פרוטוקול להערכה הידרודינמית יחסית של הפולימר שסתום Tri-עלון

יש התעניינות מחודשת בפיתוח מסתמי פולימרים. כאן, המטרות הן כדי להוכיח את ההיתכנות של שינוי מעתק דופק מסחרי כדי להתאים לגיאומטריות תלת עלון ולהגדיר פרוטוקול להציג נתונים הידרודינמית סתום פולימר בהשוואה לנתונים שסתום ילידים ותותבים שנאספו בתנאים כמעט זהים.

מגבלות של שסתומים זמינים כרגע תותבים, xenografts וhomografts יש הנחיה התעוררות האחרונה של התפתחויות באזור בשלושה עלון פולימר שסתום תותב. עם זאת, זיהוי של פרוטוקול להערכה ראשונית של פונקציונליות הידרודינמית סתום פולימר הוא בעל חשיבות עליונה במהלך השלבים המוקדמים של תהליך התכנון. מסורתי במערכות מבחנה דופק מעתק אינו מוגדרים כדי להכיל חומרים תלת עלון גמישים, בנוסף, הערכה של תפקוד המסתם פולימר צריך להיעשות בהקשר ביחס למסתמי לב מקומיים ותותבים בתנאי בדיקה זהים, כך ששונות במדידות משונים ניתן להימנע ממכשירים. בהתאם לכך, אנו נערכים הערכה הידרודינמית של i) דו עלון n, D = 23 מ"מ הילידים (n = 4, כלומר קוטר, D = 20 מ"מ), ii) מכאני (= 2) ו-III) פולימר שסתומים (N = 5, D = 22 מ"מ) באמצעות השימוש במערכת מעתק דופק זמין מסחרי (מעבדות ViVitroInc, ויקטוריה, BC) שהותאמה לגיאומטריות סתום תלת עלון. שסתומי סיליקון Tri-עלון שפותחו באוניברסיטת פלורידה מורכבת שסתום קבוצת הפולימר. תערובת ביחס של גליצרין 35:65 למים הייתה בשימוש כדי לחקות תכונות פיסיקליות דם. קצב זרימה מיידי נמדד בממשק של החדר השמאלי ואב עורקי יחידות תוך לחץ נרשם בעמדות חדריות ואב העורקים. נתונים שסתום ילידים מהספרות דו עלון והיה בשימוש כדי לאמת את הזרימה ואת קריאות לחץ. את המדדים הבאים הידרודינמית דווחו: ירידה בלחץ זרימה קדימה, שורש האאורטה מתכוונת שיעור כיכר קדימה זרימה, סגירת אב העורקים, דליפה ונפח regurgitant, סגירת transaortic, נזילה והפסדי אנרגיה בסך הכל. נציג תוצאות הצביעו על כך שמדדים הידרודינמית מהשלוש הקבוצות שסתום יכולים להיות מושגת בהצלחה על ידי שילוב של הרכבה מותאמת אישית בנויה לתוך מערכת מעתק דופק זמינה מסחרי וsubsequentlY, באופן אובייקטיבי בהשוואה לספק תובנות על היבטים פונקציונליים של עיצוב שסתום פולימר.

מחלה שסתום לב לעתים קרובות נובעת מהסתיידות ניוונית סתום ^{1, 2} קדחת שיגרון, דלקת פנים הלב ^3,4 או מומים מולדים מולדים. כאשר שסתום נזק מתרחש, גורם להיצרות ו / או צניחה של המסתם regurgitation ולא ניתן לתיקון בניתוח, שסתום היליד מוחלף בדרך כלל על ידי שסתום תותב. כרגע אפשרויות זמינות כוללות שסתומים מכאניים (שסתומים כלוב כדור, שסתומים דיסק הטיה, וכו '.), Homograft, ושסתומים bioprosthetic (חזירי ושסתומי שור). שסתומים מכאניים לעתים קרובות מומלצים לחולים צעירים המבוססים על העמידות שלהם, אך נדרש למטופל להישאר בטיפול נוגד קרישה למניעת סיבוכים טרומבוטיים ^5. שסתומים תותבים Homograft והביולוגיים היו בחירות יעילות, כדי למנוע טיפול מדלל דם, עם זאת, יש שסתומים האלה סיכון גבוה לסיסטיק, הסתיידות, ניוון, וסיבוכי immunogenic המובילים לכישלון שסתום ⁶. שסתומי רקמות מהונדסים הם נחקרים כטכנולוגיה מתפתחת ^7-9, אבל הרבה עדיין לא נחשף. שסתומים אלטרנטיביים עמידים, תותבים ביולוגית, יש צורך לשפר את איכות החיים של חולים במחל שסתום הלב. שוב, עיצוב זה יכול להחליף שסתום bioprosthesis השתמש בטכנולוגיה שסתום Transcatheter ב, עם גישות transcatheter מראות את הפוטנציאל להפיכת הטיפול בחולים עם מחלת נבחרו סתום לב ^10.

