Yetişkin Bir Koyun Modelinde Otolog Perikarddan Transkateter Pulmoner Kapak Replasmanı
Summary
Bu çalışma, yetişkin bir koyun modelinde kendiliğinden genişleyen bir Nitinol stent kullanılarak doğal pulmoner kapak pozisyonunda implantasyon için otolog bir pulmoner kapak geliştirilmesinin fizibilitesini ve güvenliğini göstermektedir. Bu, sağ ventrikül çıkış yolu disfonksiyonu olan hastalarda transkateter pulmoner kapak replasmanı geliştirmeye yönelik bir adımdır.
Abstract
Transkateter pulmoner kapak replasmanı, sağ ventrikül çıkış yolu veya biyoprotez kapak disfonksiyonu olan ve mükemmel erken ve geç klinik sonuçları olan hastalar için uygulanabilir bir alternatif yaklaşım olarak kurulmuştur. Bununla birlikte, özellikle pediatrik hastalarda stent kalp kapağı bozulması, koroner oklüzyon, endokardit ve diğer komplikasyonlar gibi klinik zorluklar yaşam boyu uygulama için ele alınmalıdır. Hastalar için yaşam boyu sürecek bir çözümün geliştirilmesini kolaylaştırmak için, yetişkin bir koyun modelinde transkateter otolog pulmoner kapak replasmanı yapıldı. Otolog perikard, ventilasyon ile genel anestezi altında sol anterolateral minitorakotomi ile koyunlardan toplandı. Perikard, 2 gün ve 21 saat boyunca toksik olmayan çapraz bağlama için 3D şekillendirici kalp kapağı modeline yerleştirildi. İntrakardiyak ekokardiyografi (ICE) ve anjiyografi, doğal pulmoner kapağın (NPV) pozisyonunu, morfolojisini, fonksiyonunu ve boyutlarını değerlendirmek için yapıldı. Kırpmadan sonra, çapraz bağlı perikard, kendiliğinden genişleyen bir Nitinol stent üzerine dikildi ve kendi kendine tasarlanmış bir dağıtım sistemine kıvrıldı. Otolog pulmoner kapak (APV) sol juguler ven kateterizasyonu ile NPV pozisyonunda implante edildi. APV’nin pozisyonunu, morfolojisini, fonksiyonunu ve boyutlarını değerlendirmek için ICE ve anjiyografi tekrarlandı. Bir APV koyun J’ye başarıyla implante edildi. Bu yazıda temsili sonuçlar elde etmek için koyun J seçilmiştir. Nitinol stentli 30 mm’lik bir APV, önemli bir hemodinamik değişiklik olmaksızın NPV pozisyonuna doğru bir şekilde implante edildi. Paravalvüler kaçak, yeni pulmoner kapak yetmezliği veya stent pulmoner kapak migrasyonu yoktu. Bu çalışma, yetişkin bir koyun modelinde juguler ven kateterizasyonu yoluyla kendiliğinden genişleyen bir Nitinol stent ile NPV pozisyonunda implantasyon için bir APV geliştirilmesinin fizibilitesini ve güvenliğini uzun süreli bir takipte göstermiştir.
Introduction
Bonhoeffer ve ark.1, 2000 yılında transkateter pulmoner kapak replasmanının (TPVR) başlangıcını, komplikasyonları en aza indirmeye ve alternatif bir terapötik yaklaşım sağlamaya yönelik önemli ilerlemelerle hızlı bir yenilik olarak işaretlemiştir. O zamandan beri, sağ ventrikül çıkış yolu (RVOT) veya biyoprotez kapak disfonksiyonunun tedavisinde TPVR kullanımı hızla artmıştır 2,3. Bugüne kadar, şu anda piyasada bulunan TPVR cihazları, RVOT disfonksiyonu 4,5,6 olan hastalar için tatmin edici uzun vadeli ve kısa vadeli sonuçlar sağlamıştır. Ayrıca, desellülerize kalp kapakları ve kök hücre tahrikli kalp kapakları dahil olmak üzere çeşitli TPVR kapak tipleri geliştirilmekte ve değerlendirilmekte ve bunların fizibilitesi klinik öncesi büyük hayvan modellerinde gösterilmiştir 7,8. Otolog perikard kullanılarak aort kapak rekonstrüksiyonu ilk olarak Dr. Duran tarafından bildirilmiş, bunun için perikardın aort anulusunun boyutlarına göre şekillendirilmesine rehberlik etmek için şablon olarak farklı boyutlarda üç ardışık çıkıntı kullanılmış ve 60 aylık takipte sağkalım oranı %84.53 olmuştur9. Bir kapak değiştirme prosedüründen ziyade bir kapak onarım prosedürü olarak kabul edilen Ozaki prosedürü, aort kapak broşürlerinin glutaraldehit ile muamele edilmiş otolog perikard ile değiştirilmesini içerir; Bununla birlikte, Dr. Duran’ın prosedürü ile karşılaştırıldığında, hastalıklı kapağın sabit perikard10’u kesmek için bir şablonla ölçülmesinde önemli ölçüde iyileşmiş ve sadece yetişkin vakalardan değil, aynı zamanda pediatrik vakalardan da tatmin edici sonuçlar elde edilmiştir11. Şu anda, sadece Ross prosedürü, uzun süreli antikoagülasyon, büyüme potansiyeli ve düşük endokardit riskinden kaçınma açısından belirgin avantajlara sahip hastalıklı bir aort kapağı olan hasta için canlı bir kapak ikamesi sağlayabilir12. Ancak böyle karmaşık bir cerrahi işlemden sonra pulmoner otogreft ve sağ ventrikülden pulmoner arter kanalına yeniden müdahale gerekebilir.
