استبدال الصمام الرئوي عبر القسطرة من التامور الذاتي بدعامة نيتينول ذاتية التوسع في نموذج الأغنام البالغة
Summary
توضح هذه الدراسة جدوى وسلامة تطوير صمام رئوي ذاتي للزرع في موضع الصمام الرئوي الأصلي باستخدام دعامة نيتينول قابلة للتوسيع ذاتيا في نموذج الأغنام البالغة. هذه خطوة نحو تطوير استبدال الصمام الرئوي عبر القسطرة للمرضى الذين يعانون من خلل في مجرى تدفق البطين الأيمن.
Abstract
تم تأسيس استبدال الصمام الرئوي عبر القسطرة كنهج بديل قابل للتطبيق للمرضى الذين يعانون من مجرى تدفق البطين الأيمن أو خلل الصمام الاصطناعي الحيوي ، مع نتائج سريرية مبكرة ومتأخرة ممتازة. ومع ذلك ، يجب معالجة التحديات السريرية مثل تدهور صمام القلب الدعامات ، وانسداد الشريان التاجي ، والتهاب الشغاف ، وغيرها من المضاعفات للتطبيق مدى الحياة ، وخاصة في المرضى الأطفال. لتسهيل تطوير حل مدى الحياة للمرضى ، تم إجراء استبدال الصمام الرئوي الذاتي عبر القسطرة في نموذج الأغنام البالغة. تم حصاد التامور الذاتي من الأغنام عن طريق بضع الصدر المصغر الأمامي الأيسر تحت التخدير العام مع التهوية. تم وضع التامور على نموذج صمام القلب 3D تشكيل للربط المتبادل غير سامة لمدة يومين و 21 ساعة. تم إجراء تخطيط صدى القلب داخل القلب (ICE) وتصوير الأوعية لتقييم موضع الصمام الرئوي الأصلي (NPV) ومورفولوجيا ووظيفته وأبعاده. بعد التشذيب ، تم خياطة التامور المتقاطع على دعامة Nitinol قابلة للتوسيع ذاتيا وتجعيدها في نظام توصيل مصمم ذاتيا. تم زرع الصمام الرئوي الذاتي (APV) في موضع NPV عن طريق قسطرة الوريد الوداجي الأيسر. تم تكرار ICE وتصوير الأوعية لتقييم موضع APV ومورفولوجيا ووظيفته وأبعاده. تم زرع APV بنجاح في الأغنام J. في هذه الورقة ، تم اختيار الأغنام J للحصول على نتائج تمثيلية. تم زرع APV 30 مم مع دعامة Nitinol بدقة في موضع NPV دون أي تغيير كبير في ديناميكية الدم. لم يكن هناك تسرب للصمام الرئوي، أو عدم وجود قصور جديد في الصمام الرئوي، أو هجرة صمام رئوي بدعامات. أظهرت هذه الدراسة جدوى وسلامة تطوير APV للزرع في موضع NPV مع دعامة Nitinol قابلة للتوسيع ذاتيا عن طريق قسطرة الوريد الوداجي في نموذج الأغنام البالغة.