כאמור על ידי סטנדרטים הנוכחיים, שסתום לב תחליף מוצלח צריך את מאפייני ביצועים הבאים: "1) מאפשר זרימה קדימה עם טיפת הבדל בלחץ ממוצעת קטנה מקובל, 2) מונע זרימת מדרדר עם regurgitation הקטן מקובל; 3) מתנגד אמבוליזציה; 4) מתנגד המוליזה; 5) מתנגדת היווצרות פקיק; 6) היא ביולוגית; 7) תואמת בטכניקות אבחון vivo; 8) הוא תוצר ומושתל ביעדאוכלוסייה; 9) נשארת קבוע להציב פעם אחת; 10) יש רמת רעש מקובלת; 11) יש פונקציה לשחזור; 12) שומרת על הפונקציונליות שלו לכל חיים סבירים, עולה בקנה אחד עם המעמד הגנרית שלה; 13) שומר על פונקציונליות ועקרותיה למדף סביר חיים לפני ההשתלה. ^"11. חלק מהחסרונות של תותבות סתום קיימות פוטנציאלי עלול להיות להתגבר על ידי שסתום פולימר. פולימרים ביולוגית כבר נחשבו מועמדים מובילים מבוססים על biostability, אנטי הידרוליזה, אנטי חמצון, ומאפייני יתרון מכאניים כגון חוזק גבוה וviscoelasticity. בפרט, פולימרים אלסטומרי עשויים לספק עיוות חומר דומה לדינמיקה שסתום ילידים. ניתן להתאים אלסטומרים לחקות תכונות של רקמות רכות, והם עשויים להיות חומרים המלאכותיים בלבד שאינם זמינים ביו סובלני ושיכולים לעמוד בשילוב, in vivo, לחצים הנגרם נוזל, כפיפה ומתיחה, ובכל זאת, לעבור באופן דומה בריאים,תנועת שסתום ילידים. יתר על כן, אלסטומרים יכולים להיות מיוצר בייצור המוני במגוון רחב של גדלים, המאוחסנים בקלות, צפויים להיות מכשירים חסכוניים ויכול להיות מוגבר מבני עם חיזוק סיבי.

