성인 양 모델에서 자체 확장 가능한 니티놀 스텐트로 자가 심낭에서 경피적 폐 판막 교체

이 연구는 성인 양 모델에서 자체 확장 가능한 Nitinol 스텐트를 사용하여 네이티브 폐 판막 위치에 이식하기위한 자가 폐 밸브를 개발하는 타당성과 안전성을 보여줍니다. 이것은 우심실 유출관 기능 장애가있는 환자를위한 경피적 폐 판막 대체물을 개발하기위한 단계입니다.

경피적 폐판막 치환술은 우심실 유출관 또는 생체 보철 판막 기능 장애를 앓고 있는 환자를 위한 실행 가능한 대안 접근법으로 확립되었으며, 우수한 초기 및 후기 임상 결과를 갖는다. 그러나 스텐트 심장 판막 악화, 관상 동맥 폐색, 심내막염 및 기타 합병증과 같은 임상 적 문제는 평생 적용, 특히 소아 환자에서 해결되어야합니다. 환자를 위한 평생 용액의 개발을 용이하게 하기 위해, 경피적 자가 폐판막 치환술을 성인 양 모델에서 수행하였다. 자가 심낭은 환기와 함께 전신 마취하에 왼쪽 전측 하부 흉부 절제술을 통해 양으로부터 수확되었습니다. 심낭을 2일 및 21시간 동안 비독성 가교결합을 위해 3D 성형 심장 판막 모델 상에 배치하였다. 심장 내 심초음파(ICE) 및 혈관조영술을 수행하여 천연 폐판막(NPV)의 위치, 형태학, 기능 및 치수를 평가하였다. 트리밍 후, 가교된 심낭을 자체 팽창성 니티놀 스텐트 상에 꿰매어 자체 설계된 전달 시스템으로 압착시켰다. 자가 폐 판막 (APV)을 좌측 경정맥 카테터 삽입을 통해 NPV 위치에 이식하였다. ICE와 혈관조영술을 반복하여 APV의 위치, 형태학, 기능 및 치수를 평가하였다. APV가 양 J에 성공적으로 이식되었습니다. 이 논문에서, 양 J는 대표적인 결과를 얻기 위해 선택되었다. 니티놀 스텐트가 있는 30mm APV를 어떠한 유의한 혈류역학적 변화 없이 NPV 위치에 정확하게 이식하였다. paravalvular 누출, 새로운 폐 판막 부전 또는 스텐트 폐 판막 이동이 없었습니다. 이 연구는 오랜 추적 관찰을 통해 성인 양 모델에서 경정맥 카테터 삽입을 통해 자체 확장 가능한 니티놀 스텐트로 NPV 위치에 이식을위한 APV를 개발하는 타당성과 안전성을 입증했습니다.

Bonhoeffer et ^al.1은 합병증을 최소화하고 대체 치료 접근법을 제공하기위한 상당한 진전과 함께 2000 년에 경피적 폐 판막 교체 (TPVR)의 시작을 알렸다. 그 이후로, 우심실 유출관(RVOT) 또는 생체 보철 판막 기능장애를 치료하기 위한 TPVR의 사용은 급격히 증가하였다^2,3. 현재까지 현재 시중에 나와 있는 TPVR 장치는 RVOT 기능장애^4,5,6 환자에게 만족스러운 장기 및 단기 결과를 제공하였다. 또한, 탈세포화 심장 판막 및 줄기 세포 구동 심장 판막을 포함한 다양한 유형의 TPVR 판막이 개발 및 평가되고 있으며, 그 타당성은 전임상 대형 동물 모델 ^7,8에서 입증되었습니다. 자가 심낭을 이용한 대동맥 판막 재건은 Duran 박사에 의해 처음보고되었으며, 대동맥 환부의 치수에 따라 심낭의 모양을 안내하기위한 템플릿으로 다양한 크기의 세 개의 연속 팽창이 템플릿으로 사용되었으며, 60 개월⁹의 추적 관찰에서 84.53 %의 생존율이 나타났습니다. 밸브 교체 절차가 아닌 밸브 수리 절차로 간주되는 Ozaki 절차는 대동맥 밸브 전단지를 글루타르 알데히드 처리 된 자가 심낭으로 대체하는 것을 포함합니다. 그러나 Duran 박사의 절차와 비교할 때, 고정 심낭¹⁰을 절단하는 템플릿으로 병든 판막을 측정하는 것이 크게 개선되었으며 성인 사례뿐만 아니라 소아 사례¹¹에서도 만족스러운 결과가 달성되었습니다. 현재, 로스 시술 만이 장기간의 항응고, 성장 잠재력 및 심내막염의 낮은 위험을 피하는 측면에서 명백한 이점을 가진 병든 대동맥 판막이있는 환자에게 살아있는 판막 대체물을 제공 할 수 있습니다¹². 그러나 이러한 복잡한 외과적 시술 후에 폐동맥 도관에 대한 폐 자가이식 및 우심실에 대한 재개입이 요구될 수 있다.

