Un modelo porcino ex vivo para pruebas hidrodinámicas de procedimientos experimentales de válvulas aórticas y nuevos dispositivos médicos
Summary
Presentamos un método para montar una válvula aórtica porcina en un duplicador de pulsos para probar sus propiedades hidrodinámicas. Este método se puede utilizar para determinar el cambio en la hidrodinámica después de la aplicación de un procedimiento experimental o un nuevo dispositivo médico antes de su uso en un modelo animal grande.
Abstract
Las opciones para probar nuevos procedimientos cardíacos y dispositivos médicos de investigación antes de su uso en un modelo animal son limitadas. En este estudio, presentamos un método para montar una válvula aórtica porcina en un duplicador de pulsos para evaluar sus propiedades hidrodinámicas. Estas propiedades pueden evaluarse antes y después de que se realice el procedimiento que se está investigando y/o se aplique el dispositivo médico en investigación. La fijación del segmento de entrada presenta cierta dificultad debido a la falta de miocardio circunferencial en el tracto de salida del ventrículo izquierdo. Este método aborda ese problema asegurando el segmento de entrada con la valva anterior de la válvula mitral y luego suturando la pared libre del ventrículo izquierdo alrededor del accesorio de entrada. El segmento de salida se asegura simplemente insertando el accesorio en una incisión en la cara superior del arco aórtico. Encontramos que los especímenes tenían propiedades hidrodinámicas significativamente diferentes antes y después de la fijación del tejido. Este hallazgo nos indujo a utilizar especímenes frescos en nuestras pruebas y debe tenerse en cuenta al utilizar este método. En nuestro trabajo, utilizamos este método para probar nuevos materiales de parche intracardíaco para su uso en la posición valvular mediante la realización de un procedimiento de neocúspidación de la válvula aórtica (procedimiento de Ozaki) en las válvulas aórticas porcinas montadas. Estas válvulas se probaron antes y después del procedimiento para evaluar el cambio en las propiedades hidrodinámicas en comparación con la válvula nativa. En este trabajo se presenta una plataforma para la realización de ensayos hidrodinámicos de procedimientos experimentales de válvula aórtica que permite la comparación con la válvula nativa y entre los diferentes dispositivos y técnicas utilizados para el procedimiento en investigación.
Introduction
La valvulopatía aórtica representa una importante carga para la salud pública, en particular la estenosis aórtica, que afecta a 9 millones de personas en todo el mundo1. Las estrategias para abordar esta enfermedad están evolucionando actualmente e incluyen la reparación de la válvula aórtica y el reemplazo de la válvula aórtica. Especialmente en la población pediátrica, existe un incentivo significativo para reparar en lugar de reemplazar la válvula, ya que las prótesis disponibles actualmente son propensas a la degeneración estructural de la válvula (SVD) y no son tolerantes al crecimiento, lo que requiere una reoperación para su rereemplazo a medida que el paciente crece. Incluso el procedimiento de Ross, que reemplaza la válvula aórtica (AV) enferma por la válvula pulmonar (VP) nativa, requiere una prótesis o injerto en posición pulmonar que también está sujeta a SVD y, a menudo, a tolerancia limitada al crecimiento2. Se están desarrollando nuevos enfoques para la enfermedad de la válvula aórtica, y existe la necesidad de realizar pruebas en un contexto biológicamente relevante antes de su aplicación en un modelo animal grande.
Hemos desarrollado un método para probar un AV porcino que puede proporcionar información sobre la función de la válvula antes y después de un procedimiento de investigación o la aplicación de un nuevo dispositivo médico. Al montar el AV porcino en una máquina duplicadora de pulsos disponible en el mercado, podemos comparar las características hidrodinámicas que se utilizan comúnmente en la investigación y, en última instancia, en la aprobación de prótesis valvulares, incluida la fracción de regurgitación (RF), el área efectiva del orificio (EOA) y la diferencia de presión positiva media (PPD)3,4. La intervención puede ajustarse en un contexto biológicamente relevante antes de su uso en un modelo animal grande, limitando así el número de animales necesarios para producir un procedimiento o prótesis que pueda utilizarse en humanos. Los corazones utilizados para este experimento se pueden obtener del matadero local o de tejidos de desecho de otros experimentos, por lo que no es necesario sacrificar un animal únicamente para los fines de este experimento.
