentration |
Hoffman clamp | Humboldt | H8720 | Fine-threaded clamp |
IV bag (compliant blood reservoir) | Qosina | 51494 | Material: PVC, 2 Tube ports 0.258” ID. The 100-ml bag is modified using a heat sealer |
Lint-free wipes | Kimberly-Clark Professional | 34120 | Kimtech Science Wipers |
Magnetic stirrer | INTLLAB | MS-500 | Or similar |
Male luer lock, barbed | Qosina | 11549 | Fits 1/8 inch ID Tubing; material: polycarbonate; |
Manometer (digital) | Sper Scientific | 840081 | SPER-840081 or similar |
Nylon filtering mesh | McMaster-Carr | 9318T21 | 100-μm (0.0039") opening size |
Ovine blood | Lampire | 7209004 | Donor whole blood, anticoagulated with ACD 14:86, shipped overnight |
Plastic bag heat sealer | Uline | H-190 | Uline H-190 or similar (without cutter) |
Silicone rubber adhesive | Smooth-On | B00IRC1YI0 | Sil-Poxy or similar |
Syringe w/ luer lock, 1 mL | Fisher Scientific | 14-955-646 | Fisherbrand manual syringe without needle for research purposes |
Syringe w/ luer lock, 3 mL | Fisher Scientific | 14-955-457 | Fisherbrand manual syringe without needle for research purposes |
Syringe w/ luer lock, 60 mL | Fisher Scientific | 14-955-461 | Fisherbrand manual syringe without needle for research purposes |
Transfusion filter | Haemonetics Corporation | SQ40S/SQ40NS | Haemonetics Corporation SQ40S pall blood transfusion filter |
TRIS Buffered Saline | Thermo Scientific Chemicals | AAJ62938K2 | TBS 10x (must be diluted to 1X before use), pH 7.4 |
Tubing | Tygon | ADF00017 | Tygon ND-100-65 tubing (medical grade) |
Ultrasonic flow sensor | Transonic | https://www.transonic.com/hqxl-flowsensors | Select appropriate flow sensor model for the tubing size used. ME6PXL clamp-on sensor fits the 3/8” OD tubing. The sensor is calibrated by Transonic for the test fluid (e.g., blood at 24C) and tubing grade (e.g. Tygon ND-100-65) |
Ultrasonic sonicator (optional) | Branson Ultrasonics | CPX952238R | Branson CPX2800H or similar |
VAD system | PediaFlow | PF5 | The VAD system to be tested; includes the pump and the controller |
Whole Blood Coagulation System | Werfen | https://www.werfen.com/na/en/point-of-care-testing-devices/ACT-machine-hemochron-signature-elite | Hemochron Signature Elite or Signature Jr |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved