줄리 반 하셀(Julie Van Hassel), 모하메드 다이앤(Mohamed Diane), 판판 첸(Panpan Chen)을 포함한 Gordana Vunjak-Novakovic 박사의 연구실에서 실험에서 나온 심장 폐기물 조직을 사용할 수 있게 해주신 것에 감사드립니다. 이 연구는 뉴저지주 버틀러에 있는 선천성 심장 결함 연합(Congenital Heart Defect Coalition)과 메릴랜드주 베데스다에 있는 국립보건원(National Institutes of Health)의 지원을 받았습니다(5T32HL007854-27).

모든 연구는 동물 보호에 대한 기관 지침에 따라 수행되었습니다.
1. 실험에 대한 고려 사항 및 준비
<ol><li>AV를 통한 심박출량 시뮬레이션에 적합한 펄스 복제기(PD)를 활용합니다. PD는 생물학적 물질을 수용할 수 있어야 하고 세척할 수 있어야 합니다.<ol><li>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.</li>
		<li>실온(RT) 생리식염수(0.9% NaCl)를 유체 매체로 사용하십시오.</li>
	</ol></li>
	<li>PD에서 테스트하기 위해 돼지 AV를 장착하는 데 적합한 고정 장치를 찾거나 만듭니다(3D 프린팅 또는 유사한 방법 사용).<ol><li>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).</li>
		<li>고무 O-링을 고정 장치 끝의 개스킷으로 사용하십시오.</li>
	</ol></li>
	<li>심장 절제술 후 심장 검체를 얻습니다(그림 2A).<ol><li>도축장에서 채취한 돼지 심장 표본이나 건강하고 심장에 영향을 미치는 실험 프로토콜에 포함되지 않은 동물의 폐 조직을 사용하십시오.</li>
		<li>대동맥궁 원위부에서 상대정맥, 하대정맥, 주폐동맥(PA), 모든 폐정맥 및 대동맥의 절개를 포함하여 심절제술 후 검체를 채취하거나 사후 심장절제술을 수행합니다. 참고: 사후 6시간 미만 또는 1% 항생제 용액(페니실린 및 스트렙토마이신)과 함께 멸균 식염수에 넣어 4oC 냉장고에서 최대 7일 동안 보관한 신선한 검체를 이 실험에 사용해야 합니다. 포르말린 또는 글루타르알데히드에 고정된 조직은 강성 증가로 인해 유체역학적 결과가 변경됩니다.</li>
	</ol></li>
</ol><img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65885/65885fig01v2.jpg"> 그림 1: 펄스 복사기에 돼지 대동맥 판막을 장착하기 위한 맞춤형 3D 프린팅 고정 장치. 프로토콜에 명시된 바와 같이 부착 길이는 2cm 이상이어야 하며 사용 가능한 부착 너비는 4cm 이상이어야 합니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65885/65885fig01large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
2. 우측 구조물의 절제
<ol><li>심실 조직이 보일 때까지 Metzenbaum 가위로 대동맥에서 PA를 절개합니다(그림 2B).</li>
	<li>대동맥에서 양쪽 관상동맥을 대동맥에서 연결하고 실크로 절개하고 결찰하여 부비동이 좁아지지 않도록 주의합니다.</li>
	<li>관상 동맥을 실크 넥타이 원위부에 통과시킵니다.</li>
	<li>Metzenbaum 가위를 사용하여 폐 판막 기저부의 대동맥과 PA 사이의 우심실(RV)을 절개합니다(그림 2C).</li>
	<li>앞쪽에서 시작하여 심실 중격을 따라 원주방향으로 절개를 계속하여 RV가 없는 벽을 제거합니다(그림 2D, E).</li>
	<li>심방 간 격막을 따라 삼첨판 고리를 통해 후방으로 절개를 계속하여 모든 우심방 조직을 제거합니다(그림 2F).</li>
</ol><img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65885/65885fig02.jpg"> 그림 2: 심장 절제술 표본 및 우측 구조물의 절제 . (A) 심장 절제술 표본. (B) 심실 조직이 보일 때까지 대동맥에서 주요 폐동맥을 절개합니다. (C) 폐 판막 기저부의 우심실(RV)을 절개합니다. (D) 전방으로 심실 중격을 따라 절개를 계속합니다. (E) 심실 중격을 따라 원주방향으로 절개를 계속하여 RV가 없는 벽을 제거합니다. (F) 우측 구조물이 제거된 시편. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65885/65885fig02large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