임상적으로 이용가능한 현재의 생체보철 판막은 이종이계 돼지 또는 소 조직⁽¹³)에 대한 이식편 대 숙주 반응으로 인해 필연적으로 시간이 지남에 따라 분해된다. 밸브-관련 석회화, 분해 및 불충분은 몇 년 후, 특히 현재의 생체보철 물질⁽¹⁴)에 내재된 특성인 판막의 성장 부족으로 인해 일생 동안 다수의 폐판막 교체를 겪어야 하는 젊은 환자에서 반복적인 개입을 필요로 할 수 있다. 또한, 현재 이용가능한, 본질적으로 비재생성, TPVR 밸브는 혈전색전성 및 출혈 합병증과 같은 주요 한계뿐만 아니라, 리플릿 수축 및 보편적인 판막 기능장애로 이어질 수 있는 불리한 조직 리모델링으로 인한 제한된 내구성을 갖는다(^15,16).

자체 수리, 재생 및 성장 능력의 특성을 지닌 TPVR용 자체 확장 가능한 니티놀 스텐트에 장착된 네이티브와 같은 자가 폐 밸브(APV)를 개발하면 생리적 성능과 장기적인 기능을 보장할 수 있다는 가설이 있습니다. 그리고 비독성 가교결합제 처리된 자가 심낭은 수확 및 제조 절차로부터 깨어날 수 있다. 이를 위해, RVOT 기능장애의 경피적 치료를 개선하기 위한 이상적인 중재적 판막 대체물과 저위험 절차적 방법론을 개발하기 위한 목적으로 성인 양 모델에 스텐트된 자가 폐판막을 이식하기 위해 전임상 시험이 수행되었다. 이 논문에서, 양 J는 자가 심장 판막의 연골 절제술 및 트랜스 경정맥 이식을 포함하는 포괄적인 TPVR 절차를 설명하기 위해 선택되었다.

이 전임상 연구는 베를린 보건 사회 문제 지역 사무소 (LAGeSo)의 법률 및 윤리위원회에 의해 승인되었습니다. 모든 동물 (Ovis aries)은 유럽 및 독일 실험실 동물 과학 협회 (FELASA, GV-SOLAS)의 지침에 따라 인도적 인 보살핌을 받았습니다. 이 절차는 3 세, 47kg, 암컷 양 J에서 자가 폐 판막 교체를 수행하여 설명됩니다.

1. 수술 전 관리

1. 모든 실험용 양을 같은 방에 보관하여 사회적 교제를 유지하기 위해 도착 당일부터 복낭 절제술 일까지 1 주 동안 보관하십시오 (그림 1A).
2. 복낭 절제술 및 이식 전에 12 시간 동안 양에게 음식을 빼앗기지 만 물은 박탈하십시오.
3. 삽관 20 분 전에 미다졸람 (0.4 mg / kg), 부토르 놀 (0.4 mg / kg) 및 글리코 피롤레이트 (0.011 mg / kg 또는 200 mcg)를 근육 내 주사하여 양을 미리 치료하십시오.

2. 전신 마취의 유도

1. 무균적으로 18 G의 안전 정맥내 (IV) 카테터, 주사 포트 및 T 포트를 두개골 정맥에 배치한다 (그림 1B).
2. 프로포폴 (20 mg / mL, 1-2.5 mg / kg)과 펜타닐 (0.01 mg / kg)의 정맥 주사로 마취를 유도하여 효과를 발휘합니다.
3. 적절한 수준의 진정 작용의 징후에는 턱 이완, 삼키는 것 상실 및 유두 반사가 포함됩니다. 진정 후 적절한 크기의 기관내 튜브로 양을 삽관하십시오 (그림 1C). 양을 면도한 다음 수술실(OR)로 옮깁니다.

3. 연복 절제술 및 이식을위한 수술 중 마취 관리

1. 압력 사이클 기계식 인공 호흡기를 사용하여 OR에 100 % 산소로 간헐적 인 양압 환기 (IPPV)를 시작하십시오.
2. 양을 마취 장치 플랫폼에 연결하고 압력 모드 (조력 부피 (TV) = 8-12 mL / kg, 호흡 주파수 (RF) = 12-14 호흡 / 분)하에 마취를 통해 양을 환기시킵니다. TV 및 RF를 조정하여 최종 조수 이산화탄소(EtCO2)를 35-45mmHg 사이와 CO2(_PaCO2)의 동맥 분압_을 50mmHg 미만으로 유지합니다.
3. 1 L / min (산소의 영감을받은 분율 (FiO 2) = 75 %)의 유속을 가진 산소에서 이소 플루란과 결합 된 마취를 유지하고, 펜타닐 (5-15 mcg / kg / h) 및 미다졸람 (0.2-0.5 mg / kg / h)의 연속 주입 (CRI)과 결합하십시오.
4. 침습성 혈압(IBP)의 측정을 위해 오줌 동맥에 18G 안전 IV 카테터를 놓는다.
5. 양을 혈역학 모니터링을 위한 다기능 마취 플랫폼에 연결하여, 오줌 동맥의 침습성 혈압(IBP)의 직접 측정(심장 수준에서 제로화), 직장 프로브를 사용한 체온, 납-IV 심전도, 흉막조영술 산소 포화도(_SpO2), TV, RF, EtCO2, 심박수(HR) 및_FiO2를 표시합니다.
6. 위관을 배치하여 망상 절제술을위한 준비를하기 위해 망상 루멘에서 과도한 가스와 체액을 배출하십시오. 위관에 이식을위한 참조로 마커 가이드 와이어를 장착하십시오.
7. 소변 가방에 연결된 방광 내부의 요도를 통해 폴리 요로 카테터를 놓습니다. 폴리 풍선을 최소 5mL의 식염수(0.9% NaCl)로 치십시오.
8. 이식 30분 전에 활성화된 응고 시험(ACT: 240-300 s)을 수행하여 이식 전과 이식 후 충분한 헤파고니즘을 확인합니다. 동맥 혈액 가스 분석 (ABGs)을 수행하여 연낭 절제술 및 이식 30 분 전과 두 절차 중 매 시간마다 내부 환경을 분석하십시오.
9. 다음 항생제, 즉 설박탐 / 암피실린 (20mg / kg)을 복낭 절제술 및 이식 전에 정맥 내 점적을 통해 30 분 동안 투여하십시오. 복막 절제술 및 이식 전반에 걸쳐 결정질 (5 mL / kg / h, 등장성 균형 전해질 용액)과 히드 록시 에틸 전분 (HES, 30 mL / h)을 지속적으로 주입하십시오.

