Abstract

Bovine pericardium is widely used in bioprosthetic heart valve fabrication. Generally, the calcification of bovine pericardium pre-treated with glutaraldehyte causes the clinical failure of the valve. Our goal was to determine the effects of the chemical agents on the elasticity and firmness of the bovine pericardium. We tested four types of bovine pericaridal samples. Our results showed that, the pre-treatment of the bovine pericardium during two hours with 98% glycerine+4% formaldehyde did not change the properties of the pericardium;the pre-treatment with 98% glycerine had increased the elasticity, but diminished the firmness; the pre-treatment with 0.625% glutaraldehyde + 4% formaldehyde had increased the elasticity and the firmness of the pericardium.

Kalp kapağı protezlerinin yapımında iki ana seçenek vardır:

1- Mekanik kalp kapak protezleri
2- Biyolojik kalp kapak protezleri
Mekanik kalp kapak protezlerinin biyolojik kalp kapak protezlerine temel üstünlükleri, aynı ebattaki kapaklarda efektif orifis alanının daha geniş olması ve açılma basınç gradyanlarının nispeten daha düşük olmasıdır.

Mekanik kapakların biyolojik kapaklara göre temel sakıncaları hastanın sürekli olarak oral yoldan warfarin sodyum kullanım zorunluluğu ve buna bağlı olarak ortaya çıkan komplikasyonlar ile kullanımın yetersiz düzeyde olması sonucu ortaya çıkan tromboembolik olaylardır.

Biyolojik kalp kapak protezlerinin mekanik kapak protezlerine göre temel üstünlüğü burada ortaya çıkmaktadır. Biyolojik kapaklar, genelde warfarin sodyum kullanımını gerektirmemelerine rağmen tromboembolik komplikasyonlara yok denecek kadar nadir sebep olurlar. Ancak biyolojik kalp kapak protezlerinin de sakıncalarını gözardı etmemek gerekir. Bunların ilki, aynı ebattaki mekanik kapak protezlerine oranla açılma basınç gradyanlarının daha yüksek oluşu ve daha da önemlisi, özellikle gençlerde kalsifikasyona ve kapak dejenerasyonuna neden olmasıdır [1].

Bioprotez kalp kapağı yapımında sığır perikardı, domuz perikardı ve fascia lata gibi doğal dokular kullanılmaktadır. Bioprotez kalp kapağı yapımında sıklıkla kullanılan sığır perikardı genelde glutaraldehit ile muamele edilmektedir. Bu şekilde muamele edilen sığır perikardının zamanla kalsifikasyonu kapağın klinik yetmezliğine neden olmaktadır [2,3].

Günümüzdeki araştırmalarda, kalsifikasyon olayı [4] en az kalsifikasyona neden olacak kimyasal maddeler [5] ve kalsifikasyonu azaltacak kimyasal maddeler üzerinde çalışılarak incelenmektedir [3,6].

Bu çalışma amacımız, halen kullanılmakta olan kimyasal maddelerden hangisinin sığır perikardının dayanıklılığını ve elastisitesini en fazla arttırdığını saptamaktı.

Methods

Bu çalışmada sığır perikardının en kalın olduğu bölge olan sağ atrial kısma denk düşen alanlar kullanıldı. Sığır perikardının kalınlığı 216-252 mikrometre arasında değişiyordu [7]. Sağlamlık ve elatisite ölçümü İnstron test makinası Model 1115 ile 50 mm/sn hızda çekme deneyleriyle 1115 ile 50 mm/sn hızda çekme deneyleriyle gerçekleştirildi. Çekme deneyinde kullanılan standart numunenin şekil ve ebatları Şekil 1’de görülmektedir.

Dört tip sığır perikardı ile çekme deneyi yapıldı.