3. PD 고정 장치를 사용한 캐뉼레이션을 위한 좌심실 유출로(LVOT) 준비
<ol><li>Metzenbaum 가위를 사용하여 대동맥과 평행한 오른쪽 폐정맥 뼈를 통해 좌심방(LA)을 절개합니다(그림 3A). 알림: 제한된 가변성이 존재하지만 돼지 폐 정맥 해부학은 일반적으로 LA8에 들어가는 두 개의 폐 정맥 ostia에서 끝납니다.</li>
	<li>승모판막(MV)의 전외측 절개를 계속하여 대동맥 쪽에 최소 3mm의 심방 조직 커프를 남깁니다.</li>
	<li>대동맥과 MV 고리에 있는 심방 조직의 3mm 커프를 원주형으로 유지하면서 과도한 LA 조직을 다듬습니다(그림 3B).</li>
	<li>MV의 전외측 교미를 통해 좌심실(LV)로 절개 부위를 확장하고 전외측 유두근을 보존하도록 주의합니다(그림 3C).</li>
	<li>척삭 건을 전방 유두 근육에서 후방 MV 전단지로 나누어 전방 MV 전단지에 부착된 상태를 보존합니다.</li>
	<li>심장 정점까지 절개를 계속합니다.</li>
	<li>양쪽 유두근을 보존하면서 유두근 아래의 과도한 LV 조직을 다듬습니다(그림 3D).</li>
</ol><img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65885/65885fig03.jpg"> 그림 3: 펄스 복사기 고정 장치를 사용한 캐뉼레이션을 위한 좌심실 유출로 준비. (A) 우측 폐정맥의 오티움을 통해 좌심방(LA)을 절개합니다. (B) 과도한 LA 조직을 잘라내어 대동맥에 최소 3mm의 심방 조직 커프를 유지하고 승모판 고리를 원주형으로 유지합니다. (C) 승모판막의 전외측 commissure를 통해 좌심실(LV)로 절개를 확장합니다. (D) 유두근 아래의 과도한 LV 조직을 제거합니다. 가위는 이미지의 오른쪽 상단 모서리에 표시됩니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65885/65885fig03large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
4. PD 고정구로 캐뉼레이션을 위한 대동맥 준비
<ol><li>대동맥에서 과도한 림프관, 결합 동맥 또는 폐동맥 조직을 잘라냅니다(그림 4A).</li>
	<li>Metzenbaum 가위를 사용하여 하행 대동맥에서 좌측 쇄골하 동맥까지 대동맥궁의 상부를 절개합니다(그림 4B).</li>
	<li>왼쪽 쇄골하 동맥에서 상완두부 몸통까지 대동맥궁의 상부 측면을 계속 절개합니다(그림 4C, D). 참고: 돼지 대동맥궁의 원위부에서 근위부까지의 가지에는 좌측 쇄골하동맥과 상완두부 줄기가 포함되며, 이는 우측 쇄골하동맥, 우측 경동맥, 좌측 경동맥을 발생시킨다9.</li>
</ol><img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65885/65885fig04.jpg"> 그림 4: 펄스 복제기 고정장치를 사용한 캐뉼레이션을 위한 대동맥 준비. (A) 과도한 조직이 제거된 대동맥궁. 돼지 대동맥궁(porcine aortic arch)에 있는 두 개의 아치 혈관(arch vessels), 상완두부(brachiocephalic trunk), 좌측 쇄골하 동맥(left subclavian artery)에 주목하십시오. (B) 하행 대동맥에서 좌측 쇄골하 동맥까지 대동맥궁의 상부를 따라 절개를 시작합니다. (C) 좌측 쇄골하동맥에서 상완두부 몸통까지 대동맥궁의 상부를 따라 절개를 계속합니다. (D) 대동맥궁 절개 완료. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65885/65885fig04large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
5. PD 고정 장치를 사용한 LVOT의 캐뉼레이션
<ol><li>LVOT에서 고정 장치의 위치를 테스트하고 과도한 LV 조직을 다듬습니다.<ol><li>MV의 앞쪽 전단지 아래에 있는 LVOT에 고정 장치를 삽입합니다.</li>
		<li>조명기 주위에 LV가 없는 벽을 감쌉니다.</li>
		<li>고정 장치 주위를 단단히 감싸기 위해 과도한 LV 조직을 다듬습니다.</li>
