Usefulness of Pulsatile Flow Aortic Aneurysm Phantoms for Stent-graft Placement

스텐트그라프트 장치술을 위한 대동맥류 혈류 팬텀의 유용성

To evaluate the feasibility and efficacy of a pulsatile aortic aneurysm phantoms for in-vitro study. The phantoms consisted of a pulsating motor part(heart part) and an aortic aneurysm part, which mimicked true physiologic conditions. The heart part was created from a high-pressured water pump and a pulsatile flow solenoid valve for the simulation of aortic flow. The aortic aneurysm part was manufactured from paper clay, which was placed inside a acrylic plastic square box, where liquid silicone was poured. After the silicone was formed, the clay was removed, and a silicone tube was used to connect the heart and aneurysm part. We measured the change in pressure as related to the opening time(pulse rate, Kruskal-Wallis method) and pressure before and after the stent-graft implantation(n = 5, Wilcoxon's signed ranks test). The changes in blood pressures according to pulse rate were all statistically significant(p<0.05). The systolic/diastolic pressures at the proximal aorta, the aortic aneurysm, and the distal aorta of the model were $157.80{\pm}1.92/130.20{\pm}1.92$, $159.40{\pm}1.14/134.00{\pm}2.92$, and $147.20{\pm}1.480/129.60{\pm}2.70\;mmHg$, respectively, when the pulse rate was 0.5 beat/second. The pressures changed to $161.40{\pm}1.34/90.20{\pm}1.64$, $175.00{\pm}1.58/93.00{\pm}1.58$, and $176.80{\pm}1.48/90.80{\pm}1.92\;mmHg$, respectively, when the pulse rate was 1.0 beat/second, and $159.40{\pm}1.82/127.20{\pm}1.48$, $166.60{\pm}1.67/138.00{\pm}1.87$, and $161.00{\pm}1.22/135.40{\pm}1.67\;mmHg$, respectively, when it was 1.5 beat/second. When pulse rate was set at 1.0 beat/second, the pressures were $143.60{\pm}1.67/90.20{\pm}1.64$, $147.20{\pm}1.92/84.60{\pm}1.82$, and $137.40{\pm}1.52/88.80{\pm}1.64\;mmHg$ after stent-graft implantation. The changes of pressure before and after stent-graft implantation were statistically significant(p<0.05) except the diastolic pressures at the proximal(p =1.00) and distal aorta(p=0.157). The aortic aneurysm phantoms seems to be useful for the evaluation of the efficacy of stent-graft before animal or clinical studies because of its easy reproducibility and ability to display a wide range of pressures.

대동맥류 질환에 사용되는 스텐트그라프트의 체외실험을 위한 대동맥류 혈류 팬텀의 유효성과 실현가능성에 대해 평가하고자 한다. 팬텀은 인체의 혈류 조건과 유사한 상황을 재현할 수 있도록 심장부분과 대동맥류 부분으로 구성되었다. 심장부분은 고압력 수중펌프와 솔레노이드 밸브를 사용하여 심장의 대동맥 혈류를 재현하였고, 대동맥류 부분은 지점토를 사용하여 동맥류 모양을 재현하고 그 틀을 투명 실리콘으로 틀을 떠내는 방법으로 제작하였다. 두부분은 실리콘 관으로 연결하였다. 제작된 팬텀에서 밸브의 개폐 시간에 따른 압력(수축기/이완기) 변화를 측정하였으며, 스텐트그라프삽입술 전, 후의 압력변화를 측정하였으며, 통계적 유의성을 알아보았다. 밸브의 개폐 시간에 따른 압력 변화는 통계적으로 유의한 결과를 보였다(P<0.05). 0.5회/초의 개폐조건에서는 팬텀의 대동맥 근위부, 대동맥류, 원위부의 압력은 각각 $157.80{\pm}1.92/130.20{\pm}1.92$, $159.40{\pm}1.14/134.00{\pm}2.92$, $147.20{\pm}1.480/129.60{\pm}2.70\;mmHg$이었으며, 1.0회/초의 개폐 조건에서는 $161.40{\pm}1.34/90.20{\pm}1.64$, $175.00{\pm}1.58/93.00{\pm}1.58$, $176.80{\pm}1.48/90.80{\pm}1.92\;mmHg$이었고, 1.5회/초의 개폐 조건에서는 $159.40{\pm}1.82/127.20{\pm}1.48$, $166.60{\pm}1.67/138.00{\pm}1.87$, and $161.00{\pm}1.22/135.40{\pm}1.67\;mmHg$이었다. 스텐트그라프삽입술 전, 후의 팬텀의 압력변화는 대동맥부분에서 측정하였으며, 각각 $143.60{\pm}1.67/90.20{\pm}1.64$, $47.20{\pm}1.92/84.60{\pm}1.82$, and $137.40{\pm}1.52/88.80{\pm}1.64\;mmHg$이었다. 결론적으로, 대동맥류 팬텀은 압력의 범위를 다양하게 적용할 수 있고, 팬텀 내에서 시술의 재현이 가능하여 동물실험 전 스텐트그라프트의 유용성을 평가하기 위한 체외실험 기구로 유용할 것으로 기대된다.