Estudo in vivo do comportamento de bioprótese liofilizada: seguimento de 3 meses em carneiros jovens / In vivo study of lyophilized bioprostheses: 3 month follow-up in young sheep

OBJETIVO: Para melhorar as propriedades mecânicas e imunogênicas, o glutaraldeído é utilizado no tratamento do pericárdio bovino que é utilizado em biopróteses. A liofilização do pericárdio bovino tratado com glutaraldeído diminui os radicais aldeído, com provável redução do potencial para calcificação. O objetivo deste estudo é avaliar os efeitos da liofilização em biopróteses valvares de pericárdio bovino como mecanismo protetor na diminuição da disfunção estrutural valvar. MÉTODOS: Foi realizado o implante de biopróteses de pericárdio bovino tratado com glutaraldeído, liofilizadas ou não, em carneiros de 6 meses de idade, sendo os animais eutanasiados com 3 meses de seguimento. As biopróteses foram implantadas em posição pulmonar, com auxílio de circulação extracorpórea. Um grupo controle e outro grupo liofilizado foram avaliados quanto ao gradiente ventrículo direito/artéria pulmonar (VD/AP) no implante e explante; análise quantitativa de cálcio; inflamação; trombose e pannus. O nível de significância estabelecido foi de 5%. RESULTADOS: O gradiente médio VD/AP, no grupo controle, no implante, foi 2,04 ± 1,56 mmHg e, no grupo de liofilização, foi 6,61 ± 4,03 mmHg. No explante, esse gradiente aumentou para 7,71 ± 3,92 mmHg e 8,24 ± 6,2 mmHg, respectivamente, nos grupos controle e liofilização. O teor de cálcio médio, após 3 meses, nas biopróteses do grupo controle foi 21,6 ± 39,12 µg Ca+2/mg de peso seco, em comparação com um teor médio de 41,19 ± 46,85 µg Ca+2/mg de peso seco no grupo liofilizado (P = 0,662). CONCLUSÃO: A liofilização de próteses valvares com pericárdio bovino tratado com glutaraldeído não demonstrou diminuição da calcificação neste experimento.

OBJECTIVE: Glutaraldehyde is currently used in bovine pericardium bioprosthesis to improve mechanical and immunogenic properties. Lyophilization is a process that may decrease aldehyde residues in the glutaraldehyde treated pericardium decreasing cytotoxicity and enhancing resistance to calcification. The aim of this study is to evaluate bioprosthetic heart valves calcification in adolescent sheep and to study the potential of lyophilization as a mechanism to protect calcification. METHODS: Two groups were evaluated: a control group in which a bovine pericardium prosthetic valve was implanted in pulmonary position and a lyophilized group in which the bovine pericardium prosthetic valve was lyophilized and further implanted. Sixteen sheeps 6 months old were submitted to the operation procedure. After 3 months the sheeps were euthanized under full anesthesia. RESULTS: Six animals of the control group reached 95.16 ± 3.55 days and six animals in the lyophilized group reached 91.66 ± 0.81 days of postoperative evolution. Two animals had endocarditis. Right ventricle/pulmonary artery (RV/PA) mean gradient, in the control group, at the implantation was 2.04 ± 1.56 mmHg, in the lyophilization group, the RV/PA mean gradient, at the implantation was 6.61 ± 4.03 mmHg. At the explantation it increased to 7.71 ± 3.92 mmHg and 8.24 ± 6.25 mmHg, respectively, in control and lyophilization group. The average calcium content, after 3 months, in the control group was 21.6 ± 39.12 µg Ca+2/mg dry weight, compared with an average content of 41.19 ± 46.85 µg Ca+2/mg dry weight in the lyophilization group (P=0.662). CONCLUSION: Freeze drying of the bovine pericardium prosthesis in the pulmonary position could not demonstrate calcification mitigation over a 3 month period although decreased inflammatory infiltration over the tissue.

The influence of freezing rates on bovine pericardium tissue Freeze-drying

The bovine pericardium has been used as biomaterial in developing bioprostheses. Freeze-drying is a drying process that could be used for heart valve's preservation. The maintenance of the characteristics of the biomaterial is important for a good heart valve performance. This paper describes the initial step in the development of a bovine pericardium tissue freeze-drying to be used in heart valves. Freeze-drying involves three steps: freezing, primary drying and secondary drying. The freezing step influences the ice crystal size and, consequently, the primary and secondary drying stages. The aim of this work was to investigate the influence of freezing rates on the bovine pericardium tissue freeze-drying parameters. The glass transition temperature and the structural behaviour of the lyophilized tissues were determined as also primary and secondary drying time. The slow freezing with thermal treatment presented better results than the other freeze-drying protocols.