En nuestro trabajo, utilizamos este método para desarrollar un nuevo material de parche para la reparación y el reemplazo de válvulas. Probamos la función hidrodinámica de una variedad de materiales de parche mediante la realización de un procedimiento de neocúspidación de la válvula aórtica (procedimiento de Ozaki 5,6,7) en VA porcinos y probándolos en el duplicador de pulsos antes y después del procedimiento. Esto nos permitió ajustar el material en función de su rendimiento hidrodinámico. Por lo tanto, este método proporciona una plataforma para las pruebas hidrodinámicas de procedimientos experimentales y nuevos dispositivos médicos para su uso en el AV antes de su aplicación en un modelo animal grande.
Protocol
Representative Results
Discussion
El método presentado aquí proporciona una plataforma para las pruebas hidrodinámicas del AV con el fin de examinar el efecto de un procedimiento experimental o un nuevo dispositivo médico. Mediante el montaje de la válvula aórtica nativa en una máquina duplicadora de pulsos, podemos determinar el efecto del procedimiento experimental sobre todos los parámetros hidrodinámicos utilizados en la investigación y aprobación de nuevas prótesis valvulares (ISO 5840). Esto brinda la oportunidad de afinar los procedimi…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Nos gustaría agradecer al laboratorio de la Dra. Gordana Vunjak-Novakovic, incluidos Julie Van Hassel, Mohamed Diane y Panpan Chen, por permitirnos utilizar tejido de desechos cardíacos de sus experimentos. Este trabajo fue apoyado por la Coalición de Defectos Cardíacos Congénitos en Butler, Nueva Jersey, y los Institutos Nacionales de Salud en Bethesda, MD (5T32HL007854-27).
Materials
| 3D Printer | Ultimaker | Ultimaker S5 | Used for printing custom fixtures for hydrodynamic testing |
| Crile-Wood Needle Driver | Emerald Instruments | 2.0638.15 | Used for suturing ventricle |
| Debakey Forceps | Jarit | 320-110 | Used for dissection and sample preparation (can use multiple if working with an assistant) |
| Ethanol 200 proof | Decon Labs Inc. | DSP-MD.43 | Used for fixed tissue storage |
| Formalin 10% | Epredia | 5701 | Used for tissue fixation |
| Gerald Forceps | Jarit | 285-126 | Used for dissection and sample preparation |
| Glass jars | QAPPDA | B07QCP54Z3 | Used for tissue storage |
| Glutaraldehyde 25% | Electron Microscopy Sciences | 16400 | Used for tissue fixation |
| HEPES 1 M buffer solution | Fisher | BP299-100 | Used to make glutaraldehyde 0.6% |
| Mayo Scissors | Jarit | 099-200 | Used for cutting suture |
| Metzenbaum Scissors | Jarit | 099-262 | Used for dissection and sample preparation |
| O-ring | Sterling Seal & Supply Inc. | AS568-117 | Used as a gasket on the end of the 3D printed fixtures |
| Polylactic acid resin | Ultimaker | 1609 | Used for 3D printing fixtures |
| Polyproplene suture | Covidien | VP-762-X | Used for suturing ventricle, tapered needle |
| Pulse Duplicator | BDC Laboratories | HDTi-6000 | Used for hydrodynamic testing |
| Silk ties | Covidien | S-193 | Used for ligating coronary arteries |
| Tonsil Clamp | Aesculap | BH957R | Used for coronary artery dissection |
| Zip ties (6 inch) | Advanced Cable Ties, Inc. | AL-06-18-9-C | Used for securing sample to fixtures, 157.14 mm long (6 inches), 2.5 mm wide |
| Zip ties (8 inch) | GTSE | GTSE-20025B.1000 | Used for securing sample to fixtures, 203 mm long (8 inches), 2.5 mm wide |
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