कण छवि Velocimetry महाधमनी प्रेत के माध्यम से हेमोडायनामिक्स की जांच
Summary
वर्तमान प्रोटोकॉल ट्रांसकैथेटर महाधमनी वाल्व (टीएवी) के इन विट्रो सेटअप के माध्यम से साइनस प्रवाह की जांच करने के लिए किए गए कण छवि वेलोसिमेट्री (पीआईवी) माप का वर्णन करता है। वेग पर आधारित हेमोडायनामिक पैरामीटर भी निर्धारित किए जाते हैं।
Abstract
महाधमनी वाल्व शिथिलता और स्ट्रोक हाल ही में ट्रांसकैथेटर महाधमनी वाल्व आरोपण (TAVI) रोगियों में रिपोर्ट किया गया है। हेमोडायनामिक परिवर्तनों के कारण महाधमनी साइनस और नव-साइनस में थ्रोम्बस का संदेह किया गया है। इन विट्रो प्रयोगों में उन मामलों में हेमोडायनामिक विशेषताओं की जांच करने में मदद मिलती है जहां एक इन विवो मूल्यांकन सीमित साबित होता है। इन विट्रो प्रयोग भी अधिक मजबूत हैं, और चर मापदंडों को आसानी से नियंत्रित किया जाता है। कण छवि velocimetry (PIV) इन विट्रो अध्ययन के लिए एक लोकप्रिय velocimetry विधि है। यह एक उच्च-रिज़ॉल्यूशन वेग क्षेत्र प्रदान करता है जैसे कि यहां तक कि छोटे पैमाने पर प्रवाह विशेषताएं भी देखी जाती हैं। इस अध्ययन का उद्देश्य यह दिखाना है कि टीएवीआई के बाद महाधमनी साइनस में प्रवाह क्षेत्र की जांच करने के लिए पीआईवी का उपयोग कैसे किया जाता है। महाधमनी प्रेत के इन विट्रो सेटअप, PIV के लिए TAVI, और डेटा अधिग्रहण प्रक्रिया और पोस्ट-प्रोसेसिंग प्रवाह विश्लेषण का वर्णन किया गया है। हेमोडायनामिक पैरामीटर व्युत्पन्न होते हैं, जिसमें वेग, प्रवाह स्टेसिस, भंवर, भ्रातृता और कण निवास शामिल हैं। परिणाम पुष्टि करते हैं कि इन विट्रो प्रयोगों और पीआईवी महाधमनी साइनस में हेमोडायनामिक विशेषताओं की जांच करने में मदद करते हैं।
Introduction
महाधमनी स्टेनोसिस पुराने वयस्कों में एक आम बीमारी है, और यह तब होता है जब महाधमनी वाल्व नहीं खुलता है, रक्त प्रवाह को कम करता है। समस्या महाधमनी वाल्व1 के मोटा होने या कैल्सीफिकेशन के कारण होती है। इसलिए, यह रक्त के प्रवाह को बढ़ाने और दिल पर भार को कम करने के लिए एक आवश्यक उपचार है। यह महाधमनी वाल्व remodeling या एक कृत्रिम वाल्व के साथ इसे प्रतिस्थापित करके इलाज किया जाता है। यह अध्ययन ट्रांसकैथेटर महाधमनी वाल्व आरोपण (टीएवीआई) पर केंद्रित है, जो एक कैथेटर का उपयोग करके कृत्रिम वाल्व के साथ खराब महाधमनी वाल्व को प्रतिस्थापित करता है।
सर्जरी में चुनौती दिए गए रोगियों के लिए टीएवीआई की सिफारिश की गई है, और मृत्यु दर भी कम2 रही है। हाल ही में, यह बताया गया है कि टीएवीआई के बाद रोगियों में थ्रोम्बस वाल्व की शिथिलता और स्ट्रोक 3,4 का कारण बनता है। महाधमनी साइनस और नव-साइनस में थ्रोम्बस का संदेह है, इसका कारण शायद टीएवीआई के कारण हेमोडायनामिक्स में परिवर्तन है। यह देशी पत्रकों को हटाने के बिना किया जाता है; ये पत्रक साइनस प्रवाह को परेशान कर सकते हैं और घनास्त्रता 5 के जोखिम को बढ़ा सकतेहैं।
यह निर्धारित करना मुश्किल है कि रक्त प्रवाह टीएवीआई से कैसे प्रभावित होता है और रोगियों में घनास्त्रता कैसे प्रेरित होती है। विवो में रक्त प्रवाह और थ्रोम्बस गठन के बीच संबंधों को स्पष्ट करना वांछनीय है। हालांकि, रक्त प्रवाह को मापने के लिए व्यावहारिक तकनीकों की कमी इस समस्याग्रस्त बनाती है। दूसरी ओर, इन विट्रो तकनीकों में उन मापदंडों को सीमित करके रक्त प्रवाह में परिवर्तनों की निगरानी करने की अनुमति देने का लाभ है जिनकी जांच की जानी चाहिए। इन विट्रो सेटअप और कण छवि velocimetry (PIV) का उपयोग चिकित्सा क्षेत्रों में वेग की पहचान करने के लिए किया गया है 6,7,8। इसलिए, इन विट्रो और पीआईवी रोगी की स्थिति की नकल करके रिपोर्ट किए जाने वाले मापदंडों को निर्धारित करने के लिए पर्याप्त हैं: हृदय गति और दबाव, चिपचिपाहट और साइनस ज्यामिति, और इन मापदंडों को नियंत्रित करने की अनुमति देता है।