		<li>봉합사 라인의 무결성을 유지하기 위해 자유 가장자리에서 최소 1cm의 심외막을 유지하면서 심실 중격에서 시작하여 LV 자유 벽 두께의 절반을 제거합니다(그림 5A).</li>
		<li>LV 프리 벽 랩의 상단 모서리에서 티슈 1cm를 잘라냅니다(그림 5A).</li>
	</ol></li>
	<li>LV 절개 부위 1cm 뒤에 지지 막대 부착 구멍이 있는 LVOT에 고정 장치를 배치합니다(그림 5B).<ol><li>AV 고리를 확장하도록 고정 장치를 LVOT에 너무 멀리 삽입하지 않도록 주의하십시오.</li>
	</ol></li>
	<li>전단지의 척 건수 사이에 위치한 하나 또는 두 개의 6인치 지퍼 타이를 사용하여 MV의 전방 전단지를 고정 장치에 고정합니다(그림 5C).</li>
	<li>고정 장치 주위에 LV가 없는 벽을 봉합합니다(그림 5D).<ol><li>테이퍼 포인트 바늘이 있는 간단한 러닝 봉합사를 사용하여 대동맥에 있는 LA 조직의 커프를 MV 고리에 봉합하는 것으로 시작합니다.</li>
		<li>LV 조직을 찢지 않고 LV에 러닝 스티치를 계속합니다.</li>
	</ol></li>
</ol><img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65885/65885fig05.jpg"> 그림 5: 펄스 복제기 고정 장치를 사용한 좌심실 유출로의 캐뉼레이션. (A) 자유 가장자리에 1cm의 심외막이 유지된 상태에서 LV 자유 벽의 1/2 두께를 제거했습니다. 점선은 LV 프리 월 랩의 상단 모서리에서 제거할 1cm 영역을 나타냅니다. (B) LV 자유 벽 절개 후 1cm 뒤에 위치한 지지 막대 부착 구멍. (C) MV의 전방 전단지를 근위 고정 장치에 고정하는 지퍼 타이. (D) 고정 장치 주위에 봉합된 LV 자유 벽. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65885/65885fig05large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
6. PD 고정을 통한 대동맥 캐뉼레이션 및 PD 검사를 위한 최종 준비
<ol><li>PD 테스트 결과의 해석을 돕기 위해 Hegar 확장기를 사용하여 AV의 직경을 측정합니다.</li>
	<li>대동맥을 잡고 검체를 테이블에서 들어 올려 대동맥의 중립 위치를 식별합니다(그림 6A).</li>
	<li>PD 고정 장치를 대동맥에 삽입하고 막대 부착 구멍이 대동맥의 중립 위치에 정렬되도록 주의합니다.</li>
	<li>지지대를 삽입하여 시편의 길이를 확인합니다.</li>
	<li>하나 또는 두 개의 6인치 지퍼 타이를 사용하여 PD 고정 장치를 대동맥에 고정합니다(그림 6B).</li>
	<li>하나 또는 두 개의 8인치 지퍼 타이를 사용하여 PD 고정 장치 주위에 LVOT를 고정합니다.</li>
	<li>PD 세트와 함께 제공된 나사를 사용하여 지지대를 제자리에 고정합니다.</li>
	<li>시편을 PD에 놓고 테스트를 시작합니다(그림 6C, 비디오 1 및 비디오 2).</li>
	<li>필요에 따라 누출을 봉합합니다.</li>
</ol><img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65885/65885fig06.jpg"> 그림 6: 대동맥의 캐뉼레이션 및 펄스 복사기에서의 테스트. (A) 대동맥의 중립 위치를 식별하기 위해 대동맥으로 검체를 테이블에서 들어 올립니다. (B) 지퍼 타이로 대동맥에 고정된 원위 고정구. (C) 유체역학 시험을 위해 펄스 복제기에 장착된 시편. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65885/65885fig06large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
7. 실험 절차 수행
알림: 앞서설명한 5,6,7과 같이 Ozaki 절차와 같은 실험 절차를 수행하고 PD 테스트를 반복합니다.
<ol><li>시술 중에 조직이 건조해지면 지퍼 타이를 조이고 필요에 따라 봉합선을 강화하십시오.</li>
</ol>8. 견본의 장기 저장 (원하는 경우에)
<ol><li>검체를 포르말린 10%에 168시간(1주) 동안 넣습니다10,11.</li>
	<li>조직 고정 후 검체를 탈이온수로 세척하고 장기 보관을 위해 에탄올 70%에 넣습니다.</li>
</ol>