הרעיון של שימוש בחומרים פולימריים להרכיב שסתום תלת עלון אינו חדש וכבר את הנושא של כמה חקירות מחקר במשך ¹² השנים האחרונות 50, שננטשו במידה רבה בשל עמידות שסתום מוגבלת. עם זאת, עם כניסתו של שיטות ייצור חדשניות ^13,14, חיזוק חומרים פולימריים ^15,16 ואינטגרציה חלקה של פוטנציאל תחליפי שסתום פולימר עם טכנולוגיית המסתם Transcatheter, חל לאחרונה התעניינות מחודשת ובפעילות בפיתוח מסתמי פולימר כמו פוטנציאל חלופה לשסתומים מסחריים זמינים כרגע. באור זה, פרוטוקול המאפשר בדיקה של שסתומים אלה כדי להעריך פונקציונלי הידרודינמית הוא הצעד הראשוןבתהליך ההערכה, ובכל זאת מערכות סימולטור דופק זמינות מסחרי בדרך כלל אינן מצוידות כדי להכיל את עיצובי שסתום תלת עלון ותכלנה מרווח טבעתי להכניס מסתמי לב זמינים מסחרי (דיסק הטיה, מסתמי לב מכאניים כגון דו עלון). שנית, שסתומי פולימר הם טכנולוגיה מתפתחת שהידרודינמיקה ניתן להעריך רק בהקשר יחסי. למרות לחץ שסתום לב האם וזרימת הנתונים זמין, חשוב לבצע בדיקה של שסתומים חזירי אבי העורקים ילידים, שהם בחינה ביולוגית דומים לשסתומי אדם, תוך שימוש באותה סימולטור pulsatile המשמש כדי להעריך את שסתומי הפולימר כך שדין וחשבון על הבדלי מדידה שעשויה להיות מערכת תלויה. לפיכך, מטרתו של מחקר זה הייתה כדי להדגים כיצד ניתן להתקין סימולטור דופק זמין מסחרי עם הרכבה כדי להכיל את מבני שסתום תלת עלון ולהעריך באופן שיטתי מדדים הידרודינמית סתום פולימר בהמשך יחסישלוחה בהשוואה לעמיתיהם שסתום לב חזירי מכאניים וילידים. במקרה שלנו, שסתומים פולימר סיליקון תלת עלון חדשני שפותח בעבר באוניברסיטה של פלורידה ¹³ היוותה את קבוצת סתום הפולימר.

1. הכנה

1. לעצב ולייצר הרכבה כדי להכיל גיאומטריה סתום תלת עלון. זה יהיה במינימום כולל בעל שסתום לתפר, בעלונים שסתומים וצינור לבית בעל השסתום ואבזרים מסביב כדי לחזק את המערך על מערכת מעתק הדופק. במקרה שלנו, אנחנו מנוצלים מערכת מעתק דופק זמינה מסחרי זמינה מViVitro מעבדות Inc (ויקטוריה, BC). עיצוב בעל שסתום, כמו גם תצורות הרכבה לפני ואחרי מתוארים באיור 1.
2. כל הלולאה תצטרך להיות דרוכה לפני השימוש. זה כולל שני שלבים: א) ניקוי של מערכת הלולאה כולו באמצעות תמיסת סבון ומים, ובכלל זה החלפה של כל צינורות מושפלים לפני השימוש ושני) כיול של מכשירים המחוברים ללולאה, כלומר המשאבה בשימוש, הבדיקה הזרימה, ו מתמר הלחץ (בדרך כלל נמדד במקומות פרוזדורים, אבי העורקים וחדרית). כיול יכול initially להתבצע באמצעות תמיסת מלח 1% ויש לחזור לפני השימוש אנלוגי דם פתרון גליצרין.

2. שסתום אבי העורקים Dissection שפת אם

1. השג 4 לבבות חזיר טריים עם אב העורקים ללא פגע ממשרד החקלאות האמריקאי אישר בית שחיטה (טיפול בבעלי חיים מוסדיים וייתכן שיידרש שימוש באישור הוועדה (IACUC)). במקרה שלנו, פרוטוקול הנתיחה שלנו אושר על ידי IACUC באוניברסיטת פלורידה אינטרנשיונל (מספר פרוטוקול אישור: 11-020). יש לשטוף עם מים deionized לב ולמקם אותו בקיבול מלא ב1% פוספט antimycotic / אנטיביוטיקה וסטרילי שנאגרו פתרון (PBS) מלוח ותחבורה על קרח למעבדת הבדיקה הידרודינמית.
2. הנח לבבות במחבת לנתח ולהסיר את קרום הלב בזהירות. מקם את הלב באופן שצד הגחון הוא פונה אליך. ראייה לבדוק ולזהות את ארבעת חדרי הלב ולאתר את קשת אב העורקים באב העורקים ללא פגע.
3. הפרד את הלב לתוך TWo חצאים על ידי חיתוך לרוחב אופקי בכ 0.75 בהמשך annulus, כלומר המפגש בין אב העורקים והחדר השמאלי. לבודד את אב העורקים ללא פגע עדיין מחוברים לקטע רקמת חדר שמאל בזהירות.
4. בדוק את שסתום אב העורקים ממוקם בשורש אב העורקים, באזור שבין אב העורקים עולים וannulus נמוך יותר, על מנת להבטיח שאין נזק או שום סימנים של הסתיידות.
5. פיצול אב העורקים ב~ 1 במעל annulus ולהפריד את קטע רקמת חדר השמאל מתחת annulus לבודד את שסתום אב העורקים (איור 2 א).