Introduction
شهد Bonhoeffer et al.1 بداية استبدال الصمام الرئوي عبر القسطرة (TPVR) في عام 2000 كابتكار سريع مع تقدم كبير نحو تقليل المضاعفات وتوفير نهج علاجي بديل. منذ ذلك الحين ، زاد استخدام TPVR لعلاج مجرى التدفق البطيني الأيمن (RVOT) أو خلل الصمام الاصطناعي الحيوي بسرعة 2,3. حتى الآن ، قدمت أجهزة TPVR المتوفرة حاليا في السوق نتائج مرضية على المدى الطويل والقصير للمرضى الذين يعانون من خلل RVOT 4,5,6. علاوة على ذلك ، يتم تطوير وتقييم أنواع مختلفة من صمامات TPVR بما في ذلك صمامات القلب المنزوعة الخلايا وصمامات القلب التي تحركها الخلايا الجذعية ، وقد تم إثبات جدواها في النماذج الحيوانية الكبيرة قبل السريرية 7,8. تم الإبلاغ عن إعادة بناء الصمام الأبهري باستخدام التامور الذاتي لأول مرة من قبل الدكتور دوران ، حيث تم استخدام ثلاثة انتفاخات متتالية بأحجام مختلفة كقوالب لتوجيه تشكيل التامور وفقا لأبعاد حلقة الأبهر ، مع معدل البقاء على قيد الحياة 84.53 ٪ في متابعة 60 شهرا9. يتضمن إجراء أوزاكي ، الذي يعتبر إجراء لإصلاح الصمام بدلا من إجراء استبدال الصمام ، استبدال وريقات الصمام الأبهري بالتامور الذاتي المعالج بالغوتارالدهيد. ومع ذلك ، عند مقارنته بإجراء الدكتور دوران ، فقد تحسن بشكل كبير في قياس الصمام المصاب باستخدام قالب لقطع التامورالثابت 10 ولم يتم تحقيق نتائج مرضية فقط من حالات البالغين ولكن أيضا من حالات الأطفال11. حاليا ، يمكن أن يوفر إجراء روس فقط بديلا للصمام الحي للمريض الذي يعاني من صمام أبهري مريض مع مزايا واضحة من حيث تجنب مضادات التخثر على المدى الطويل ، وإمكانات النمو ، وانخفاض خطر الإصابة بالتهاب الشغاف12. ولكن قد تكون هناك حاجة إلى إعادة التدخل للطعم الذاتي الرئوي والبطين الأيمن إلى قناة الشريان الرئوي بعد مثل هذا الإجراء الجراحي المعقد.
الصمامات الاصطناعية الحيوية الحالية المتاحة للاستخدام السريري تتحلل حتما بمرور الوقت بسبب تفاعلات الكسب غير المشروع مقابل المضيف للخنازير أو الأنسجة البقرية13. يمكن أن يتطلب التكلس المرتبط بالصمام وتدهوره وقصوره تدخلات متكررة بعد عدة سنوات ، خاصة في المرضى الصغار الذين سيحتاجون إلى الخضوع لعمليات استبدال متعددة للصمام الرئوي في حياتهم بسبب نقص نمو الصمامات ، وهي خاصية متأصلة في المواد الاصطناعية الحيوية الحالية14. علاوة على ذلك ، فإن صمامات TPVR المتاحة حاليا ، وغير المتجددة بشكل أساسي ، لها قيود كبيرة مثل مضاعفات الانصمام الخثاري والنزيف ، بالإضافة إلى المتانة المحدودة بسبب إعادة تشكيل الأنسجة الضارة التي يمكن أن تؤدي إلى تراجع النشرة وخلل الصمامات العالمي15,16.
من المفترض أن تطوير صمام رئوي ذاتي يشبه الصمام الأصلي (APV) مثبت على دعامة Nitinol قابلة للتوسيع ذاتيا ل TPVR مع خصائص الإصلاح الذاتي والتجديد والقدرة على النمو من شأنه أن يضمن الأداء الفسيولوجي والوظائف طويلة الأجل. ويمكن للتامور الذاتي غير السام المعالج بالوصلة المتقاطعة أن يستيقظ من إجراءات الحصاد والتصنيع. وتحقيقا لهذه الغاية، أجريت هذه التجربة قبل السريرية لزرع صمام رئوي ذاتي الدعامات في نموذج الأغنام البالغة بهدف تطوير بدائل صمامات تدخلية مثالية ومنهجية إجرائية منخفضة المخاطر لتحسين العلاج عبر القسطرة لخلل RVOT. في هذه الورقة ، تم اختيار الأغنام J لتوضيح إجراء TPVR الشامل بما في ذلك استئصال التامور وزرع الوريد الوداجي عبر صمام القلب الذاتي.