Assessment of hydrodynamic properties in Mounted Porcine Aortic Valves (장착된 돼지 대동맥 판막의 유체역학적 특성 평가)

<ol>
	<li>Aluru, J. S., Barsouk, A., Saginala, K., Rawla, P., Barsouk, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Valvular+heart+disease+epidemiology.">Valvular heart disease epidemiology.</a> Medical Science. 10 (2), 32 (2022).</li><li>Herrmann, J. L., Brown, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Seven+decades+of+valved+right+ventricular+outflow+tract+reconstruction:+The+most+common+heart+procedure+in+children.">Seven decades of valved right ventricular outflow tract reconstruction: The most common heart procedure in children.</a> The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 160 (5), 1284-1288 (2020).</li><li>Rotman, O. M., Bianchi, M., Ghosh, R. P., Kovarovic, B., Bluestein, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Principles+of+TAVR+valve+design,+modelling,+and+testing.">Principles of TAVR valve design, modelling, and testing.</a> Expert Review of Medical Devices. 15 (11), 771-791 (2018).</li><li>Pibarot, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+for+predicting+and+assessing+prosthesis-patient+mismatch+after+aortic+valve+replacement.">Imaging for predicting and assessing prosthesis-patient mismatch after aortic valve replacement.</a> JACC Cardiovascular Imaging. 12 (1), 149-162 (2019).</li><li>Ozaki, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aortic+valve+reconstruction+using+self-developed+aortic+valve+plasty+system+in+aortic+valve+disease.">Aortic valve reconstruction using self-developed aortic valve plasty system in aortic valve disease.</a> Interactive Cardiovascular and Thoracic Surgery. 12 (4), 550-553 (2011).</li><li>Krane, M., Amabile, A., Ziegelm&#252;ller, J. 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M. O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparative+angiotomographic+study+of+swine+vascular+anatomy:+contributions+to+research+and+training+models+in+vascular+and+endovascular+surgery.">Comparative angiotomographic study of swine vascular anatomy: contributions to research and training models in vascular and endovascular surgery.</a> Journal Vascular Brasilerio. 20, 20200086 (2021).</li><li>Ho&#322;da, M. K., Klimek-Piotrowska, W., Koziej, M., Pi&#261;tek, K., Ho&#322;da, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+different+fixation+protocols+on+the+preservation+and+dimensions+of+cardiac+tissue.">Influence of different fixation protocols on the preservation and dimensions of cardiac tissue.</a> Journal of Anatomy. 229 (2), 334-340 (2016).</li><li>Ho&#322;da, M. K., Klimek-Piotrowska, W., Koziej, M., Tyrak, K., Ho&#322;da, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Penetration+of+formaldehyde+based+fixatives+into+heart.">Penetration of formaldehyde based fixatives into heart.</a> Folia Medica Cracoviensia. 57 (4), 63-70 (2017).</li><li>Spampinato, R. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Grading+of+aortic+regurgitation+by+cardiovascular+magnetic+resonance+and+pulsed+Doppler+of+the+left+subclavian+artery:+harmonizing+grading+scales+between+imaging+modalities.">Grading of aortic regurgitation by cardiovascular magnetic resonance and pulsed Doppler of the left subclavian artery: harmonizing grading scales between imaging modalities.</a> International Journal of Cardiovascular Imaging. 36 (8), 1517-1526 (2020).</li><li>Capps, S. B., Elkins, R. C., Fronk, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Body+surface+area+as+a+predictor+of+aortic+and+pulmonary+valve+diameter.">Body surface area as a predictor of aortic and pulmonary valve diameter.</a> The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 119 (5), 975-982 (2000).</li><li>Baumgartner, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=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.">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.</a> European Heart Journal - Cardiovascular Imaging. 18 (3), 254-275 (2017).</li><li>Saisho, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+ex+vivo+evaluation+of+two+different+suture+techniques+for+the+Ozaki+aortic+neocuspidization+procedure.">An ex vivo evaluation of two different suture techniques for the Ozaki aortic neocuspidization procedure.</a> Interactive Cardiovascular and Thoracic Surgery. 33 (4), 518-524 (2021).</li><li>Saisho, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ex+vivo+evaluation+of+the+Ozaki+procedure+in+comparison+with+the+native+aortic+valve+and+prosthetic+valves.">Ex vivo evaluation of the Ozaki procedure in comparison with the native aortic valve and prosthetic valves.</a> Interactive Cardiovascular and Thoracic Surgery. 35 (3), (2022).</li><li>Paulsen, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comprehensive+ex+vivo+comparison+of+5+clinically+used+conduit+configurations+for+valve-sparing+aortic+root+replacement+using+a+3-dimensional-printed+heart+simulator.">Comprehensive ex vivo comparison of 5 clinically used conduit configurations for valve-sparing aortic root replacement using a 3-dimensional-printed heart simulator.</a> Circulation. 142 (14), 1361-1373 (2020).</li><li>Al-Atassi, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+aortic+annular+geometry+on+aortic+valve+insufficiency:+Insights+from+a+preclinical,+ex+vivo,+porcine+model.">Impact of aortic annular geometry on aortic valve insufficiency: Insights from a preclinical, ex vivo, porcine model.</a> The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 150 (3), 656-664 (2015).</li><li>Sun, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+biomimetic+multilayered+polymeric+material+designed+for+heart+valve+repair+and+replacement.">A biomimetic multilayered polymeric material designed for heart valve repair and replacement.</a> Biomaterials. 288, 121756 (2022).</li><li>Waller, B. F., McKay, C., Van Tassel, J., Allen, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Catheter+balloon+valvuloplasty+of+stenotic+porcine+bioprosthetic+valves:+Part+I:+Anatomic+considerations.">Catheter balloon valvuloplasty of stenotic porcine bioprosthetic valves: Part I: Anatomic considerations.</a> Clinical Cardiology. 14 (8), 686-691 (1991).</li><li>Crick, S. J., Sheppard, M. N., Ho, S. Y., Gebstein, L., Anderson, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anatomy+of+the+pig+heart:+comparisons+with+normal+human+cardiac+structure.">Anatomy of the pig heart: comparisons with normal human cardiac structure.</a> Journal of Anatomy. 193, 105-119 (1998).</li></ol>

