Transkatheter-Pulmonalklappenersatz aus autologem Perikard mit einem selbstexpandierenden Nitinol-Stent in einem erwachsenen Schafmodell
Summary
Diese Studie zeigt die Machbarkeit und Sicherheit der Entwicklung einer autologen Pulmonalklappe für die Implantation an der nativen Pulmonalklappenposition unter Verwendung eines selbstexpandierbaren Nitinol-Stents in einem erwachsenen Schafmodell. Dies ist ein Schritt zur Entwicklung eines Transkatheter-Pulmonalklappenersatzes für Patienten mit Dysfunktion des rechtsventrikulären Ausflusstraktes.
Abstract
Der Transkatheter-Pulmonalklappenersatz hat sich als praktikabler alternativer Ansatz für Patienten mit rechtsventrikulärem Ausflusstrakt oder bioprothetischer Klappenfunktionsstörung mit ausgezeichneten frühen und späten klinischen Ergebnissen etabliert. Klinische Herausforderungen wie Verschlechterung der Herzklappe mit Stented, Koronarverschluss, Endokarditis und andere Komplikationen müssen jedoch für die lebenslange Anwendung angegangen werden, insbesondere bei pädiatrischen Patienten. Um die Entwicklung einer lebenslangen Lösung für Patienten zu erleichtern, wurde der autologe Pulmonalklappenersatz des Transkatheters in einem erwachsenen Schafmodell durchgeführt. Das autologe Perikard wurde von den Schafen über die linksanterolaterale Minithorakotomie unter Vollnarkose mit Beatmung geerntet. Das Perikard wurde für 2 Tage und 21 Stunden auf ein 3D-formendes Herzklappenmodell zur ungiftigen Vernetzung gelegt. Intrakardiale Echokardiographie (ICE) und Angiographie wurden durchgeführt, um die Position, Morphologie, Funktion und Abmessungen der nativen Pulmonalklappe (NPV) zu beurteilen. Nach dem Trimmen wurde das vernetzte Perikard auf einen selbstexpandierbaren Nitinol-Stent genäht und in ein selbst entwickeltes Abgabesystem gecrimpt. Die autologe Pulmonalklappe (APV) wurde an der NPV-Position mittels Linksjugularvenenkatheterisierung implantiert. ICE und Angiographie wurden wiederholt, um die Position, Morphologie, Funktion und Abmessungen des APV zu bewerten. Ein APV wurde erfolgreich in Schaf J implantiert. In dieser Arbeit wurde Schaf J ausgewählt, um repräsentative Ergebnisse zu erzielen. Ein 30-mm-APV mit einem Nitinol-Stent wurde ohne signifikante hämodynamische Veränderung genau an der NPV-Position implantiert. Es gab kein paravalvuläres Leck, keine neue Pulmonalklappeninsuffizienz oder Stent-Pulmonalklappenmigration. Diese Studie zeigte die Machbarkeit und Sicherheit in einem langfristigen Follow-up der Entwicklung eines APV für die Implantation an der NPV-Position mit einem selbstexpandierbaren Nitinol-Stent über die Halsvenenkatheterisierung in einem erwachsenen Schafmodell.
Introduction
Bonhoeffer et al.1 markierten den Beginn des Transkatheter-Pulmonalklappenersatzes (TPVR) im Jahr 2000 als eine schnelle Innovation mit signifikanten Fortschritten bei der Minimierung von Komplikationen und der Bereitstellung eines alternativen therapeutischen Ansatzes. Seitdem hat die Verwendung von TPVR zur Behandlung des rechtsventrikulären Ausflusstraktes (RVOT) oder der bioprothetischen Klappendysfunktion rapide zugenommen 2,3. Bis heute haben die derzeit auf dem Markt erhältlichen TPVR-Geräte zufriedenstellende Langzeit- und Kurzzeitergebnisse für Patienten mit RVOT-Dysfunktion geliefert 4,5,6. Darüber hinaus werden verschiedene Arten von TPVR-Klappen, einschließlich dezellularisierter Herzklappen und stammzellgetriebener Herzklappen, entwickelt und bewertet, und ihre Machbarkeit wurde in präklinischen Großtiermodellennachgewiesen 7,8. Die Aortenklappenrekonstruktion mit einem autologen Perikard wurde zuerst von Dr. Duran berichtet, für die drei aufeinanderfolgende Ausbuchtungen unterschiedlicher Größe als Vorlagen verwendet wurden, um die Formgebung des Perikards entsprechend den Abmessungen des Aortenrings zu steuern, mit einer Überlebensrate von 84,53% bei der Nachbeobachtung von 60 Monaten9. Das Ozaki-Verfahren, das eher als Ventilreparaturverfahren als als Ventilersatzverfahren betrachtet wird, beinhaltet das Ersetzen von Aortenklappenblättern durch das mit Glutaraldehyd behandelte autologe Perikard; Im Vergleich zu Dr. Durans Verfahren verbesserte es sich jedoch signifikant bei der Messung des erkrankten Ventils mit einer Vorlage zum Schneiden von festem Perikard10 und zufriedenstellende Ergebnisse wurden nicht nur bei den erwachsenen, sondern auch bei pädiatrischen Fällen11 erzielt. Derzeit kann nur das Ross-Verfahren einen lebenden Klappenersatz für den Patienten mit einer erkrankten Aortenklappe mit offensichtlichen Vorteilen in Bezug auf die Vermeidung einer langfristigen Antikoagulation, des Wachstumspotenzials und des geringen Risikos einer Endokarditisbieten 12. Aber Re-Interventionen können für das pulmonale Autotransplantat und den rechten Ventrikel zu Lungenarterie-Conduit nach einem so komplexen chirurgischen Eingriff erforderlich sein.