4. 복낭 절제술

1. pericardictomy 준비
   1. 왼쪽에서 30 ° 높이의 오른쪽 측면 현직 위치에있는 수술대에 양을 놓은 다음 하네스와 끈으로 팔다리를 고정하십시오.
   2. 소강 절제술을 수행하기 전에 수술 부위 (복막 절제술 : 왼쪽 쇄골, 흉골 앞쪽, 횡격막 수준, 왼쪽 중쇄골 선으로 후방)를 클로르헥시딘 알코올로 멸균하십시오. 나머지 영역을 멸균 드레이핑으로 덮습니다(그림 2A).
   3. 전신 마취하에 # 10 수술 블레이드를 사용하여 네 번째 늑간 parasternal 위치에서 5cm 피부 절개를하십시오.
   4. 이상적인 노출을 위해 왼쪽 측면 흉부 절제술 (m-LLT)을 통해 가슴 주요-가슴 소형-전방 세라투스-늑간 근육을 5cm 길이의 절개로 연속적으로 그리고 세 번째와 네 번째 늑간 공간에서 개별적으로 해부합니다 (그림 2B).
   5. 왼쪽 내부 흉부 동맥과 정맥의 부상을 방지하기 위해 흉골에서 적어도 2cm 오프셋을 절개하십시오. 흉부를 열기 전에 폐 손상을 방지하기 위해 인공 호흡기를 10 초 동안 중단하십시오.
   6. 여러 개의 멸균 거즈를 사용하여 늑골 스프레더를 배치한 후 수술장의 노출을 개선하기 위해 왼쪽 폐를 압축합니다(그림 2C). 수술 현장에서 심낭과 흉선을 시각화합니다 (그림 2D).
2. 심낭과 횡격막의 부착 지점에서 심낭 절제술을 시작하고 횡격막까지 두 개의 phrenic 신경 사이의 심낭 조직을 수확하십시오.
   1. 단계 4.1.5에서 언급된 바와 같이 왼쪽 폐를 압축하여 횡격막-심낭-종격동 흉막의 부착을 노출시킨다. 횡격막-심낭-종격동 흉막의 부착시 좌측 종격동 흉막을 열어 수술용 가위를 이용하여 길이 1cm 절개로 만든다. 절개를 왼쪽 phrenic 신경으로부터 1cm 오프셋 된 선을 따라 innominate 정맥으로 위쪽으로 연장하십시오 (그림 2E).
   2. 손가락을 사용하여 정점을 왼쪽으로 들어 올려 심낭의 오른쪽 부분에 대한 절차를 반복하십시오. 흉골에서 흉선과 심낭 지방을 해부하십시오.
   3. 대동맥 앞에서 심낭의 두 절개를 만나십시오. 대동맥 앞의 두 심낭 절개에서 심낭과 흉선의 교차점을 단단히 잡고 4-0 비 흡수 봉합사를 사용하여 수동으로 여섯 개의 수술 매듭을 묶어서 교차 클램프하십시오.
   4. 심낭을 수확 할 때 phrenic 신경과 근본적인 혈관 구조의 손상을 피하십시오. 심낭 절제술 동안 심낭의 표면에서 흉선을 포함한 지방 조직을 해부하십시오. 지혈을 위해 소작 도구 (즉, 전기 톰, 보비)를 사용하십시오.
3. 수확된 심낭을 센티미터 스케일로 멸균 플레이트 상에 올려 놓고 여분의 지방 조직을 제거한 다음, 0.9% NaCl로 2회 세척한다(그림 2F). 지혈에 대한 모든 수술 영역을 다시 확인하십시오.
4. 열린 오른쪽 종격동 흉막을 잔여 오른쪽 심낭 가장자리에 3-0 폴리 다이옥사논으로 두 번 봉합하십시오. 호흡 가방을 사용하여 오른쪽 폐를 수동으로 가장 큰 볼륨으로 팽창시키고 오른쪽 흉부를 닫기 전에 10 초 동안 유지하십시오. 열린 왼쪽 종격동 흉막을 잔여 왼쪽 심낭 가장자리에 3-0 폴리다이옥사논으로 두 번 봉합한다.
5. 아래에 설명 된대로 왼쪽 흉부 절개를 네 층으로 닫습니다.
   1. 늑간 근육과 전방 세라투스를 간단한 중단 또는 십자형 방식으로 2-0 폴리 다이옥사논으로 봉합하고, pectoralis major-pectoralis minor와 3-0 폴리 다이옥사논을 달리기 방식으로 봉합하고, 십자형 방식으로 3-0 폴리 다이옥사논을 가진 subcutis, 간단한 중단 방식으로 3-0 나일론으로 피부를 봉합합니다. 모든 봉합사를 1cm 간격으로 놓습니다.
   2. 호흡 풍선을 사용하여 왼쪽 폐를 수동으로 가장 큰 볼륨으로 팽창시키고 늑간 근육을 닫기 전에 10 초 동안 유지하십시오.
6. 절개를 멸균 거즈로 덮고 새로운 심장 판막 이식을위한 출혈 후 출혈을 방지하기 위해 5 분 동안 수동으로 압축하십시오. 그런 다음 수술 부위를 붕대에 감으십시오.
7. 정맥 내 마취제를 중단하고 피부 봉합사를 수행 할 때 이소플루란을 진정 깊이를 줄입니다.
8. 자발적인 호흡이 회복 된 후 위관과 요로 카테터를 제거하십시오. 그런 다음 맥박 산소 측정으로 양을 들것에 있는 회복실로 옮기십시오.
9. 삼키는 반사, 유두 반사 및 정상적인 자발적 호흡이 회복 될 때 기관내 튜브를 제거하십시오. 이식 전에 하루에 한 번 0.5 mg / kg 멜록시캄을 피하 투여하십시오.
10. 마취가 완전히 반전되면 (즉, 양이 독립적으로 서있을 수있을 때), 양들은 음식과 물에 접근 할 수 있습니다.