저자는 공개할 관련 재정적 이해 상충이 없습니다.

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...

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)3,4를 포함하여 판막 보철물의 조사 및 최종 승인에 일반적으로 사용되는 유체역학적 특성을 비교할 수 있습니다. 그런 다음 중재는 대형 동물 모델에서 사용하기 전에 생물학적으로 관련된 맥락에서 미세 조정될 수 있으므로 인간에게 사용할 수 있는 절차 또는 보철물을 생산하는 데 필요한 동물의 수를 제한할 수 있습니다. 이 실험에 사용된 심장은 지역 도살장이나 다른 실험의 폐기물 조직에서 얻을 수 있으므로 이 실험의 목적만을 위해 동물을 희생할 필요는 없습니다.
우리의 작업에서 우리는 이 방법을 사용하여 밸브 수리 및 교체를 위한 새로운 패치 재료를 개발했습니다. 돼지 AV에 대해 대동맥 판막 신생 첨판 시술(오자키 시술 5,6,7)을 수행하고 시술 전후에 펄스 복사기에서 테스트하여 다양한 패치 재료의 유체역학적 기능을 테스트했습니다. 이를 통해 유체역학적 성능을 기반으로 재료를 미세 조정할 수 있었습니다. 따라서 이 방법은 대형 동물 모델에 적용하기 전에 AV에 사용하기 위한 실험 절차 및 새로운 의료 기기의 유체역학 테스트를 위한 플랫폼을 제공합니다.