A- Hiçbir kimyevi işlem görmemiş sığır perikardı

B- %98 gliserin + %4 formaldehit ile 2 saat süreyle muamele edilmiş sığır perikardı

C- %98 gliserin ile 2 saat süreyle muamele edilmiş sığır perikardı

D- %0.625 glutaraldehit + % 4 formaldehit ile 2 saat süreyle muamele edilmiş sığır perikardı

Results

A- Hiçbir kimyasal madde ile işleme tabi tutulmayan sığır perikardı çekme deneyinde %30 oranında uzadı ve 2.8 kg/mm² kuvvet ile yırtıldı.

B- %98 gliserin + %4 formaldehit ile 2 saat süreyle muamele edilen sığır perikardı çekme deneyinde %33 oranında uzadı ve 2.8 kg/mm² kuvveti ile yırtıldı.

C- %98 gliserin ile 2 süreyle muamele edilen sığır perikardı çekme deneyinde %41 oranında uzadı ve 2.1 kg/mm² kuvveti ile yırtıldı.

D- %0.625 glutaraldehit + %4 formaldehit ile 2 saat süreyle muamele edilen sığır perikardı çekme deneyinde %40 oranında uzadı ve 3.8 kg/mm² kuvvet ile koptu.

Discussion

Sonuçlarımız şu şekilde yorumlanabilir:

1- %98 gliserin + %4 formaldehit ile 2 saat süreyle muamele edilen sığır perikardının özellikleri değişmemiştir.

2- %98 gliserin ile 2 saat süreyle muamele edilen sığır perikardının elastisitesi artmış fakat dayanıklılığı azalmıştır.

3- %0.625 glutaraldehit + %4 formaldehit ile 2 saat süreyle muamele edilen sığır perikardının elastisitesi ve sağlamlığı artmıştır.

Bu verilerin ışığı altında bioprotez kalp kapak yapımında sığır perikardının %0.625 glutaraldehit + %4 formaldehit ile muamelesini öneriyoruz.

Sığır perikardının deney hayvanlarında kalsifikasyon oranları tarafımızdan incelenmekte olup, kısa ve orta vadeli sonuçlar ortaya çıktığında ayrıca bildirilecektir.

References

1) Bozer AY: Yapay Kalp Kapakları. Kalp Hastalıkları ve Cerrahisi, 1986. P.993-1036.

2) Simionescu D, Simionescu A, Deac R: Mapping of gluteraldehyde-treated bovine pericardium and tissue selection for bioprosthetic heart valves; J Biomed Mater Res; 1993 Jun. 27(6). p.697-704.

3) Hirsch D, Drader J, Pathak YV, Yee R, Schoen FJ, Levy RJ: Synergistic inhibition of the calcification of glutaraldehyde pre-treated bovine pericardium in a rat subdermal modely by FeCI3 andethanehydroxy-dishosphonate: Preincubation and polymeric controlled release studies, Biomaterials, 1993 Jul, 14(9). p.705-11.

4) Bernacca GM, Mackay TG, Wheatley DJ: In vitro calcification of bioprosthetic heart valves, Report of a novel method and review of the biochemical factors involved, J Heart Valve Dis; 1992 Sep 1(1). p.115-30.

5) Liao K, Gong G, Hoffman D, Seifter E, Factor SM, Macaluse F, Frater RW: Spontaneous host endothelial growth on bioprostehitc valves and its relation to calcification, Eur J Cardiothorac Surg, 1993. 7(11). p. 596-6.

6) Girardot MN, Torrianni M, Girardot JM: Effect of AOA on glutaraldehydefixed bioprostetic heart valve cusps and walls: Binding and calcification studies; Int J Artif Organs; 1994 Feb, 17(2). p.76-82.

7) Dikmengil M, Ekrem H, Eşme H, Erfan F, Zeytin H, Apak C: Mechanic and biologic heart valve prothesse development, Marmara Research Center, Scientific and Technical Research Council of Turkey, Technical Report NR; 13.1.003d, Kocaeli 1994.