5. 3차원 자가 심장판막의 제조

1. 지방 조직을 제거하여 심낭을 다듬은 다음(그림 3A, B, C), 3D 성형 심장 판막 몰드에 놓습니다. (특허 출원이 보류 중이기 때문에이 단계에서 수치를 제공 할 수 없습니다.)
2. 심낭 및 3D 형상화 심장 판막 모델을 비독성 가교결합제(30 mL)가 있는 인큐베이터에 2일 및 21시간 동안 넣는다(도 3D; 보류 중인 특허 출원으로 인해, 비독성 가교결합제의 수치 및 상세한 정보는 이 단계에서 제공될 수 없다).

6. APV의 제조

1. 가교된 심장 판막을 0.9% NaCl로 2회 세척하고, 2일 및 21시간 후에 불연속 방식으로 니티놀 스텐트(직경 30 mm, 높이 29.4 mm, 마름모꼴 세포 48)에 봉합한다. 5-0 폴리프로필렌을 사용하여 심장 판막과 스텐트 사이의 부착 지점을 정렬하기 위해 여섯 개에서 여덟 개의 매듭을 사용하여 심장 판막을 봉합하십시오. (특허 출원으로 인해이 단계에서는 수치를 제공 할 수 없습니다.)
2. 15번 수술용 블레이드로 열린 자가 폐 판막의 세 개의 자유 가장자리를 자릅니다(그림 4A,B). 수술용 트위저로 스텐트 폐판막을 잡고 APV를 0.9% NaCl로 들어올려 놓아 개폐를 테스트하고 오리피스의 더 큰 개구부를 달성하기 위해 세 가지 타협이 추가 절단이 필요한지 여부를 평가합니다.
3. APV를 0.8% 암포테리신 B(0.4 mL) 및 4.0% 페니실린/스트렙토마이신(2 mL)으로 PBS 47.6 mL에서 멸균하기 위해 30분 동안 인큐베이터에서 인큐베이션한다. 2배 테스트를 위해 상업용 크림퍼를 사용하여 스텐트된 심장 판막을 전달 시스템(DS)의 헤드에 크림프하고(그림 4C-D) 전달 시스템에 장착합니다(그림 4E).