3. פולימר ותהליך תפירת Valve שפת אם

1. הנח בתוך מחזיק הסתום כזה שבסיסו של כל שסתום מתיישר עם הבסיס של בעל ההודעה שסתום הלב. לאבטח את השסתום במקום בכל הודעה באופן זמני עם מהדק נייר, אבל להיזהר שלא לפגוע בcommissures או cusps.
2. הכנס את התפר במחט. בגין תפירה בתחתיתו של בעל השסתום על ידי העברת המחט דרך החור הראשון, מבחוץ לבפנים כזה שהמחט עשויה להיות משך בקלות מתחתית. בצורה לולאה, להתחיל תפירת הסתום אנכי את הודעותיו של בעל השסתום.
3. התקדמות עם תפירה (איור 2b) לאורך היקפו של בעל ומאובטח עם תפר נוסף מסביב לקצוות את הודעות בעל. מהדקי נייר (איור 2 ג) ניתן להסיר כאשר השסתום הוא מאובטח לחלוטין באמצעות תפרים ל3 הודעות ובהיקפו של בעל השסתום (איורים 2 ו 2 ה).

4. הערכה הידרודינמית

הערה: פרוטוקול בפועל ישתנה בהתאם למערכת מעתק דופק ספציפית שבשימוש. כל המידע caontained שימוש במסמך ViVitro דופק מעתק Sysytem (ViVitro Labs, Inc, ונקובר, לפני הספירה).

1. va Bi-עלוןLVE
   1. הגדר את קצב לב של מערכת מעתק דופק ל 70 פעימות / דקה.
   2. בחר צורת גל זרימה לנהוג משאבה (במקרה של מערכת ViVitro צורת גל S35 נבחרה לכל הבדיקות הידרודינמית). צורת גל מסוימת מנוצל בניסויים שלנו באה לידי ביטוי בLim et al. (2001) ^17.
   3. הפעל מגבר ובוכנת משאבה. להתחמם במשך 15 דקות.
   4. שסתום מקום דו עלון (איור 2F) בעמדה של אב העורקים.
   5. גריז ואקום למרוח על כל צמתים של המכשיר שבו יכולים להתרחש דליפות.
   6. יוצקים גליצרין / נוזל מלוח בתא פרוזדורים. שים לב שמערכת מעתק pulsatile פועלת על 2 ליטר של נוזל עם: 35% / 0.7 ליטר גליצרין ו65% / 1.3 ליטר של תמיסת מלח. תמיסת מלח מוכנה באמצעות מלח רגיל מומס היטב במי deionized בריכוז של 9 מ"ג / מ"ל ​​(משקל / נפח).
   7. הפעל את מתמר הזרימה שהושם בעמדה של אב העורקים.
   8. כיול הדואר משאבה.
   9. להמשיך עם כיול מתמר הזרימה ואחריו את מתמרי לחץ. בדומה למשאבה, פשוט בצע את ההוראות שניתנו על ידי תוכנת ViVitest (ViVitro מעבדות Inc) עבור כל זרימה ולחץ תחת הלשונית לכייל.
   10. ברגע שהכיול הושלם, תתחיל את המשאבה בסל"ד נמוך עד שהנוזל ממלא את תא אב העורקים. לבדוק אם קיים דליפה. השתמש בגריז ואקום נוסף במידת צורך.
   11. הפעל את שני Stop-זין (אב העורקים ומתמר חדרית) כדי לפתוח את העמדה.
   12. הגדל סל"ד של המשאבה עד נפח הפעימה מגיע 80 מ"ל / פעימה.
   13. לאפשר למערכת לרוץ במשך 10 דקות עד שהזרימה התייצבה. ייצוב זרימה יכול להיות מאומת על ידי התבוננות על הזרימה ולחץ גל מוצגת במסך. וריאציה אף נמוכה בין המחזורים היא אינדיקטור טוב לייצוב מערכת.
   14. בתוכנת ViVitest בחר לרכוש מצב.
   15. לחץ על לאסוף 10 מחזורים.
   16. מהמצב לנתח, גללקק על שולחן ולשמור את הקובץ. גם לשמור תמונה של צורות הגל באמצעות אפשרות צילום בצמד ViVitest.
2. שסתומי ילידים ופולימר
   1. לשסתומי פולימר ושל בעלי חיים, בצע את אותם צעדים 3.1.1 - 3.1.3 מהוראות הסתום דו העלון.
   2. הנח את בעל השסתום עם שסתום sutured בתוך שפופרת הזכוכית מההרכבה בהתאמה אישית. כריך הצינור עם חתיכות ובטוחות במקום-עם ברגים ואומים לרוחב העליונים ותחתונה.
   3. הרכבה מקום בין תא אב העורקים והמסתם האאורטלי בעל המקורי.
   4. המשך עם צעדים 3.1.5 - 3.1.16 מהוראות הסתום דו העלון.

