החלפת מסתם ריאתי טרנסקטטר מקרדיום אוטולוגי עם סטנט ניטינול הניתן להרחבה עצמית במודל כבשים בוגר
Summary
מחקר זה מדגים את ההיתכנות והבטיחות של פיתוח שסתום ריאתי אוטולוגי להשתלה בתנוחת מסתם הריאה המקומי על ידי שימוש בסטנט ניטינול הניתן להרחבה עצמית במודל כבשים בוגרות. זהו צעד לקראת פיתוח תחליף מסתם ריאתי טרנסקטטר לחולים עם תפקוד לקוי של דרכי היציאה מהחדר הימני.
Abstract
החלפת מסתם ריאתי טרנסקטטר נקבעה כגישה חלופית בת קיימא לחולים הסובלים ממערכת זרימה בחדר ימין או מתפקוד לקוי של מסתם ביו-פרוסטטי, עם תוצאות קליניות מוקדמות ומאוחרות מצוינות. עם זאת, יש לטפל באתגרים קליניים כגון הידרדרות במסתם הלב, חסימה כלילית, אנדוקרדיטיס וסיבוכים אחרים ליישום לכל החיים, במיוחד בחולי ילדים. כדי להקל על פיתוח פתרון לכל החיים לחולים, בוצעה החלפת מסתם ריאתי אוטולוגי טרנסקטטר במודל כבשים בוגר. קרום הלב האוטולוגי נקטף מהכבשים באמצעות מיני-אורקוטומיה אנטרולטרלית שמאלית בהרדמה כללית עם אוורור. קרום הלב הונח על מודל תלת-ממדי של מסתם לב לצורך חיבור צולב לא רעיל למשך יומיים ו-21 שעות. אקוקרדיוגרפיה תוך-לבבית (ICE) ואנגיוגרפיה בוצעו כדי להעריך את המיקום, המורפולוגיה, התפקוד והממדים של המסתם הריאתי המקומי (NPV). לאחר החיתוך, קרום הלב המוצלב נתפר על סטנט ניטינול הניתן להרחבה עצמית והתכווץ למערכת אספקה בעיצוב עצמי. המסתם הריאתי האוטולוגי (APV) הושתל במצב NPV באמצעות צנתור ורידים ג’וגולריים שמאליים. ICE ואנגיוגרפיה חזרו על עצמם כדי להעריך את המיקום, המורפולוגיה, הפונקציה והממדים של ה-APV. APV הושתל בהצלחה בכבשה J. במאמר זה נבחרה כבשה ג’יי כדי לקבל תוצאות מייצגות. APV 30 מ”מ עם סטנט ניטינול הושתל במדויק במצב NPV ללא כל שינוי המודינמי משמעותי. לא הייתה דליפה פראוולוולרית, לא הייתה אי-ספיקה של מסתם ריאתי חדש, או נדידת מסתם ריאתי. מחקר זה הדגים את ההיתכנות והבטיחות, במעקב ארוך שנים, של פיתוח APV להשתלה בתנוחת NPV עם סטנט ניטינול הניתן להרחבה עצמית באמצעות צנתור ורידים ג’וגולרי במודל כבשים בוגרות.