O pericárdio bovino é um material utilizado na fabricação de biopróteses. A liofilização é um método de secagem que vem sendo estudado para a conservação de válvulas cardíacas. A preservação das características do biomaterial é de fundamental importância no bom funcionamento das válvulas. Este artigo é a primeira etapa do desenvolvimento do ciclo de liofilização do pericárdio bovino. Liofilização é o processo de secagem no qual a água é removida do material congelado por sublimação e desorção da água incongelável, sob pressão reduzida. O congelamento influencia o tamanho do cristal de gelo e, consequentemente, a secagem primária e secundária. O objetivo deste estudo foi verificar a influência das taxas de congelamento nos parâmetros de liofilização do pericárdio bovino. Determinou-se a temperatura de transição vítrea e o comportamento estrutural do pericárdio bovino liofilizado. Determinou-se o tempo da secagem primária e secundária. O protocolo de liofilização utilizando-se congelamento lento com annealing apresentou os melhores resultados.

Avaliaçäo da açäo concomitante do baläo intra-aórtico e da bomba centrífuga na assistência ao ventrículo esquerdo: estudo experimental em cäes / Evaluation of intraaortic balloon pump associated with centrifugal pump for left ventricular assistance: an esperimental study in dogs

Mechanical assist ventricular devices have been used in the treatment of low cardiac output syndrome. These devices can be generically grouped in pulsatile and nonpulsatile. There is a great controversy about the advantages and disadvantages of each one of these groups. The objective of this paper is to evaluate the influence of the centrifugal pump used for left ventricular assistance on the coronary and carotid flow in dogs with normal heart. The efficacy of the simultaneous use of an intraaortic balloon pump to compensate the possible deleterious effects of the circulatory assistance with continuous flow was analysed. Fifteen dogs with a mean weight of 16.3 kg were studied. Hemodynamic evaluation included serial measurements of pressures of the right atrium, pulmonary capillary wedge, pulmonary artery, systemic arterial circulation and heart rate. Cardiac output was measured and the following derived hemodynamic parameters were calculated: cardiac index, systolic index, systemic vascular resistance and pulmonary vascular resistance. Carotid and coronary blood flow were obtained by electromagnetic tranducers. The parameters were analysed in four situations: S1. Standard situation; S2. Test situation - the centrifugal pump as a left ventricular assist device; S3. Test situation - the centrifugal pump associated with intraaortic balloon pump; S4. Final situation, where the intraaortic balloon is turned off to confirm its influence. The hemodynamic evaluation didn't show significant statistic changes in the analysed parameters in the four situations. In relation to the coronary flow, however, the use of circulatory isolated assistence with centrifugal pump (S2 and S4) displayed a reduction (24.6 per cent ñ 6.1) in relation to the standard situation - S1 as much as to the associated intraaortic balloon - S3 (p = 0.0079); S1 and S3 showed similar coronary flow. In relation to the carotid flow, the profile analysis suggests the existence of a difference between the multiple situations, but it is not significant (p = 0.0582)...

Bandagem reversível do tronco pulmonar: modelo experimental para preparo rápido do ventrículo pulmonar / Reversible pulmonary trunk banding: experimental model for rapid pressure of the pulmonary ventricle

Um novo cateter-balao foi desenvolvido com o objetivo de induzir o preparo rápido do ventrículo pulmonar. O cateter apresenta três vias, uma para o balao e duas para medir pressoes, proximal e distal ao balao [ventrículo direito (VD) e tronco pulmonar (TP)]. Os coraçoes de 6 cabritos jovens (peso médio: 5,3 kg) foram submetidos à sobrecarga sistólica imposta pelo cateter e avaliados morfologicamente e pelo ecoardiograma. A via de saída do VD (VSVD) foi exposta através de toracotomia esquerda. Foram realizadas biópsias do miocárdio para estudos de microscopia óptica e eletrônica. O cateter-balao foi introduzido pelo VSVD e posicionado no TP. Após a convalescença pós-operatória, foi iniciado o treinamento do VD através da injeçao de 0,5 ml de água no balao. Posteriormente, volumes adicionais (0,5 ml) eram injetados no balao a cada 2 dias, causando sobrecarga sistólica progressiva. A avaliaçao ecocardiográfica foi realizada com intervalos de 1 a 2 dias. Os animais foram sacrificados após 2 a 3 semanas de treinamento do VD, para avaliaçao morfológica do coraçao. O diâmetro externo dos miócitos cardíacos, seccionados longitudinalmente, foi medido ao nível do núcleo, utilizando-se o sistema de análise de imagem (Quantimet-Leica). Secçoes de 1mu de espessura do VD foram examinados sob microscopia eletrônica para determinar a densidade de volume das mitocôndrias. O ecocardiograma revelou equalizaçao das massas musculares dos ventrículos com intervalo de 6 a 10 dias de treinamento do VD. A microscopia óptica, foi observado aumento significativo do diâmetro dos miócitos (p<0,001) e dos núcleos (p<0,003), embora sob a microscopia eletrônica nao tenha havido variaçao significativa da densidade média do volume de mitocôndrias do VD (p=0,385). O cateter-balao proposto neste trabalho permite a manipulaçao da luz do TP, possibilitando o preparo rápido e nao cirúrgico do ventrículo pulmonar e preservando a integridade anatômica das grandes artérias em pacientes com TGA.