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	<tbody>
		<tr>
			<td>3D Printer</td>
			<td>Ultimaker</td>
			<td>Ultimaker S5</td>
			<td>Used for printing custom fixtures for hydrodynamic testing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Crile-Wood Needle Driver</td>
			<td>Emerald Instruments</td>
			<td>2.0638.15</td>
			<td>Used for suturing ventricle</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Debakey Forceps</td>
			<td>Jarit</td>
			<td>320-110</td>
			<td>Used for dissection and sample preparation (can use multiple if working with an assistant)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol 200 proof</td>
			<td>Decon Labs Inc.</td>
			<td>DSP-MD.43</td>
			<td>Used for fixed tissue storage</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Formalin 10%</td>
			<td>Epredia</td>
			<td>5701</td>
			<td>Used for tissue fixation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gerald Forceps</td>
			<td>Jarit</td>
			<td>285-126</td>
			<td>Used for dissection and sample preparation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass jars</td>
			<td>QAPPDA</td>
			<td>B07QCP54Z3</td>
			<td>Used for tissue storage</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glutaraldehyde 25%</td>
			<td>Electron Microscopy Sciences</td>
			<td>16400</td>
			<td>Used for tissue fixation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HEPES 1 M buffer solution</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>BP299-100</td>
			<td>Used to make glutaraldehyde 0.6%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mayo Scissors</td>
			<td>Jarit</td>
			<td>099-200</td>
			<td>Used for cutting suture</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Metzenbaum Scissors</td>
			<td>Jarit</td>
			<td>099-262</td>
			<td>Used for dissection and sample preparation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>O-ring</td>
			<td>Sterling Seal &#38; Supply Inc.</td>
			<td>AS568-117</td>
			<td>Used as a gasket on the end of the 3D printed fixtures</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polylactic acid resin</td>
			<td>Ultimaker</td>
			<td>1609</td>
			<td>Used for 3D printing fixtures</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polyproplene suture</td>
			<td>Covidien</td>
			<td>VP-762-X</td>
			<td>Used for suturing ventricle, tapered needle</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pulse Duplicator</td>
			<td>BDC Laboratories</td>
			<td>HDTi-6000</td>
			<td>Used for hydrodynamic testing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silk ties</td>
			<td>Covidien</td>
			<td>S-193</td>
			<td>Used for ligating coronary arteries</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tonsil Clamp</td>
			<td>Aesculap</td>
			<td>BH957R</td>
			<td>Used for coronary artery dissection</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zip ties (6 inch)</td>
			<td>Advanced Cable Ties, Inc.</td>
			<td>AL-06-18-9-C</td>
			<td>Used for securing sample to fixtures, 157.14 mm long (6 inches), 2.5 mm wide</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zip ties (8 inch)</td>
			<td>GTSE</td>
			<td>GTSE-20025B.1000</td>
			<td>Used for securing sample to fixtures, 203 mm long (8 inches), 2.5 mm wide</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

an ex vivo porcine model for hydrodynamic testing of experimental aortic valve procedures and novel medical devices

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.

Aortic valve disease represents a significant public health burden, particularly aortic stenosis, which affects 9 million people worldwide1. Strategies to address this disease are currently evolving and include aortic valve repair and aortic valve replacement. In the pediatric population especially, there is a significant incentive to repair rather than replace the valve since currently available prostheses are prone to structural valve degeneration (SVD) and are not growth tolerant, requiring reoperation for re-replacement as the patient grows. Even the Ross procedure, which replaces the diseased aortic valve (AV) with the native pulmonary valve (PV), requires a prosthesis or graft in the pulmonary position that is also subject to SVD and often limited growth tolerance2. New approaches to aortic valve disease are being developed, and there is a need for testing in a biologically relevant context prior to application in a large animal model.
We have developed a method for testing a porcine AV that can provide insights into the function of the valve before and after an investigational procedure or application of a novel medical device. By mounting the porcine AV on a commercially available pulse duplicator machine, we are able to compare the hydrodynamic characteristics that are commonly used in the investigation and ultimately approval of valve prostheses, including regurgitation fraction (RF), effective orifice area (EOA), and mean positive pressure difference (PPD)3,4. The intervention can then be fine-tuned in a biologically relevant context before use in a large animal model, thus limiting the number of animals needed to produce a procedure or prosthesis that can be used in humans. The hearts used for this experiment can be obtained from the local abattoir or waste tissue from other experiments, so it is not necessary to sacrifice an animal solely for the purposes of this experiment.
In our work, we used this method to develop a novel patch material for valve repair and replacement. We tested the hydrodynamic function of a variety of patch materials by performing an aortic valve neocuspidization procedure (Ozaki procedure5,6,7) on porcine AVs and testing them in the pulse duplicator before and after the procedure. This enabled us to fine-tune the material based on its hydrodynamic performance. Thus, this method provides a platform for hydrodynamic testing of experimental procedures and novel medical devices for use on the AV prior to application&#160;in a large animal model.