Introduction
Bonhoeffer et al.1 סימנו את תחילת החלפת מסתם הריאתי הטרנסקטטר (TPVR) בשנת 2000 כחידוש מהיר עם התקדמות משמעותית לקראת מזעור סיבוכים ומתן גישה טיפולית חלופית. מאז, השימוש ב- TPVR לטיפול במערכת זרימת החדר הימנית (RVOT) או בתפקוד לקוי של מסתם ביו-פרוסטטי עלה במהירות 2,3. עד כה, מכשירי ה- TPVR הזמינים כיום בשוק סיפקו תוצאות מספקות לטווח ארוך ולטווח הקצר עבור חולים עם תפקוד לקוי של RVOT 4,5,6. יתר על כן, סוגים שונים של מסתמי TPVR, כולל מסתמי לב נטולי תאים ומסתמי לב המונעים על ידי תאי גזע מפותחים ומוערכים, והיתכנותם הוכחה במודלים פרה-קליניים של בעלי חיים גדולים 7,8. שחזור מסתם אבי העורקים באמצעות קרום הלב האוטולוגי דווח לראשונה על ידי ד”ר דוראן, שעבורו שלוש בליטות רצופות בגדלים שונים שימשו כתבניות להנחיית עיצוב קרום הלב בהתאם לממדי האנולוס של אבי העורקים, עם שיעור הישרדות של 84.53% במעקב של 60 חודשים9. הליך אוזאקי, שנחשב להליך תיקון מסתמים ולא להליך החלפת מסתם, כולל החלפת עלוני מסתם אבי העורקים עם קרום הלב האוטולוגי שטופל בגלוטרלדהיד; עם זאת, בהשוואה להליך של ד”ר דוראן, הוא השתפר משמעותית במדידת המסתם החולה עם תבנית לחיתוך קרום הלב הקבוע10 ותוצאות משביעות רצון הושגו לא רק מהמקרים הבוגרים אלא גם ממקרי ילדים11. נכון לעכשיו, רק הליך רוס יכול לספק תחליף מסתם חי לחולה שיש לו מסתם אבי העורקים החולה עם יתרונות ברורים במונחים של הימנעות נוגדי קרישה לטווח ארוך, פוטנציאל גדילה, וסיכון נמוך של אנדוקרדיטיס12. אבל התערבויות חוזרות עשויות להידרש עבור autograft ריאתי וחדר ימין לצינור עורק ריאתי לאחר הליך כירורגי מורכב כזה.
המסתמים הביו-פרוסטטיים הנוכחיים הזמינים לשימוש קליני מתפרקים באופן בלתי נמנע עם הזמן עקב תגובות השתל לעומת המארח לרקמות החזיר או הבקר הקסנוגניות13. הסתיידות, השפלה וחוסר יכולת הקשורים למסתמים עלולים לחייב התערבויות חוזרות ונשנות לאחר מספר שנים, במיוחד בחולים צעירים שיצטרכו לעבור תחליפי מסתם ריאתי מרובים במהלך חייהם בשל היעדר גדילה של המסתמים, תכונה הטבועה בחומרים ביו-פרוסטטיים נוכחיים14. יתר על כן, לשסתומי ה-TPVR הזמינים כיום, שאינם מתחדשים במהותם, יש מגבלות עיקריות כגון סיבוכים טרומבואמבוליים ודימומים, כמו גם עמידות מוגבלת עקב שיפוץ רקמות שליליות, מה שעלול להוביל לנסיגת עלון ולתפקוד לקוי אוניברסלישל הוולבולרי 15,16.
ההשערה היא שפיתוח שסתום ריאתי אוטולוגי דמוי-יליד (APV) המורכב על סטנט ניטינול הניתן להרחבה עצמית עבור TPVR עם המאפיינים של תיקון עצמי, התחדשות ויכולת גדילה יבטיח ביצועים פיזיולוגיים ופונקציונליות ארוכת טווח. והצלבה הלא רעילה שטופלה קרום הלב האוטולוגי יכולה להתעורר מהליכי הקציר והייצור. לשם כך, ניסוי פרה-קליני זה נערך כדי להשתיל מסתם ריאתי אוטולוגי סטנט במודל כבשים בוגרות במטרה לפתח תחליפים וולולריים התערבותיים אידיאליים ומתודולוגיה פרוצדורלית בסיכון נמוך כדי לשפר את הטיפול בטרנסקטטר של תפקוד לקוי של RVOT. במאמר זה, כבשה J נבחרה כדי להמחיש את הליך ה- TPVR המקיף הכולל כריתת קרום הלב והשתלת ורידים טרנס-ג’וגולריים של מסתם לב אוטולוגי.
Protocol
Representative Results
Discussion
מחקר זה מייצג צעד חשוב קדימה בפיתוח שסתום ריאתי חי עבור TPVR. במודל של כבשה בוגרת, השיטה הצליחה להראות כי ניתן להשתיל APV שמקורו בקרום הלב של הכבשה עצמה עם סטנט ניטינול הניתן להרחבה עצמית באמצעות צנתור ורידים ג’וגולריים. בכבשה J, מסתם הריאה האוטולוגי הסטנט הוטולוגי הושתל בהצלחה בתנוחה הרי?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
אנו מביעים את הערכתנו מקרב לב לכל מי שתרם לעבודה זו, הן בעבר והן בהווה. עבודה זו נתמכה על ידי מענקים מהמשרד הפדרלי הגרמני לענייני כלכלה ואנרגיה, EXIST – העברת מחקר (03EFIBE103). Yimeng Hao נתמך על ידי מועצת המלגות של סין (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).