Protocol
Representative Results
Discussion
تمثل هذه الدراسة خطوة مهمة إلى الأمام في تطوير صمام رئوي حي ل TPVR. في نموذج الأغنام البالغة ، تمكنت الطريقة من إظهار أن APV المشتق من التامور الخاص بالأغنام يمكن زرعه بدعامة Nitinol قابلة للتوسيع ذاتيا عن طريق قسطرة الوريد الوداجي. في الأغنام J ، تم زرع الصمام الرئوي الذاتي الدعامات بنجاح في …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ونعرب عن خالص تقديرنا لجميع الذين ساهموا في هذا العمل، سواء الأعضاء السابقين أو الحاليين. تم دعم هذا العمل من خلال منح من الوزارة الاتحادية الألمانية للشؤون الاقتصادية والطاقة ، EXIST- نقل البحوث (03EFIBE103). يتم دعم Yimeng Hao من قبل مجلس المنح الدراسية الصيني (CSC: 202008450028).
Materials
| 10 % Magnesium | Inresa Arzneimittel GmbH | PZN: 00091126 | 0.02 mol/ L, 10X10 ml |
| 10 Fr Ultrasound catheter | Siemens Healthcare GmbH | SKU 10043342RH | ACUSON AcuNav™ ultrasound catheter |
| 3D Slicer | Slicer | Slicer 4.13.0-2021-08-13 | Software: 3D Slicer image computing platform |
| Adobe Illustrator | Adobe | Adobe Illustrator 2021 | Software |
| Amiodarone | Sanofi-Aventis Deutschland GmbH | PZN: 4599382 | 3- 5 mg/ kg, 150 mg/ 3 ml |
| Amplatz ultra-stiff guidewire | COOK MEDICAL LLC, USA | Reference Part Number:THSF-35-145-AUS | 0.035 inch, 145 cm |
| Anesthetic device platform | Drägerwerk AG & Co. KGaA | 8621500 | Dräger Atlan A350 |
| ARROW Berman Angiographic Balloon Catheter | Teleflex Medical Europe Ltd | LOT: 16F16M0070 | 5Fr, 80cm (X) |
| Butorphanol | Richter Pharma AG | Vnr531943 | 0.4mg/kg |
| C-Arm | BV Pulsera, Philips Heathcare, Eindhoven, The Netherlands | CAN/CSA-C22.2 NO.601.1-M90 | Medical electral wquipment |
| Crimping tool | Edwards Lifesciences, Irvine, CA, USA | 9600CR | Crimper |
| CT | Siemens Healthcare GmbH | − | CT platform |
| Dilator | Edwards Lifesciences, Irvine, CA, USA | 9100DKSA | 14- 22 Fr |
| Ethicon Suture | Ethicon | LOT:MKH259 | 4- 0 smooth monophilic thread, non-resorbable |
| Ethicon Suture | Ethicon | LOT:DEE274 | 3-0, 45 cm |
| Fast cath hemostasis introducer | ST. JUDE MEDICAL Minnetonka MN | LOT Number: 3458297 | 11 Fr |
| Fentanyl | Janssen-Cilag Pharma GmbH | DE/H/1047/001-002 | 0.01mg/kg |
| Fragmin | Pfizer Pharma GmbH, Berlin, Germany | PZN: 5746520 | Dalteparin 5000 IU/ d |
| Functional screen | BV Pulsera, Philips Heathcare, Eindhoven, The Netherlands | System ID: 44350921 | Medical electral wquipment |
| Glycopyrroniumbromid | Accord Healthcare B.V | PZN11649123 | 0.011mg/kg |
| Guide Wire M | TERUMO COPORATION JAPAN | REF*GA35183M | 0.89 mm, 180 cm |
| Hemochron Celite ACT | International Technidyne Corporation, Edison, USA | NJ 08820-2419 | ACT |
| Heparin | Merckle GmbH | PZN: 3190573 | Heparin-Natrium 5.000 I.E./0,2 ml |
| Hydroxyethyl starch (Haes-steril 10 %) | Fresenius Kabi Deutschland GmbH | ATC Code: B05A | 500 ml, 30 ml/h |
| Imeron 400 MCT | Bracco Imaging | PZN00229978 | 2.0–2.5 ml/kg, Contrast agent |