저자 스포트라이트: 대형 동물 연구에 착수하기 전에 심장 시술 검사의 발전 

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

Limited options exist for testing new cardiac procedures and investigative medical devices before use in a large animal model. Our protocol provides the opportunity to fine-tune such procedures and devices in a biologically and anatomically relevant context prior to embarking on large animal studies. Other techniques for mounting an aortic valve on a pulse duplicator require inserting or fixing a rigid structure to the aortic valve annulus, thus distorting the valve's hydrodynamic properties.Our protocol offers an innovative way to cannulate the LVOT so that all measured hydrodynamic properties are valid. This method is designed to assess the viability of leaflet substitution materials for use as a valve repair patch or prosthesis. It is a pivotal tool for our future research in which we are developing biomimetic polymeric materials for use as durable valve substitutives with native tissue, like mechanical and hydrodynamic properties.

펄스 복제기에서 수집된 대표 데이터에는 역류율(RF), 유효 오리피스 면적(EOA) 및 평균 양압차(PPD)가 포함됩니다. 특히 RF 및 EOA는 인공 판막에 대한 ISO 표준(ISO 5840)에서 사용되며 인공 판막 제품을 조사하는 경우 수집하는 것이 중요합니다. PPD는 판막을 여는 데 필요한 압력에 대한 정보를 제공하며 인공 판막 교체에 대해 논의할 때 일반적으로 참조됩니다 3,4...

Watch this Scientific Journal Video about Advancing Cardiac Procedure Testing Prior to Embarking on Large Animal Studies at JoVE.com

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.

The options for testing new cardiac procedures and investigative medical devices prior to use in an animal model are limited. In this study, we present a ...

대형 동물 모델에 사용하기 전에 새로운 심장 시술 및 조사 의료 기기를 테스트하기 위한 제한된 옵션이 있습니다. 당사의 프로토콜은 대규모 동물 연구에 착수하기 전에 생물학적, 해부학적으로 관련된 맥락에서 이러한 절차와 장치를 미세 조정할 수 있는 기회를 제공합니다. 펄스 복제기에 대동맥 판막을 장착하는 다른 기술은 대동맥 판막 고리에 단단한 구조를 삽입하거나 고정하여 판막의 유체역학적 특성을 왜곡해야 합니다.당사의 프로토콜은 측정된 모든 유체역학적 특성이 유효하도록 LVOT를 캐뉼화하는 혁신적인 방법을 제공합니다. 이 방법은 판막 수리 패치 또는 보철물로 사용하기 위한 소막 대체 재료의 실행 가능성을 평가하기 위해 고안되었습니다. 이는 기계적 및 유체역학적 특성과 같은 천연 조직을 가진 내구성 있는 판막 대체재로 사용하기 위한 생체 모방 고분자 재료를 개발하는 미래 연구를 위한 중추적인 도구입니다.

an-ex-vivo-porcine-model-for-hydrodynamic-testing-experimental-aortic

Research

JoVE Journal

Bioengineering

An Ex Vivo Porcine Model for Hydrodynamic Testing of Experimental Aortic Valve Procedures and Novel Medical Devices

681 조회수.  Columbia University Medical Center. 대형 동물 모델에 사용하기 전에 새로운 심장 시술 및 조사 의료 기기를 테스트하기 위한 제한된 옵션이 있습니다. 당사의 프로토콜은 대규모 동물 연구에 착수하기 전에 생물학적, 해부학적으로 관련된 맥락에서 이러한 절차와 장치를 미세 조정할 수 있는 기회를 제공합니다. 펄스 복제기에 대동맥 판막을 장착하는 다른 기술은 대동맥 판막 고리에 단단한 구조를 삽입하거?...

비디오: 저자 스포트라이트: 대형 동물 연구에 착수하기 전에 심장 시술 검사의 발전 

The options for testing new cardiac procedures and investigative medical devices prior to use in an animal model are limited. In this study, we present a method for mounting a porcine aortic valve in a pulse duplicator to evaluate its hydrodynamic properties. These properties can then be evaluated before and after the procedure under investigation is performed and/or the investigative medical device is applied. Securing the inflow segment presents some difficulty owing to the lack of circumferential myocardium in the left ventricular outflow tract. This method addresses that issue by securing the inflow segment using the anterior leaflet of the mitral valve and then suturing the left ventricular free wall around the inflow fixture. The outflow segment is secured simply by inserting the fixture into an incision in the superior aspect of the aortic arch. We found that specimens had significantly different hydrodynamic properties before and after tissue fixation. This finding induced us to use fresh specimens in our testing and should be considered when using this method. In our work, we used this method to test novel intracardiac patch materials for use in the valvular position by performing an aortic valve neocuspidization procedure (Ozaki procedure) on the mounted porcine aortic valves. These valves were tested before and after the procedure to assess the change in hydrodynamic properties in comparison to the native valve. Herein, we report a platform for hydrodynamic testing of experimental aortic valve procedures that enables comparison with the native valve and between different devices and techniques used for the procedure under investigation.