7. 왼쪽 경정맥을 통한 경피적 자가 폐판막 이식

1. 단계 1 내지 3에 예시된 바와 같이 APV 이식을 위해 양을 마취시킨다.
2. 혈관 접근: 양을 면도하고 이식을 수행하기 전에 포비돈-요오드 살균제를 사용하여 하악골의 열등한 경계선, 전방 중앙선, 후방의 중간 선까지 우월하게 포함하는 수술 분야를 살균합니다. 나머지 면도되지 않은 부분과 멸균되지 않은 부분을 멸균 드레이핑으로 덮으십시오.
   1. 목에 왼쪽 경정맥을 표시하고 Seldinger 기술을 사용하여 가이드 와이어를 왼쪽 경정맥에 놓습니다. 펑크 포인트를 10번 블레이드로 확대하고 ICE 프로브 및 전달 시스템을 위해 왼쪽 경정맥에 11F 시스를 놓습니다(그림 5A,B). 4-0 비 흡수성 봉합사가있는 시스 도입기 주위에 지갑 끈 봉합사를 놓습니다.
3. 심장 내 심 초음파 (ICE)¹⁷
   1. 10 Fr 초음파 카테터를 사용하여 이식 전과 직후에 ICE를 수행하십시오 (그림 5C). NPV, APV 및 트리쿠스피드 밸브의 치수와 기능을 2D, 색상, 펄스파 및 연속 도플러를 포함하는 파라미터를 단축과 장축으로 분석합니다.
   2. ICE를 통한 반정량적 평가(¹⁸)에 의해 정맥 수축 도저에서 판막 역류의 정도를 평가한다(그림 6). 
4. 혈관조영술¹⁹: 휴대용 C-arm 및 기능화 스크린을 이용하여 RVOT, NPV, 폐구, 및 상복부 폐동맥의 직경을 측정함으로써 이식을 안내하고 이식 후 APV를 평가한다(도 7A-D).
5. 혈액역학²⁰: 5.2F 145° 피그테일 카테터를 사용하여 이식 전후의 우심실 및 폐동맥 압력을 측정하고 기록한다. 오줌 동맥을 통해 전신 동맥압을 측정하십시오.
6. 주입
   1. TPVR 관의 설립: 형광 내시경의 지침에 따라 오른쪽 폐동맥에 0.035 인치 각진 가이드 와이어를 놓습니다. 그런 다음 5.2 Fr 피그테일 카테터를 왼쪽 경정맥에 넣고 형광 내시경 검사 아래에 이전에 배치 된 가이드 와이어의지도하에 오른쪽 폐 동맥으로 전진시킵니다.
   2. 왼쪽 경정맥에서 각진 가이드 와이어를 검색하십시오. 5 Fr Berman 혈관 조영술 풍선 카테터를 왼쪽 경정맥에 넣고 가이드 와이어의 안내를 받아 오른쪽 폐동맥으로 전진시킵니다.
   3. 형광 측정에 따라 삼각 판막의 중심점으로부터 폐 판막의 중심점까지의 거리와 동일한 직경을 가진 약 8-10 cm 길이의 원으로 0.035인치 초강성 가이드 와이어를 미리 형상화하고 풍선 카테터의 안내 하에 우측 폐동맥으로 전진시킨다(도 8A). 와이어가 트리쿠스피드 밸브 코드를 방해하지 않는지 확인하십시오.
   4. 11번 칼날로 피부를 확장시키고 상업용 확장기를 사용하여 왼쪽 경정맥을 16Fr에서 22Fr로 순차적으로 확장합니다(그림 8B). 팽창 후 3-0 폴리다이옥사논 지갑 끈 봉합사로 절개를 닫는다(도 8C). 도¹⁹에 기재된 바와 같이 DS의 스텐트 베어링 부분의 원하는 위치를 보장하기 위해 혈관조영술을 수행한다.
   5. 폐 혈관 조영술 중 말단 수축기 및 말단 이완기 심장 단계에서 폐 판막의 시노관 접합부를 착륙 구역의 원위 경계로, 폐 판막의 기저면을 착륙 구역의 근위 경계로 표시하십시오.
   6. 스텐트 자가 밸브를 다시 열고 주름으로 인한 손상이 있는지 검사합니다. APV를 다시 압착하여 DS의 헤드에 맞춥니다(그림 8D). 예비성형 가이드와이어를 통해 로드된 DS를 우심실 유입관(RVIT)을 통해 전진시키고 RVOT를 NPV 위치로 이동시킨다(그림 8E, F, 및 도 9A).
   7. DS의 커버 튜브를 후퇴시키고 APV를 형광 안내 하에 이완기 단계의 끝에 있는 랜딩 구역 내의 NPV 위에 천천히 그리고 직접 배치한다(도 9A-C). 로딩된 DS가 심근 손상 및 심실 세동을 방지하기 위해 RVIT와 RVOT 사이의 접합부를 횡단할 때 주의해야 한다. APV의 최적 위치는 스텐트의 중간 부분이 NPV 상에 배치될 때입니다.
   8. 전개 후 DS의 팁을 조심스럽게 커버 튜브로 후퇴시키고 양에서 DS를 회수합니다(그림 9D). 이식된 APV의 치수 및 기능의 사후 검사를 위해 ICE (도 6D-F), 혈관조영술 (도 7C-D) 및 혈역학 측정을 반복한다. 미리 놓인 지갑 끈 봉합사로 목 왼쪽의 절개를 닫고 수동으로 압축하십시오.

8. 이식 전 약물

1. 이식하기 전에 240-300 초의 활성화 응고 시간 (ACT)을 유지하기 위해 헤파린으로 양을 5000 IU의 용량으로 투여하십시오. 절차 전체에서 ACT 테스트를 사용합니다. 시술 시작 후 30분마다 ACT 검사를 반복하여 이식 전과 이식 후 충분한 헤파린화를 모두 확인하십시오.
2. APV 이식 전에 심장 부정맥을 예방하기 위해 0.02 mol / L의 용량으로 10 % 마그네슘과 3-5 mg / kg의 용량으로 아미오다론을 투여하십시오.
3. 심낭 절제술 및 이식 절차가 시작될 때 감염과 심내막염을 예방하기 위해 설박탐 / 암피실린 (20 mg / kg)을 정맥 내 투여하십시오.

9. 수술 후 관리

1. 5 일 동안 매일 수술 후 후속 조치를 취하여 심박수와 리듬, 호흡 깊이, 호흡 리듬 및 호흡 소리 (수술 후 폐렴 확인), 통증의 징후 및 기타 이상과 관련하여 양의 일반적인 상태를 확인하십시오. 수술 후 붓기, 염증, 발적, 출혈 및 분비가 있는지 상처를보십시오.
2. 달테파린 5000 IU 또는 다른 저분자 헤파린으로 5 일 동안 항응고를 계속하십시오 하루에 한 번 피하 투여하십시오. 수술 후 진통제를 위해 피하 주사로 1 mg / kg 멜록시캄을 5 일 동안 투여하십시오.
3. 혈액학, 간 기능, 신장 기능 및 혈청 화학을 포함한 실험실 혈액 검사를 수행하여 양의 신체 상태를 평가하십시오.