| Isoflurane | CP-Pharma Handelsges. GmbH | ATCvet Code: QN01AB06 | 250 ml, MAC: 1 % |
| Jonosteril Infusionslösung | Fresenius Kabi Deutschland GmbH | PZN: 541612 | 1000 ml |
| Ketamine | Actavis Group PTC EHF | ART.-Nr. 799-762 | 2–5 mg/kg/h |
| Meloxicam | Boehringer Ingelheim Vetmedica GmbH | M21020A-09 | 20 mg/ mL, 50 ml |
| Midazolam | Hameln pharma plus GMBH | MIDAZ50100 | 0.4mg/kg |
| MRI | Philips Healthcare | − | Ingenia Elition X, 3.0T |
| Natriumchloride (NaCl) | B. Braun Melsungen AG | PZN /EAN:04499344 / 4030539077361 | 0.9 %, 500 ml |
| Pigtail catheter | Cordis, Miami Lakes, FL, USA | REF: 533-534A | 5.2 Fr 145 °, 110 cm |
| Propofol | B. Braun Melsungen AG | PZN 11164495 | 20mg/ml, 1–2.5 mg/kg |
| Propofol | B. Braun Melsungen AG | PZN 11164443 | 10mg/ml, 2.5–8.0 mg/kg/h |
| Safety IV Catheter with Injection port | B. Braun Melsungen AG | LOT: 20D03G8346 | 18 G Catheter with Injection port |
| Sulbactam- ampicillin | Pfizer Pharma GmbH, Berlin, Germany | PZN: 4843132 | 3 g, 2.000 mg/ 1.000 mg |
| Sulbactam/ ampicillin | Instituto Biochimico Italiano G Lorenzini S.p.A. – Via Fossignano 2, Aprilia (LT) – Italien | ATC Code: J01CR01 | 20 mg/kg, 2 g/1 g |
| Surgical Blade | Brinkmann Medical ein Unternehmen der Dr. Junghans Medical GmbH | PZN: 354844 | 15 # |
| Surgical Blade | Brinkmann Medical ein Unternehmen der Dr. Junghans Medical GmbH | PZN: 354844 | 11 # |
| Suture | Johnson & Johnson | Hersteller Artikel Nr. EH7284H | 5-0 polypropylene |
References
- Bonhoeffer, P., et al. Percutaneous replacement of pulmonary valve in a right-ventricle to pulmonary-artery prosthetic conduit with valve dysfunction. Lancet. 356 (9239), 1403-1405 (2000).
- Georgiev, S., et al. Munich comparative study: Prospective long-term outcome of the transcatheter melody valve versus surgical pulmonary bioprosthesis with up to 12 years of follow-up. Circulation. Cardiovascualar Interventions. 13 (7), 008963 (2020).
- Plessis, J., et al. Edwards SAPIEN transcatheter pulmonary valve implantation: Results from a French registry. JACC. Cardiovascular Interventions. 11 (19), 1909-1916 (2018).
- Bergersen, L., et al. Harmony feasibility trial: Acute and short-term outcomes with a self-expanding transcatheter pulmonary valve. JACC. Cardiovascular Interventions. 10 (17), 1763-1773 (2017).
- Cabalka, A. K., et al. Transcatheter pulmonary valve replacement using the melody valve for treatment of dysfunctional surgical bioprostheses: A multicenter study. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 155 (4), 1712-1724 (2018).
- Shahanavaz, S., et al. Transcatheter pulmonary valve replacement with the sapien prosthesis. Journal of the American College of Cardiology. 76 (24), 2847-2858 (2020).
- Motta, S. E., et al. Human cell-derived tissue-engineered heart valve with integrated Valsalva sinuses: towards native-like transcatheter pulmonary valve replacements. NPJ Regenerative Medicine. 4, 14 (2019).