5. לאחר העיבוד

1. זרימה וצורות גל לחץ
   1. ממוצע הנתונים שנאספו לכל אחת מהצורות גל אסף, לחץ כלומר אב העורקים (AP), לחץ חדרית (סמנכ"ל), וקצב זרימה (ש ').
   2. לכל קבוצה של שסתום (פולימר, חזירי nשסתום אב העורקים ative ודו עלון), העלילו AP המקביל, סמנכ"ל וQ לעומת יחסי זמן על אותו המגרש.
   3. לסוכנות ידיעות AP, להרכיב רגיל, שסתום אב העורקים ילידים ^18, ודו עלון תותב שסתום ¹⁹ חלקות מהספרות למטרות אימות.
2. מדדים הידרודינמית
   1. עבור כל שסתום נבדק, את המדדים הידרודינמית הבאים צריכים להיות מחושב: ירידה) קדימה זרימת לחץ ולחץ transvalvular מרבי (TVP), ב) שורש האאורטה מתכוון שיעור המרובע (RMS) קדימה זרימה, ג) אב העורקים זרימה קדימה, סגירה, דליפה ונפח כולל regurgitant, ד) שטח פתח שסתום הסוף (EOA), ה) transaortic קדימה זרימה, סגירה, דליפה והפסדי אנרגיה בסך הכל.
      1. קדימה טיפת זרימת לחץ מחושבת מקריאות TVP ויכולה להיות מסווג לתוך 3 מרווחי זמן, P: מרווח שמתחיל ומסתיים עם 0 TVP, F: מרווח עם זרימה וH קדימה: מרווח מתחיל עם 0 TVP וכלה בזרימה 0. מקסימום TVP הוא מאמפל לחץ ximum נרשם על פני שסתום אב העורקים ומקריאות לחץ חדריות.
      2. קצב הזרימה קדימה RMS (ש _RMS) מספק מדד שימושי לכימות ההיקף של קצב זרימה קדימה כדלקמן:
         
         איפה 'נ' הוא המספר הכולל של נקודות זמן שנאסף, "ש _לי 'היא מדידת קצב הזרימה המיידית נאספה במטרה" אני ".
      3. כרכי אב העורקים קדימה, סגירה וזליגה מחושבים בהתבסס על המרווחים הבאים בזמן, קדימה: תחילתה של זרימה קדימה דרך השסתום (t _O), ועד סוף הזרימה קדימה (t _1); סגירה: מ ₁ עד t למשל סגירה של שסתום (לא _2); דלף: מלא ₂ עד סוף מחזור הלב (לא _3). נפח regurgitant כולל הוא פשוט הסכום של קלוing וכרכי זליגה.
      4. EOA מבוסס על מאפייני דם ניתן לחשב עבור 3 מרווחים, P, F ו-H מTVP הממוצע בכל אחת מתקופות אלה ^כ20:
         
      5. הפסדי אנרגיה מוגדרים כדלקמן ^21:
         

זרימת נציג וגל לחץ מוצגים ב 3 דמויות, 4 ו -5. את המגרשים בממוצע לכל גודל המדגם של שסתומים נבדקו עבור כל קבוצה, מה שהייתה, N = 5, 4, ו 2 שסתומים לפולימר, חזירי יליד וקבוצות דו עלון, בהתאמה. את המדדים הידרודינמית הממוצע וסטיית ההתקן של הממוצע לגדלים לדוגמה אלה מוצגים בטבלה 1.