Prótese para toracostomia: desenvolvimento e utilizaçäo clínica / Prosthesis for toracostomy: development and clinical utilization

O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de uma prótese em silicone para ser utilizada em toracostomia, à Eloesser modificado no tratamento dos empiemas crônicos, sobretudo nos empiemas pós-pneumectomia. Esse sistema deixa um aspecto estético bastante desagradável ao paciente, além de representar um ato cirúrgico relativamente complexo para a função a que se propõe. A proposição consiste de um tubo de silicone de 25 mm de diâmetro, corrugado, e com anteparo interno e externo, para evitar migrações que pode ser colocada através de uma incisão de 30 a 40 mm e ressecção segmentar de apenas uma costela, diminuindo o trauma cirúrgico, como também as seqüelas estéticas na parede torácica, enquanto mantém adequada e contínua drenagem do espaço pleural. Até a presente data, 13 pacientes foram submetidos à toracostomia utilizando a prótese desenvolvida, com tempo de acompanhamento entre 14 a 305 dias. Os resultados são satisfatórios e sugerem que a utilização da prótese apresenta vantagens quando comparadas aos métodos tradicionais.

Abstract - This paper presents the design and construction of a toracostomy silicone prosthesis. Its main utilization is in Clagett's and modified Eloesser toracostomies and for the treatment of chronic and post-pneúmonectomy empyemas. The new prosthesis designed consists of a silicone tube (25 mm diameter) corrugated and with one internal and one externa! flange to avoid migration. It can be placed through a 30 to 40 mm incision and resection of a segment of solely one rib, minimizing surgical trauma and resulting in a esthetically improved aspect, while maintaining adequate and continuous draining of the pleural space. Hitherto, the prosthesis was utilized in 13 patients subjected to toracostomy with a follow up period of 14 to 305 days. The results obtained suggest that its utilization presents many advantages in comparison to the traditional method utilized

Desenvolvimento de uma protese de ventrículo artificial implantável / Development of a prosthesis of implanted artificial ventricle

O objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de uma prótese de ventrículo artificial implantável (VAI), para utilização em pacientes com insuficiência cardíaca profunda que necessitam de assistência circulatória mecânica, como ponte para transplante de coração. Foi utilizado um programa CAD (Microstation) para o projeto mecânico do VAI. O dispositivo apresenta uma membrana livre fixada entre duas crianças de titânio, seu acionamento é do tipo pneumático. O dispositivo foi projetado para ser implantado na cavidade abdominal e conectado ao coração nativo via ápice do ventrículo esquerdo e aorta, por meio de cânulas confeccionados em silicone, acopladas a válvulas biológicas de pericárdio bovino.

Abstract - This paper describes the design of an implantable artificial ventricular assist device to support the heart as a bridge to heart transplantation, in patients with profound cardiac failure. The artificial ventricle presented has a free floating membrane, dividing two titanium carcass. The driving unit is pneumatic. Two silicone cannulae are used to conect the device to the patient's heart ( left ventricle apex and aorta). Each cannula is eqquiped with one bovine pericardium valve. A computer program (Microstation) was utilized to provide volumetric calculus, bidimensional and tridimensional visualization to optimize the design

Projeto, construção e testes de um dispositivo de assistência ventricular pulsátil / Design, manufacturing and testing of a pulsatile ventricular assist device

PURPOSE--To describe the design of a ventricular assist device (VAD), its manufacturing and testing. METHODS--The VAD is pulsatile, with a free floating membrane, smooth internal surfaces, and pericardium valves. It comprises also a pneumatic driving unit capable of operating in the ®full to empty®, EKG synchronized or asynchronous modes. The system was tested ®in vitro® to assess its mechanical durability, hydrodynamic performance and hemolysis. ®In vivo® tests were performed in 22 sheep and 8 calves aiming at optimizing cannulas and implant techniques. In these experiments, hemolysis and the device's capacity of restoring to normal hemodynamic parameters during induced cardiac failure were evaluated. RESULTS--The device was worked 4,000 hours without failure in a mock circulatory loop. Hydrodynamic performance was satisfactory for adult circulatory support. In ®full to empty® mode it displayed a frequency mediated ®Starling like® performance. Optimum output was achieved with a systole duration of 40//of the cycle. ®In vitro® hemolysis index was 6.7 +/- 2.1. Hemolysis in animal experiments was clinically non significant. In calves under induced cardiac failure the VAD was able to normalize hemodynamic parameters within 120 minutes. CONCLUSION--This VAD is capable to circulatory assist for cardiogenic shock in conditions needed for an adult patient and the average time span anticipated for bridge to transplantation or post cardiotomy cardiogenic shock