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

요약

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.

초록

동물 모델에 사용하기 전에 새로운 심장 시술 및 조사 의료 기기를 테스트할 수 있는 옵션은 제한적입니다. 이 연구에서는 돼지 대동맥 판막을 펄스 복사기에 장착하여 유체역학적 특성을 평가하는 방법을 제시합니다. 그런 다음 조사 중인 절차가 수행되거나 조사 의료 기기가 적용되기 전과 후에 이러한 특성을 평가할 수 있습니다. 유입 세그먼트를 확보하는 것은 좌심실 유출로에 원주 심근이 없기 때문에 약간의 어려움이 있습니다. 이 방법은 승모판막의 전방 전단을 사용하여 유입 세그먼트를 고정한 다음 유입 고정 장치 주변의 좌심실 자유 벽을 봉합하여 이러한 문제를 해결합니다. 유출 분절은 대동맥궁의 상부 측면의 절개부에 고정구를 삽입하기만 하면 고정됩니다. 우리는 표본이 조직 고정 전과 후에 유체역학적 특성이 크게 다르다는 것을 발견했습니다. 이 발견은 우리가 시험에 새로운 표본을 사용하도록 유도했으며 이 방법을 사용할 때 고려해야 합니다. 본 연구에서는 이 방법을 사용하여 장착된 돼지 대동맥 판막에 대동맥 판막 신첨화 절차(Ozaki procedure)를 수행하여 판막 위치에서 사용할 새로운 심장 내 패치 재료를 테스트했습니다. 이 밸브는 기본 밸브와 비교하여 유체역학적 특성의 변화를 평가하기 위해 절차 전후에 테스트되었습니다. 여기에서 우리는 실험적 대동맥 판막 절차의 유체역학 테스트를 위한 플랫폼을 보고하며, 이를 통해 기본 판막과 비교하고 조사 중인 절차에 사용되는 다양한 장치 및 기술 간에 비교할 수 있습니다.

서문

대동맥 판막 질환은 공중 보건에 상당한 부담을 주며, 특히 대동맥 협착증은 전 세계적으로 900만 명이 앓고 있습니다¹. 이 질병을 해결하기 위한 전략은 현재 진화하고 있으며 대동맥 판막 복원 및 대동맥 판막 교체를 포함합니다. 특히 소아 인구의 경우, 현재 사용 가능한 보철물은 구조적 판막 변성(SVD)이 발생하기 쉽고 성장에 강하지 않아 환자가 성장함에 따라 재수술을 위해 재수술이 필요하기 때문에 판막을 교체하는 것보다 수리하는 것에 대한 상당한 인센티브가 있습니다. 병든 대동맥 판막(AV)을 천연 폐 판막(PV)으로 대체하는 Ross 시술조차도 SVD가 적용되고 종종 성장 내성이 제한되는 폐 위치에 보철물 또는 이식편이 필요합니다². 대동맥 판막 질환에 대한 새로운 접근법이 개발되고 있으며, 대형 동물 모델에 적용하기 전에 생물학적으로 관련된 맥락에서 테스트할 필요가 있습니다.

당사는 새로운 의료 기기의 조사 절차 또는 적용 전후의 판막 기능에 대한 통찰력을 제공할 수 있는 돼지 AV 테스트 방법을 개발했습니다. 시중에서 판매되는 펄스 복사기에 Porcine AV를 장착하여 역류 분율(RF), 유효 오리피스 면적(EOA) 및 평균 양압차(PPD)

프로토콜

모든 연구는 동물 보호에 대한 기관 지침에 따라 수행되었습니다.

1. 실험에 대한 고려 사항 및 준비

1. AV를 통한 심박출량 시뮬레이션에 적합한 펄스 복제기(PD)를 활용합니다. PD는 생물학적 물질을 수용할 수 있어야 하고 세척할 수 있어야 합니다.
   1. AV 테스트에 적합한 PD 설정 활용: 70mL 변위 부피 및 분당 70회(5L/min 심박출량), 수축기 내 심장 주기의 35%, 100mmHg 평균 판막경압 구배, 120 최대 압력 구배 및 80 최소 압력 구배.
   2. 실온(RT) 생리식염수(0.9% NaCl)를 유체 매체로 사용하십시오.
2. PD에서 테스트하기 위해 돼지 AV를 장착하는 데 적합한 고정 장치를 찾거나 만듭니다(3D 프린팅 또는 유사한 방법 사용).
   1. 다음 사양의 펄스 복사기와 함께 제공된 고정 장치를 모델링한 고정 장치를 활용하십시오: 고정 장치의 내경이 연구 대상 AV의 직경과 유사하고, 부착 길이가 2cm 이상이고, 사용 가능한 부착 너비가 4cm 이상인지 확인합니다(그림 1).
   2. 고무 O-링을 고정 장치 끝의 개스킷으로 사용하십시....

토론

여기에 제시된 방법은 실험 절차 또는 새로운 의료 기기의 효과를 조사하기 위해 AV의 유체역학적 테스트를 위한 플랫폼을 제공합니다. 펄스 복사기에 천연 대동맥 판막을 장착하여 새로운 판막 보철물(ISO 5840)의 조사 및 승인에 사용되는 모든 유체역학적 매개변수에 대한 실험 절차의 효과를 확인할 수 있습니다. 이는 대형 동물 모델에 사용하기 전에 절차와 보철물을 미세 조정할 수 있는 기회를.......

자료

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