איור 1. (א) סכמטי של מערכת מעתק דופק ViVitro מראה את המרכיבים העיקריים המיישמים מודל Windkessel לבחינה פיזיולוגית תזרים רלוונטי (דמות שהוצגה כאן באישור ViVitro Systems, Inc, BC, קנדה). (ב) בעל תצורת ראפיד prototyped סתום לתפור ולאבטח סיליקון או שסתומים חזיריים מקומיים במקום. (ג) Modificatיון של לולאת pulsatile ViVitro כדי להכיל את מבני שסתום תלת עלון. לחץ כאן לצפייה בדמות גדולה.

איור 2. (א) שסתום חזירי שפת אם. (ב) מבט מלמעלה של עלונים שסתומים פולימרים. (ג) מהצד של שסתום פולימר לאחר התפירה ואבטחה במקום בשסתום בעל. (ד) שסתום מכאני סנט ג'וד דו עלון. לחץ כאן לצפייה בדמות גדולה.

איור 3. מתכוון ספיקות מיידיות של 3 שסתומים שנבדקו (N = 5, 4, ו 2 שסתומים לפולימר, חזירי ילידים ד דו עלון, בהתאמה). ספיקה נמדדה באמצעות מד זרימה האלקטרומגנטי מחובר לבדיקה לא פולשנית זרימה ממוקמת במיקום הממשק של תאי החדר ואב העורקים (ראה איור 1 א). לחץ כאן לצפייה בדמות גדולה.

איור 4. מתכוון לחץ חדרית מיידי של 3 שסתומים שנבדקו (N = 5, 4, ו 2 שסתומים לפולימר, חזירי יליד ודו עלון, בהתאמה). לחץ של חדר נמדד בתא החדר באמצעות מתמר לחץ מיקרו טיפ. גבי ערכי לחץ חדריות ספרות לשסתומי ילידים ודו עלון (קוטר: 29 מ"מ), התקבלו ^מ18 ו ^-19, בהתאמה.fig4large.jpg "target =" _blank "> לחץ כאן לצפייה בדמות גדולה.

איור 5. אומר אב העורקים לחץ רגעי של 3 שסתומים שנבדקו (N = 5, 4, ו 2 שסתומים לפולימר, חזירי יליד ודו עלון, בהתאמה). לחץ אב העורקים נמדד רק במורד הזרם מהמיקום מסתם אאורטלי באמצעות מתמר לחץ מיקרו טיפ. גבי ערכי ספרות ספרות לאב עורקים בלחץ מקומי ודו עלון (קוטר: 29 מ"מ) שסתומים התקבלו ^מ18 ו ^-19, בהתאמה. לחצו כאן לצפייה בדמות גדולה.

טבלת מס '1. ממוצע ושגיאת תקן של (SEM) את המדדים הידרודינמית Mean מחושבים למסתמי הלב שנבדקו (N = 5, 4, ו 2 שסתומים לפולימר, חזירי יליד ודו עלון, בהתאמה). את המרווחים הבאים יש לציין: P: המרווח שמתחיל ומסתיים עם 0 TVP, F: מרווח עם זרימה קדימה וH: מרווח מתחיל עם 0 TVP וכלה בזרימה 0. קטרים ​​ממוצעים של השסתומים היו כדלקמן: פולימר שסתום (N = 5): 22 מ"מ; שסתום חזירי שפת אם (n = 4): 20 מ"מ; בi-עלון (N = 2): 23 מ"מ. גודל מדגם קטן לשסתום דו עלון נבע דגימות מוגבלות זמינות לשימוש במחקר, שני השסתומים דו העלון נבדקו נתרמו בעבר למחלקה להנדסה ביו רפואית באוניברסיטת פלורידה הבינלאומית על ידי סנט ג'וד מדיקל (סנט פול, מינסוטה).