इस अध्ययन में, इन विट्रो सेटअप और पीआईवी का उपयोग टीएवीआई के बाद महाधमनी साइनस में प्रवाह की जांच करने के लिए किया जाता है। PIV के लिए महाधमनी प्रेत और TAVI और डेटा अधिग्रहण प्रक्रिया और पोस्ट-प्रोसेसिंग प्रवाह विश्लेषण इस प्रोटोकॉल में वर्णित हैं। विभिन्न हेमोडायनामिक पैरामीटर व्युत्पन्न होते हैं, जिनमें वेग, स्टेसिस, भंवर, भ्रातृता और कण निवास शामिल हैं। परिणामों से पता चलता है कि इन विट्रो सेटअप और पीआईवी महाधमनी साइनस में हेमोडायनामिक सुविधाओं की जांच करने में मदद करते हैं।
Protocol
Representative Results
Discussion
TAVI के बाद विभिन्न साइनस ज्यामिति के कारण साइनस प्रवाह बदल गया। भंवर महाधमनी वाल्व खोलने और सिस्टोल22 के आगे जेट के साथ बातचीत द्वारा गठित किया गया था। देशी पत्रकों के बिना कृत्रिम सर्जिकल वाल्?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
इस शोध को कोरिया के राष्ट्रीय अनुसंधान फाउंडेशन के बुनियादी विज्ञान अनुसंधान कार्यक्रम द्वारा समर्थित किया गया था, जिसे शिक्षा मंत्रालय (NRF-2021R1I1A3040346 और NRF-2020R1A4A1019475) द्वारा वित्त पोषित किया गया था। इस अध्ययन को कांगवोन नेशनल यूनिवर्सिटी से 2018 रिसर्च ग्रांट (PoINT) द्वारा भी समर्थित किया गया था।
Materials
| 3D Printer | Prusa Research | Original Prusa i3 MK2; FDM printer | |
| Aluminum bar (square) | APSPRO | KHP-3030, KHP-6060 | Dimension: 30 mm x 30 mm, 60 mm x 60 mm |
| Bulb pump | Skyhope | MHL-1 | |
| Camera controlling software | Phantom | PCC 3.4 software | The software controll the high speed camera |
| Check valve | HANJU STEEL PIPE | Check valve; 1/2 inch (15A) | |
| Digital Aqusition device | National Instruments | USB-6001 | |
| Glycerin | ANU Korea | It used for making a working fluid | |
| High-speed camera | Phantom | Phantom VEO 710E-L | |
| Laser | Changchun New Industries Optoelectronics Technology | MGL-W-532; CW Nd:YAG Laser | |
| Linear actuator | THOMSON | PC-40; it converts the rotational motion to lenear motion | |
| Macro lens | Nikon | VR Micro-NIKKOR 105mm, f/1.4 | |
| Motor | KOLLMORGEN | AKM33H-ANCNR-00; DC servo motor | |
| Motor controlling software | KOLLMORGEN | Kollmorgen software; the software controll the motor driver | |
| Motor driver | KOLLMORGEN | AKD-B00606-NBAN-0000 | |
| Open-source electronic prototypic platform | Arduino | A000066 | Arduino Uno R3. It used for making a external trigger |
| Optic table | SMTECH | 1800 (W) x 900 (B) x 800 (H) | |
| Particle | Dantec Dynamics | 80A6011 | Hollow Glass Sphere. Mean diameter:10 µm, Density: 1090 kg/m3 |
| PIVlab | PIVlab | Open source algorithm based on MATLAB https://kr.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/27659-pivlab-particle-image-velocimetry-piv-tool-with-gui |
|
| Pressure gauge | OMEGA | PX309-015A5V. Measurement range: 0~15psi | |
| Refractometer | ATAGO | 2350 | R-5000. Hand held refractometer; measurement range: 1.333-1.520 |
| Resistance valve | HANJU STEEL PIPE | Ball valve; 1/2 inch (15A) | |
| Saline | DAI HAN PHARM | It is used for making a working fluid and for preserving the TAV | |
| Silicone hose | HSW | Inner diameter 26mm, Outter diameter 30mm; Inlet length 5m, Outlet length 1.5m | |
| System enginnering software | National Instruments | LabVIEW software. The software controlls the DAQ. | |
| Transcatheter Aortic Valve, TAV (23 mm) and TAV (26 mm) | Edwards Lifesciences | SAPIEN3 23mm, SAPIEN3 26mm. It is supported by Seoul Asan Medical | |
| Viscosmeter | Brookfiled | DVELV; Measurement range: 1-2×109 cp |
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