We present a method for mounting a porcine aortic valve on a pulse duplicator to test its hydrodynamic properties. This method can be used to determine the change in hydrodynamics after the application of an experimental procedure or novel medical device prior to use in a large animal model.

연구

생체공학

Preparation of Left Ventricular Outflow Tract (LVOT) from Porcine Heart for Cannulation 

To begin, collect a fresh porcine cardiac specimen after cardiectomy. Dissect the pulmonary artery off the aorta with Metzenbaum scissors until ventricular tissue is visible. Then, dissect the right and the left coronary arteries, and ligate them using silk ties at their origin from the aortic sinuses without narrowing the sinuses.Transect the coronary arteries distal to the silk ties. Using Metzenbaum scissors, incise the right ventricle between the aorta and the pulmonary artery at the base of the pulmonary valve. Beginning anteriorly, continue the incision circumferentially along the intraventricular septum to remove the right ventricle free wall.Continue the incision posteriorly through the tricuspid valve annulus along the interatrial septum to remove all right atrial tissue. Next, using Metzenbaum scissors, incise the left atrium through the right pulmonary vein ostium parallel to the aorta. Continue this incision towards the anterolateral commissure of the mitral valve.Trim excess left atrium tissue while maintaining the three millimeter cuff of atrial tissue on the aorta and the mitral valve annulus circumferentially. Now, extend the incision onto the left ventricle through the anterolateral commissure of the mitral valve without damaging the anterolateral papillary muscle. Divide the chordae tendineae from the anterolateral papillary muscle to the posterior mitral valve leaflet, preserving attachments to the anterior mitral valve leaflet.Extend the incision to the apex of the heart. Trim excess left ventricle tissue below the papillary muscles, preserving both papillary muscles.

캐뉼레이션을 위한 돼지 심장의 좌심실 유출로(LVOT) 준비 

Mounting a Porcine Aortic Valve on a Pulse Duplicator for Testing Hydrodynamic Properties

After preparing the left ventricular outflow tract, or LVOT, trim any excess lymphatic, connective, or pulmonary artery tissue off the aorta. Using Metzenbaum scissors, incise the superior aspect of the aortic arch from the descending aorta to the left subclavian artery. Continue the incision on the superior aspect of the aortic arch from the left subclavian artery to the brachiocephalic trunk.To cannulate the LVOT, insert the fixture into the LVOT under the anterior leaflet of the mitral valve. Wrap the left ventricle free wall around the fixture and trim excess tissue to maintain a tight wrap around the fixture. Next, remove half the thickness of the left ventricle free wall, starting at the interventricular septum.Trim one centimeter of the tissue off the superior corner of the left ventricle free wall wrap. Place the fixture in the LVOT, so the supporting rod attachment hole is one centimeter behind the left ventricle incision. Using one or two six-inch zip ties, fasten the anterior leaflet of the mitral valve to the fixture positioned between the chordae tendineae of the leaflet.Next, using a taper point needle, suture the cuff of the left atrium tissue on the aorta to the mitral valve annulus. Continue the running stitch onto the left ventricle without tearing the tissue. Using Hegar Dilators, measure the diameter of the aortic valve.Then lift the specimen by grasping the aorta to identify the neutral position of the aorta. Insert the pulse duplicator or PD fixture into the aorta, ensuring the rod attachment holes are aligned with the neutral position of the aorta. Verify the specimen's length by inserting the support rods into the attachment holes.Using one or two six-inch zip ties, secure the PD fixture to the aorta. Then using screws provided with the PD set. Secure the support rods in place.Subsequently, secure the LVOT around the PD fixture using one or two eight-inch zip ties. Place the specimen in the PD and start the hydrodynamic testing. The values for hydrodynamic testing of the native aortic valve were within the normal range with a mean regurgitation fraction of 5.74%Hydrodynamic testing values showed no significant differences between formalin and glutaraldehyde fixed samples.After the Ozaki procedure, the values obtained with the control patch material suggested consistent valve replacement outcomes.