Klinik kullanıma açık olan mevcut biyoprotez kapaklar, ksenojenik domuz veya sığır dokularına greft-versus-host reaksiyonları nedeniyle zamanla kaçınılmaz olarak bozulur13. Kapakla ilişkili kalsifikasyon, bozulma ve yetmezlik, özellikle kapakların büyümemesi nedeniyle yaşamları boyunca çoklu pulmoner kapak replasmanı geçirmesi gereken genç hastalarda, mevcut biyoprotez materyallerine özgü bir özellik olan birkaç yıl sonra tekrarlanan müdahaleleri gerektirebilir14. Ayrıca, halihazırda mevcut olan, esasen rejeneratif olmayan TPVR kapaklar, tromboembolik ve kanama komplikasyonları gibi önemli sınırlamaların yanı sıra, broşür retraksiyonuna ve evrensel kapak disfonksiyonuna yol açabilecek olumsuz doku yeniden şekillenmesi nedeniyle sınırlı dayanıklılığa sahiptir15,16.
TPVR için kendi kendini onarma, rejenerasyon ve büyüme kapasitesi özelliklerine sahip kendiliğinden genişleyen bir Nitinol stent üzerine monte edilmiş doğal benzeri bir otolog pulmoner kapak (APV) geliştirmenin fizyolojik performans ve uzun vadeli işlevsellik sağlayacağı varsayılmıştır. Ve toksik olmayan çapraz bağlayıcı ile muamele edilen otolog perikard, hasat ve üretim prosedürlerinden uyanabilir. Bu amaçla, bu preklinik çalışma, RVOT disfonksiyonunun transkateter tedavisini iyileştirmek için ideal girişimsel kapak ikameleri ve düşük riskli bir prosedürel metodoloji geliştirmek amacıyla yetişkin bir koyun modeline stentli otolog pulmoner kapak implante etmek için yapılmıştır. Bu yazıda, otolog kalp kapağının perikardiektomi ve trans juguler ven implantasyonunu içeren kapsamlı TPVR prosedürünü göstermek için koyun J seçilmiştir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu çalışma, TPVR için canlı bir pulmoner kapak geliştirmede ileriye doğru atılmış önemli bir adımı temsil etmektedir. Yetişkin bir koyun modelinde, yöntem, koyunların kendi perikardından türetilen bir APV’nin, juguler ven kateterizasyonu yoluyla kendiliğinden genişleyen bir Nitinol stent ile implante edilebileceğini gösterebildi. Koyun J’de, stentli otolog pulmoner kapak, kendi kendine tasarlanmış bir üniversal dağıtım sistemi kullanılarak doğru pulmoner pozisyonda başarıyla impla…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışmaya katkıda bulunan herkese, hem geçmiş hem de şimdiki üyelerimize yürekten minnettarlığımızı sunuyoruz. Bu çalışma, Alman Federal Ekonomi ve Enerji Bakanlığı, EXIST – Araştırma Transferi (03EFIBE103) tarafından sağlanan hibelerle desteklenmiştir. Yimeng Hao, Çin Burs Konseyi (CSC: 202008450028) tarafından desteklenmektedir.
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).