במחקר זה, אנו הוכחנו את התועלת של שינוי יחידת מעתק pulsatile זמין מסחרי כדי להתאים לגיאומטריות סתום תלת עלון כך שניתן לבצע בדיקות הידרודינמית של פולימר ושסתומים חזיריים ילידים. באופן ספציפי במקרה שלנו, המערכת השונה היה מערכת סימולטור מערכתית (איור 1 א) נשלטה באמצעות מערכת רכישת נתונים ViViTest (ViVitro Systems, Inc, ויקטוריה, BC, קנדה) ולב שמאל ViVitro. עם זאת, המערכת אינה בניגוד לכמה במבחנה, לולאות תזרים pulsatile שכל לנצל מודל Windkessel דו רכיבים לחקות זרימה ולחץ גל רלוונטיות למחזור האנושי ^22-25. מערכות Windkessel שני מרכיבים אלה בדרך כלל מורכבים משאבה פועמת, קאמרי עמידה המחקה את distensibility של העורקים, ובקר התנגדות היקפי שניתן להשתמש בו כדי להסדיר את התנגדות כלי הדם. המשוואה המתארת ​​את שני componeמודל Windkessel NT הוא:

כאשר C הוא הציות, R ההתנגדות, ש (לא) הוא קצב זרימת נפחית כפונקציה של הזמן וP הוא לחץ הדם (כלומר לא בעורק הריאה או אב העורקים). בהקשר זה, אנו מאמינים כי שינוי דומה יכול להתבצע כדי להכיל שסתומים תלת עלון בסימולטורים pulsatile אחרים גם כן. באופן ספציפי במקרה שלנו, לבית מבנה תלת עלון שסתום במיקום שסתום אב העורקים, בעיקר הרכבה מפלסטיק אקריליק (פרספקס) מארז שהכילה בעל שסתום אב טיפוס מהיר ונתפר בשלושה עלון שסתום (1b ו1c דמויות) יכול להיות משולב בקלות והוסר ממערכת ViVitro העיקרית. בדיקות שנערכו לאחר מכן הידרודינמית הייתה דומות למחקרים אחרים שבוצעו על ידי בולדווין ואח' ^26.ושיעור ²⁵ ואנג et al. מיידי זרימה נמדד באמצעות מערכת flowmeter אלקטרומגנטית (איור 3). מדידה בזמן אמת של לחץ נרשמה בחדר ומיקום צינור באמצעות מתמרים microtip בקצב לב קבוצה של 70 פעימות / דקה (איורים 4 ו -5). נוזל הבדיקה היה נוזל דם אנלוגי, הכולל מים deionized לגליצרין ב65% ל -35% יחס וצמיגות דם 9 גר '/ ליטר של NaCl, מחקה (~ 3.3 CP).