10. 후속 조치

1. ICE, 심장 자기 공명 영상 (cMRI), 혈관 조영술을 수행하고 이식 후 3-6 개월마다 최대 21 개월마다 혈역학을 기록하십시오. 위에 예시된 바와 같이 ICE 및 혈관조영술을 수행한다.
2. 표준 심전도 게이티드 cine-MRI 방법(²¹)을 사용하여 3.0 T MRI 스캐너 상에서 역류 분획(RF)을 평가하기 위해 cMRI를 수행한다. 최종 심장 컴퓨터 단층 촬영 (CT)을 수행하여 이전 연구²²에 예시 된 바와 같이 전체 심장 사이클에 걸쳐 스텐트 위치 및 오른쪽 심장의 변형을 평가하십시오.

양 J에서, APV (직경 30 mm)가 RVOT의 "착륙 구역"에 성공적으로 이식되었습니다.

양 J에서, 혈역학은 환기를 통한 전신 마취 하에서의 좌측 전측성 하부 흉부 절제술뿐만 아니라 후속 MRI 및 ICE에서도 안정하게 유지되었다 (표 1, 표 2, 및 표 3). 9cm x 9cm 크기의 자가 심낭을 수확하고 여분의 조직을 제거하여 트리밍하였다(도 3A-C). 자가 심낭을 3D 성형 몰드 상에 위치시키고, 2일 및 21시간 동안 비독성 가교결합제를 갖는 인큐베이터에서 가교결합시켰다(도 3D).

Nitinol 스텐트를 가교된 심낭의 외부에 장착하고, 5-0개의 폴리프로필렌 봉합사를 사용하여 스텐트와 심장 판막을 불연속 방식으로 함께 봉합하였다. 이어서, 스텐트된 심장 판막을 개방하여 절단하였다(도 4A-H).

APV는 자체 설계된 전달 시스템의 머리에 압착되어 뻣뻣한 가이드 와이어의지도하에 NPV 위치로 발전했습니다. APV는 어떠한 유의미한 혈역학적 변화 없이 원하는 NPV 위치에 성공적으로 완전히 배치되었다(그림 8A-D).

APV 전개 직후의 ICE 및 혈관조영술 평가는 APV의 paravalvular 누출, 새로운 폐판막 부전 또는 스텐트 폐판막 이동을 나타내지 않았다(도 6D-F).

이식된 스텐트는 최종 CT에 따라 폐동맥으로 전진하거나 RV로 후진하지 않고 표적 위치에 앵커링되었다. 또한, 좌측 전방 하강 동맥(LAD) 및 좌측 원주 동맥(LCX)에서의 혈류는 심장 주기 전반에 걸쳐 스텐트에 의해 영향을 받지 않았다(도 10).

이식된 스텐트 APV는 후속 MRI 및 ICE에서 5%-10% 역류 분율로 오른쪽 심장 시스템에서 유리한 기능과 혈역학을 입증했습니다(표 3).

도 1: 동물 준비 . (A) 전임상 연구를 위한 양. (B) 두정맥에서의 IV 카테터 배치. (C) 기관지 삽관. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 2: 주비절제술 시술 . (A) 수술 분야. (B) 세 번째 / 네 번째 늑간 공간의 외과 마크. (C) 노출을위한 리브 리트랙터 배치. (D) 심낭과 흉선의 노출. (E) 복낭 절제술. (F) 수확된 심낭. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 3: 심낭 트리밍 및 가교결합. (A-C) 심낭 트리밍. (d) 인큐베이터에서의 심낭 가교결합. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

도 4: APV 스텐트 및 로딩된 DS. (A) 스텐트된 APV는 폐동맥으로부터 보았다. (B) RVOT로부터 본 스텐트된 APV. (C-D) 스텐트 APV가 크림퍼에 주름을 잡았습니다. (E) 전달 시스템에서 압착된 스텐트 APV. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

도 5: 좌측 경정맥을 통한 TPVR 접근 확립. (A-B) 좌측 경정맥을 통한 ICE 프로브 및 전달 시스템을 위한 시스 배치. (c) 좌측 경정맥을 통한 ICE 평가. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 6: 이식 전 및 이식 후 ICE 평가 . (A) 기본 폐 밸브 사이징. (B) 네이티브 폐 판막 기능. (C) 네이티브 폐 밸브 속도, 압력 구배 (PG) 및 속도 시간 적분 (VTI). (D) 자가 폐 밸브 사이징. (E) 자가 폐 판막 기능. (F) 자가 폐 밸브 속도, 압력 구배 (PG) 및 속도 시간 적분 (VTI). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 7: 이식 전 및 이식 후 혈관조영술. (A) 이식 전의 우심실 및 폐동맥 혈관조영술. (B) 이식 전의 폐동맥 혈관조영술. (C) 이식 후 우심실 및 폐동맥 혈관조영술. (D) 이식 후 폐동맥 혈관조영술. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 8: 왼쪽 경정맥을 통한 DS 전진. (A) 오른쪽 폐동맥에 가이드 와이어 배치. (B) 연구에 사용된 상업적 확장기. (C) 왼쪽 경정맥의 확장기를 이용한 절개 팽창. (d) DS의 헤드에 장착된 APV를 리크림핑하였다. (E-F) DS 발전. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 9: 스텐트된 APV 배포. (A) 배포 위치에 DS를 로드했습니다. (B) 처음에 스텐트 APV 배치. (C) 스텐트 APV 총 배치. (D) DS의 검색. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 10: 심장 주기 전반에 걸쳐 스텐트된 폐동맥과 좌측 관상동맥 사이의 관계. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

표 1 : 연체 절제술 중 혈역학. 복막 절제술 동안 양 J의 동맥압, 심박수 및_SpO2 는 안정적으로 유지되었습니다.