- Uiterwijk, M., Vis, A., de Brouwer, I., van Urk, D., Kluin, J. A systematic evaluation on reporting quality of modern studies on pulmonary heart valve implantation in large animals. Interactive Cardiovascular Thoracic Surgery. 31 (4), 437-445 (2020).
- Duran, C. M., Gallo, R., Kumar, N. Aortic valve replacement with autologous pericardium: surgical technique. Journal of Cardiac Surgery. 10 (1), 1-9 (1995).
- Sá, M., et al. Aortic valve neocuspidization with glutaraldehyde-treated autologous pericardium (Ozaki Procedure) – A promising surgical technique. Brazilian Journal of Cardiovascular Surgery. 34 (5), 610-614 (2019).
- Karamlou, T., Pettersson, G., Nigro, J. J. Commentary: A pediatric perspective on the Ozaki procedure. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 161 (5), 1582-1583 (2021).
- Mazine, A., et al. Ross procedure in adults for cardiologists and cardiac surgeons: JACC state-of-the-art review. Journal of the American College of Cardiology. 72 (22), 2761-2777 (2018).
- Kwak, J. G., et al. Long-term durability of bioprosthetic valves in pulmonary position: Pericardial versus porcine valves. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 160 (2), 476-484 (2020).
- Ou-Yang, W. B., et al. Multicenter comparison of percutaneous and surgical pulmonary valve replacement in large RVOT. The Annals of Thoracic Surgery. 110 (3), 980-987 (2020).
- Reimer, J., et al. Implantation of a tissue-engineered tubular heart valve in growing lambs. Annals of Biomedical Engineering. 45 (2), 439-451 (2017).
- Schmitt, B., et al. Percutaneous pulmonary valve replacement using completely tissue-engineered off-the-shelf heart valves: six-month in vivo functionality and matrix remodelling in sheep. EuroIntervention. 12 (1), 62-70 (2016).
- Whiteside, W., et al. The utility of intracardiac echocardiography following melody transcatheter pulmonary valve implantation. Pediatric Cardiology. 36 (8), 1754-1760 (2015).
- Lancellotti, P., et al. Recommendations for the echocardiographic assessment of native valvular regurgitation: an executive summary from the European Association of Cardiovascular Imaging. European Heart Journal. Cardiovascular Imaging. 14 (7), 611-644 (2013).
- Kuang, D., Lei, Y., Yang, L., Wang, Y. Preclinical study of a self-expanding pulmonary valve for the treatment of pulmonary valve disease. Regenerative Biomaterials. 7 (6), 609-618 (2020).
- Arboleda Salazar, R., et al. Anesthesia for percutaneous pulmonary valve implantation: A case series. Anesthesia and Analgesia. 127 (1), 39-45 (2018).
- Cho, S. K. S., et al. Feasibility of ventricular volumetry by cardiovascular MRI to assess cardiac function in the fetal sheep. The Journal of Physiology. 598 (13), 2557-2573 (2020).
- Sun, X., et al. Four-dimensional computed tomography-guided valve sizing for transcatheter pulmonary valve replacement. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (179), e63367 (2022).
- Knirsch, W., et al. Establishing a pre-clinical growing animal model to test a tissue engineered valved pulmonary conduit. Journal of Thoracic Disease. 12 (3), 1070-1078 (2020).
- Zhang, X., et al. Tissue engineered transcatheter pulmonary valved stent implantation: current state and future prospect. International Journal of Molecular Sciences. 23 (2), 723 (2022).
- Al Hussein, H., et al. Challenges in perioperative animal care for orthotopic implantation of tissue-engineered pulmonary valves in the ovine model. Tissue Engineering and Regenerative Medicine. 17 (6), 847-862 (2020).
- Emmert, M. Y., et al. Computational modeling guides tissue-engineered heart valve design for long-term in vivo performance in a translational sheep model. Science Translational Medicine. 10 (440), (2018).
- Schmidt, D., et al. Minimally-invasive implantation of living tissue engineered heart valves: . a comprehensive approach from autologous vascular cells to stem cells. Journal of the American College of Cardiology. 56 (6), 510-520 (2010).