Die derzeitigen bioprothetischen Klappen, die für den klinischen Einsatz zur Verfügung stehen, werden im Laufe der Zeit aufgrund von Graft-versus-Host-Reaktionen auf das xenogene Schweine- oder Rindergewebe unweigerlich abgebaut13. Klappenbedingte Verkalkung, Abbau und Insuffizienz könnten nach mehreren Jahren wiederholte Eingriffe erforderlich machen, insbesondere bei jungen Patienten, die sich in ihrem Leben aufgrund des mangelnden Wachstums der Klappen einem multiplen Pulmonalklappenersatz unterziehen müssten, eine Eigenschaft, die den derzeitigen bioprothetischen Materialieninnewohnt 14. Darüber hinaus weisen die derzeit verfügbaren, im Wesentlichen nicht regenerativen TPVR-Ventile große Einschränkungen wie thromboembolische und blutende Komplikationen sowie eine begrenzte Haltbarkeit aufgrund eines nachteiligen Gewebeumbaus auf, der zu einer Retraktion der Packungsbeilage und einer universellen Klappenfunktionsstörung führen könnte15,16.
Es wird die Hypothese aufgestellt, dass die Entwicklung einer nativen autologen Pulmonalklappe (APV), die auf einem selbstexpandierenden Nitinol-Stent für TPVR mit den Eigenschaften Selbstreparatur, Regeneration und Wachstumskapazität montiert ist, die physiologische Leistung und langfristige Funktionalität sicherstellen würde. Und das mit dem ungiftigen Vernetzer behandelte autologe Perikard kann aus den Ernte- und Herstellungsverfahren erwachen. Zu diesem Zweck wurde diese präklinische Studie durchgeführt, um eine autologe Pulmonalklappe mit Stented in ein erwachsenes Schafmodell zu implantieren, mit dem Ziel, ideale interventionelle Klappenersatzstoffe und eine risikoarme Verfahrensmethodik zur Verbesserung der Transkathetertherapie von RVOT-Dysfunktion zu entwickeln. In dieser Arbeit wurde Schaf J ausgewählt, um das umfassende TPVR-Verfahren einschließlich Perikardiektomie und transjugulärer Venenimplantation einer autologen Herzklappe zu veranschaulichen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Diese Studie stellt einen wichtigen Schritt vorwärts bei der Entwicklung einer lebenden Pulmonalklappe für TPVR dar. In einem erwachsenen Schafmodell konnte die Methode zeigen, dass ein aus dem schafeigenen Perikard abgeleiteter APV mittels Jugularvenenkatheterisierung mit einem selbstexpandierbaren Nitinol-Stent implantiert werden kann. Bei Schaf J wurde die autologe Pulmonalklappe mit einem selbst entwickelten Universalabgabesystem erfolgreich in die richtige Lungenposition implantiert. Nach der Implantation…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Wir danken allen, die zu dieser Arbeit beigetragen haben, sowohl den ehemaligen als auch den derzeitigen Mitgliedern. Diese Arbeit wurde durch Zuschüsse des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie, EXIST – Transfer of Research (03EFIBE103), unterstützt. Yimeng Hao wird vom China Scholarship Council (CSC: 202008450028) unterstützt.
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
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