표 2: 이식 중 혈역학. 이식 동안 양 J의 동맥압, 폐압, 심박수 및_SpO2 는 안정적으로 유지되었다.

표 3: MRI 및 ICE의 후속 데이터. MRI로 21 개월 추적 관찰이 이루어졌으며 양 J의 자가 폐 판막의 역류 분율은 5 %에서 10 %로 밝혀져 유리한 판막 기능을 보였다. 양 J의 심장 내 심 초음파 검사는 자가 폐 판막이 정상적인 삼각 판막 기능을 가진 역류 부피의 1 mL ~ 3 mL 만 가지고 있음을 보여주었습니다.

이 연구는 TPVR을위한 살아있는 폐 판막을 개발하는 데 중요한 진전을 나타냅니다. 성인 양 모델에서, 이 방법은 양 자신의 심낭으로부터 유래된 APV가 경정맥 카테터 삽입을 통해 자기 팽창성 니티놀 스텐트로 이식될 수 있다는 것을 보여줄 수 있었다. 양 J에서, 스텐트된 자가 폐 판막은 자체 설계된 범용 전달 시스템을 사용하여 정확한 폐 위치에 성공적으로 이식되었습니다. 이식 후, 양 J의 심장 판막은 최대 21 개월 동안 좋은 기능을 보여 미성숙 한 양의 자가 폐 판막으로 미래의 전임상 시험을위한 안전하고 효율적인 전임상 증거 일뿐만 아니라 임상 환경으로의 번역에도 사용되었습니다.

성인 양 모델에서 경정맥 카테터 삽입을 통한 TPVR-AVP
인간과의 해부학 적 및 혈역학적 유사성으로 인해 성인 양은 생체 보철 심장 판막^23,24의 기능과 성능을 평가하는 수많은 조사에서 가장 인기 있고 광범위하게 사용되는 대형 동물 모델 중 하나입니다. 카테터 삽입 및 이식을 위해, 경경 정맥 접근법은 경대퇴골 정맥보다 선호되며, 이는 전달 시스템의 더 큰 프로파일을 필요로하며 이식 중 및 이식 후 더 어려운 관리와 관련이 있습니다. APV는 SVC-우심방-트리쿠스피드 밸브-우심실을 통해 IVC-RA에 비해 SVC-RA 사이의 거리가 짧고 더 큰 각도로 폐 위치로 전달될 수 있으며, 이는 로딩된 전달 시스템을 RV로 더 쉽게 발전시킬 수 있게 한다.

복낭 절제술
양 J로부터 자가 9 cm x 9 cm 심낭을 프렌 신경의 손상 없이 수확하고 내부 흉부 동맥 및 정맥을 떠났다. 양들은 횡격막 경련, 호흡 부전 또는 소흉부 절제술 후 출혈 합병증으로 고통받지 않았습니다. 양의 갈비뼈 사이의 좁은 공간으로 인해, 특히 심낭 절제술 중에 특히 심낭 절제술에서 심낭의 원하는 노출을 달성하는 것이 어려웠습니다. 따라서, 대동맥 및 폐 뿌리, 관상동맥 및 프렌 신경⁽²⁵)에 대한 손상을 피하기 위해 조직 해부 중에 주의를 기울여야 한다. 전신 마취는 초기 부흥 및 안정한 혈역학을 위해 근육 이완제 없이 이소플루란, 펜타닐 및 미다졸람으로 유지되었다. 그러나 환자가 이전 수술 중에 심낭 절제술 및 / 또는 심낭 절제술을 받았다면 심낭을 얻기 위해 흉부 절제술을 수행하는 데 한계가 있습니다. 첫째, 오름차순 대동맥, 폐 줄기, 관상 동맥 및 심근 앞에서 심낭을 동원 할 때 이전 수술 중에 배치 된 봉합사로 인해 통제 할 수없는 출혈로 이어질 수 있습니다. 또한, 심낭은 30mm 직경의 심장 판막에 대해 적어도 9cm x 9cm 조직 크기를 필요로하는 자가 심장 판막을 제조하기에 충분하지 않았습니다. 또한, 심낭의 품질은 새로운 스텐트 심장 판막의 요구 사항을 충족시키지 못할 수도 있습니다. 수확 된 심낭이 하나의 자가 심장 판막에 충분하더라도, TPVR 이전의 체계적인 혈액 형성 후 수술 부위의 지혈은 매우 어렵습니다. 이러한 상황에서, 직장 근막, 근막 라타 및 횡단 근막은 심장 판막을위한 자가 조직을 수확하기위한 후보자가 될 수 있습니다.

