Um Modelo Ex Vivo Porcino para Testes Hidrodinâmicos de Procedimentos Experimentais de Valva Aórtica e Novos Dispositivos Médicos

Summary

Apresentamos um método de montagem de uma valva aórtica porcina em um duplicador de pulso para testar suas propriedades hidrodinâmicas. Este método pode ser usado para determinar a mudança na hidrodinâmica após a aplicação de um procedimento experimental ou novo dispositivo médico antes do uso em um modelo animal de grande porte.

Abstract

As opções para testar novos procedimentos cardíacos e dispositivos médicos investigativos antes do uso em um modelo animal são limitadas. Neste estudo, apresentamos um método de montagem de uma valva aórtica porcina em um duplicador de pulsos para avaliar suas propriedades hidrodinâmicas. Essas propriedades podem então ser avaliadas antes e depois da realização do procedimento sob investigação e/ou da aplicação do dispositivo médico investigativo. A fixação do segmento de entrada apresenta certa dificuldade devido à ausência de miocárdio circunferencial na via de saída do ventrículo esquerdo. Esse método resolve essa questão fixando o segmento de influxo usando a cúspide anterior da valva mitral e, em seguida, suturando a parede livre do ventrículo esquerdo ao redor do dispositivo de influxo. O segmento de saída é fixado simplesmente inserindo o acessório em uma incisão na face superior do arco aórtico. Observamos que os espécimes apresentaram propriedades hidrodinâmicas significativamente diferentes antes e após a fixação tecidual. Esse achado nos induziu a utilizar espécimes frescos em nossos testes e deve ser considerado ao utilizar este método. Em nosso trabalho, usamos esse método para testar novos materiais de remendo intracardíaco para uso na posição valvar, realizando um procedimento de neocuspidização da valva aórtica (procedimento de Ozaki) nas valvas aórticas porcinas montadas. Essas válvulas foram testadas antes e após o procedimento para avaliar a mudança nas propriedades hidrodinâmicas em comparação com a valva nativa. Neste trabalho, relatamos uma plataforma para testes hidrodinâmicos de procedimentos experimentais da valva aórtica que permite a comparação com a valva nativa e entre diferentes dispositivos e técnicas utilizadas para o procedimento sob investigação.

Introduction

A valvopatia aórtica representa um importante ônus para a saúde pública, particularmente a estenose aórtica, que afeta 9 milhões de pessoas em todo o^mundo1. As estratégias para abordar essa doença estão evoluindo atualmente e incluem o reparo da valva aórtica e a troca valvar aórtica. Na população pediátrica, especialmente, há um incentivo significativo para o reparo em vez da substituição da valva, uma vez que as próteses atualmente disponíveis são propensas à degeneração estrutural valvar (DVS) e não são tolerantes ao crescimento, necessitando de reoperação para reposição à medida que o paciente cresce. Mesmo a cirurgia de Ross, que substitui a valva aórtica (AV) doente pela valva pulmonar nativa (VP), requer uma prótese ou enxerto em posição pulmonar, que também está sujeito à DVS e, muitas vezes, à tolerância limitada ao crescimento². Novas abordagens para a doença valvar aórtica estão sendo desenvolvidas, e há necessidade de testes em um contexto biologicamente relevante antes da aplicação em um modelo animal de grande porte.

Desenvolvemos um método para testar um AV suíno que pode fornecer informações sobre a função da válvula antes e depois de um procedimento experimental ou aplicação de um novo dispositivo médico. Ao montar a AV porcina em uma máquina duplicadora de pulsos comercialmente disponível, podemos comparar as características hidrodinâmicas que são comumente usadas na investigação e, finalmente, aprovação de próteses valvares, incluindo fração de regurgitação (FR), área de orifício efetivo (EOA) e diferença de pressão positiva média (PPD)^3,4. A intervenção pode então ser ajustada em um contexto biologicamente relevante antes do uso em um modelo animal de grande porte, limitando assim o número de animais necessários para produzir um procedimento ou prótese que possa ser usada em humanos. Os corações utilizados para este experimento podem ser obtidos do matadouro local ou resíduos de tecidos de outros experimentos, portanto, não é necessário sacrificar um animal apenas para os fins deste experimento.

Em nosso trabalho, usamos este método para desenvolver um novo material de remendo para reparo e substituição valvar. Testamos a função hidrodinâmica de uma variedade de materiais de remendo realizando um procedimento de neocuspidização da valva aórtica (procedimento de Ozaki ^5,6,7) em AVs porcinos e testando-os no duplicador de pulso antes e após o procedimento. Isso nos permitiu ajustar o material com base em seu desempenho hidrodinâmico. Assim, este método fornece uma plataforma para testes hidrodinâmicos de procedimentos experimentais e novos dispositivos médicos para uso na AV antes da aplicação em um modelo animal de grande porte.

Protocol

Todas as pesquisas foram realizadas de acordo com as diretrizes institucionais para o cuidado com os animais. 1. Considerações e preparativos para a experiência Utilizar um duplicador de pulso (DP) adequado para a simulação do débito cardíaco através da AV. O PD precisará ser capaz de acomodar materiais biológicos e ser capaz de ser limpo.Utilizar configurações de DP apropriadas para testar a VA: volume de deslocamento de 70 mL e 70 batimentos por…

Representative Results

Os dados representativos coletados do duplicador de pulso incluem fração de regurgitação (FR), área de orifício efetivo (EOA) e diferença de pressão positiva média (PPD). A RF e EOA, em particular, são usadas nas normas ISO para válvulas protéticas (ISO 5840) e serão importantes para coletar se produtos de válvulas protéticas estiverem sob investigação. O PPD oferece informações sobre quanta pressão é necessária para abrir a válvula e é comumente referenciado quando se discute a substituição de …

Discussion

O método aqui apresentado fornece uma plataforma para testes hidrodinâmicos da AV, a fim de examinar o efeito de um procedimento experimental ou de um novo dispositivo médico. Através da montagem da válvula aórtica nativa em uma máquina duplicadora de pulsos, podemos determinar o efeito do procedimento experimental sobre todos os parâmetros hidrodinâmicos utilizados na investigação e aprovação de novas próteses valvares (ISO 5840). Isso oferece uma oportunidade de ajustar procedimentos e próteses antes do …

Materials

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