אנחנו בתחילה נבדקו סתום דו עלון מכאני וצורות גל הלחץ הממוצעות שהתקבלו הושוו לערכי ספרות ^19. כמה השתנות לחץ חדרית נצפו אולי בשל מנגנונים שונים במשאבת המקום לנהוג זרימת נוזל, כמו גם גיאומטריה והגדרות ספציפיות של מערכות מעתק דופק שונות כגון גודל של החדר חדרית, שסתום ספציפי מחקה את מיקום המסתם המיטרלי, קצב לב נבחר, זרימה פיזיולוגית waveform הנבחר, וכו '. מצד השני, גל אב העורקים נמצאו להיות דומה מאוד ומערכת עצמאית. תרגיל זה חזר על עצמו לשסתומים חזיריים ילידים ושוב, שונות גדולות יותר בלחץ חדרית נצפתה כאשר משווים את התוצאות שלנו לספרות ^18. עם זאת, חשוב לציין כי במערכת שלנו, ספיקות מיידיות, כמו גם שני לחצי חדריות ואב העורקים היו דומות ללא קשר לשסתום שנבדק, כלומר פולימר ויליד עם הרכבה או דו עלון ללא מכלול. תרגיל זה חשוב לבצע, כי אחד צריך להבטיח ששינויים במערכת מעתק עם הרכבה אינכם ניכר לשנות את הזרימה ו / או תנאי לחץ מקומי. שנית, תוצאות אלו מצביעות על כך כאמצעי לאימות מערכת, לכל הפחות, לחצים אבי העורקים השוואה צריכה להיגזר על פני פלטפורמות מעתק דופק או השסתום נבדק. הפרשנות שלהמשתנים הידרודינמית עצמם הוא עניין של פרטי עיצוב סתום פולימר בודדים. תקנים כגון ISO (ארגון התקינה הבינלאומי) 5840 השתמשו בהערכה של תותבות שסתום לב יכולים לשמש כמדריך להערכת פרמטרים שונים הקשורים בגיאומטרית פולימר השסתום, ייצור ותכונות חומר. פרמטרים אלו יכולים להיות מותאם יותר ובדיקות הידרודינמית בקרו לאחר מכן כדי להבטיח את הסטנדרטים הדרושים להגשת ה-FDA הם נפגשו.

לדוגמה, שבסתומים שלנו הפולימר, הפסדי אנרגיה דומים וכרכי regurgitant נמוכים לעומת ילידים ודו עלון שסתומים הציעו עומסי עבודה מקובלות בחדר השמאלי ²¹ וסגר שסתום יעיל (טבלת 1). עם זאת, את דינמיקת הסגירה הביאה פולימר סתום מרבי TVP שיפוע גבוה יחסית (שסתומים דו עלון לעומת), אשר במקרה שלנו, עוד יותר הערכה מכאנית כתבי של חומר סיליקון להיותאד לפברק את השסתומים כדי להבטיח שהמתח הגבוה אינו גורם לקרע עלון, ושניתן לשים גורם מספק של בטיחות במקום. לסיכום, יש לנו הראינו שיכולה להיות מפוברקת הרכבה בהיקף של יחידת דיור, שפופרת זכוכית ובעל שסתום כדי להתאים מבנים תלת עלון כגון שסתומים פולימר אשר ניתן sutured במצבים. זרימה השוואתית וגל לחץ על פני ילידים, תותב ושסתומי פולימר שנמצאים בפיתוח צריכים להיות מושגת. שנית, גל הלחץ צריך להיות מאומת עם ערכי ספרות. הגבלת הגישה שלנו היא שגל חדרית הוא מערכת מעתק דופק ספציפית ועשויים להראות הבדלים; גל לחץ אולם אב העורקים צריך להיות דומה בפלטפורמות או שסתום נבדק אם שסתום פונקציונלי מספיק קיים. כיוון עתידי של עבודה זו הוא לייעל עוד יותר את החומר שסתום הפולימר, תהליך ייצור וגיאומטריה. wil הידרודינמיקה בדיקותL לאחר מכן תחזור על עצמו בתנאים זהים כדי לקבוע אם שיפורים פונקציונליים הם נצפו על ידי השוואת כמותית את המדדים הידרודינמית הנוכחיים וקודמים שחושבו.

המחברים אין לחשוף.

מענק זרע מאוניברסיטת פלורידה - המכללה לרפואה הוא הודה בהכרת תודה. לימודי תואר שני (מנואל סלינס) היו נתמכים באמצעות הזדמנויות מיעוט בתוכניות מחקר ביו - יוזמה להגברת מחקר מדעית (MBRS קומות) מלגה: NIH / NIGMS R25 GM061347. תמיכה כספית מקרן ה קולטר וואלאס דרך אוניברסיטה הבינלאומית של פלורידה, מחלקה להנדסה ביו רפואית היא גם הודה בהכרת תודה. לבסוף, המחברים מודים לתלמידים הבאים לסיוע שלהם בשלבים שונים של התהליך הניסויי: Kamau פייר, מלאכי Suttle, קנדל ארמסטרונג ואברהם אלפונסו.