주입
스텐트 APV를 전달 시스템에 적재하기 전에 테스트를 위해 상업용 크림퍼에 압착해야합니다. 스텐트는 압착 중에 최대 10 %까지 길어지며, 이는 전단지의 봉합사점과 commissures의 부착물에서 스트레스 관련 파열로 이어질 수 있습니다. 양 J에서는 30mm 스텐트 밸브를 테스트하고 파열 및 봉합사 손실이없는 크림퍼를 사용하여 26 Fr 전달 시스템에 적재했습니다. 작은 장치 (스텐트 APV 포함) 및 전달 시스템은 경정맥, 특히 어린이에게 적합한 측면에서 유익 할 것입니다. TPVR 장치의 소형화는 미래의 대퇴골 이식에서 수술 전 안전성을 향상시킬 것입니다.

이전의 경험에 비추어 볼 때, PV 비행기는 매 심장 주기마다 약 2cm를 움직였으며, 이는 APV를 올바른 위치에 배치할 때 큰 어려움을 안겨주었습니다. 또한, 건강한 양들은 착륙 구역에서 석회화와 같은 명확한 랜드 마크가 없었기 때문에 인간 환자의 경우 일반적으로 발생하므로 정확한 위치가 어려워졌습니다. 또한, 방사형 힘으로 인해 자체 팽창 가능한 Nitinol 스텐트는 외부 튜브가 철수하자마자 스텐트의 약 2/3이 발견되었을 때 전달 시스템에서 뛰어 내리거나 폐동맥으로 뛰어 들었습니다. 위치 변경 아키텍처를 갖춘 스텐트 및 전달 시스템의 추가 개선은 잘못된 위치 지정의 경우와 스텐트 APV를 튜브로 인출 할 때 배치를보다 잘 제어해야합니다. 양 J에서, APV는 전달 시스템의 도움으로 정확한 위치에 이식되었으며, 이는 꼬임이나 스텐트 점프없이 탁월하게 수행되었습니다.

MRI, ICE 및 최종 CT에 의한 후속 조치
이식된 스텐트 APV는 MRI에서 5%-10% 역류 분율, ICE에서의 안정적인 혈역학, 그리고 장시간 추적 관찰에서 전체 심장 주기에 걸쳐 왼쪽 관상동맥에 대한 이웃 관계와 원하는 앵커링 위치로 유리한 밸브 기능을 보였다. 이 연구의 결과는 스텐트 APV의 안정적인 거시경 성능에 대한 강력한 증거를 제공했으며, 이는 기능 장애 RVOT로 고통받는 환자에게 이익을 가져다 줄 수 있습니다.

대규모 동물 실험에서 판막 기능 장애는 박리, 전단지 두꺼워짐, 전단지 수축 및 불규칙성^26,27을 포함하는 잘못 언급 된 밸브 리모델링에 의해 입증되었습니다. 저압 순환에서 심장 판막 보철물에 대한 현재 국제 표준화기구 (ISO) 표준에 따르면 최대 20 %의 심장 판막 역류가 허용됩니다. APV의 제조 공정을 고려할 때, 3D 성형을 사용한 밸브 지오메트리는 이 논문에서 유리한 결과를 얻기 위한 핵심 요소입니다. 또한, 밸브 기하학적 구조, 재료 특성, 및 혈역학적 로딩 조건은 밸브 기능성 및 리모델링⁽²⁶)을 결정할 수 있다. APV는 NPV와 매우 밀접하게 수행되었으며, 이식 직후 ICE에 의해 평가 된 판막 부전을 최소화했습니다.

결론
여기에보고 된 대규모 동물 연구에서, 우리는 자체 팽창 가능한 Nitinol 스텐트에 장착 된 자가 폐 밸브의 경정맥 이식 방법을 만들고 테스트하는 것을 목표로했습니다. APV는이 방법론과 자체 설계된 전달 시스템을 사용하여 양 J에 성공적으로 이식되었습니다. APV는 압착, 적재 및 배치 중에 응력을 견뎌내고 원하는 밸브 기능을 달성했습니다.

이 연구는 성인 양 모델에서 경정맥 카테터 삽입을 통해 자체 확장 가능한 니티놀 스텐트로 NPV 위치에서 이식을위한 APV를 개발하는 오랜 후속 조치에서 타당성과 안전성을 입증했습니다.

제한
이 전임상 연구는 적은 수의 양으로 인해 완전히 해결할 수없는 많은 한계를 제시했습니다. 이 연구에 사용 된 Nitinol 스텐트와 전달 시스템은 위치 변경을위한 아키텍처가 부족했습니다. 이것은 미래의 동물 실험을 위해 개선되어야 할 것입니다. 또한, 연구 기간을 넘어 APV의 기능성을 평가하여 이식 후 적어도 1 년의 후속 조치 후 성능 및 전단지 형성을 더 조사하는 것이 흥미로울 것입니다. 더욱이, 전달 시스템은 이식 동안 부정맥 및 심근 손상을 방지하기 위해 낮은 프로파일과 유연한 교통성 특성으로 개선될 필요가 있다. 어린이의 APV 성장이 여러 심장 판막 교체의 필요성을 없애기 위해 생분해 성 스텐트를 개발할 필요가 여전히 남아 있습니다.

저자는 공개 할 재정적 이해 상충이 없습니다.

우리는 과거와 현재의 회원들 모두이 사업에 기여한 모든 사람들에게 진심 어린 감사를 전합니다. 이 작업은 독일 연방 경제 에너지부, EXIST - Transfer of Research (03EFIBE103)의 보조금으로 지원되었습니다. Yimeng Hao는 중국 장학금위원회 (CSC : 202008450028)의 지원을 받습니다.