Background: Current vascular prostheses are considered still inadequate for reconstruction of small-diameter vessels. To evaluate the potential use of xenograft vessels as small diameter arterial grafts, we implanted porcine vessels in goats. The grafts were treated with two different processes, freezing and acellularization, before implantation, and gross inspection as well as microscopic examination followed after a predetermined period. Material and Method: Bilateral porcine carotid arteries were harvested and immediately stored at $-70^{\circ}C$ within tissue preservation solution. One of them was designated as frozen xenograft vessel. The other one was put on acellularization process using NaCl-SDS solution and stored frozen until further use. Grafts were implanted in the place of carotid arteries of the same goat. The grafts have remained implanted for 1, 3, and 6 months in three animals, respectively. Periodic ultrasonographic examinations were performed during the observation period. After explantation, the grafts were analyzed grossly and histologically under light microscope. Result: All animals survived the experimental procedure without problems. Ultrasonographic examinations showed excellent patency of all the grafts during the observation period. Gross examination revealed nonthrombotic, patent lumens with smooth surfaces. Microscopic examinations of the explanted grafts showed cellular reconstruction at the 6-month stage in both grafts. Although more inflammatory responses were observed in the early phase of frozen xenografts, there was no evidence of significant rejection. Conclusion: These findings suggest that porcine xenograft vessels, regardless of pre-implantation processes of acelluarization or freezing, can be acceptably implanted in goats, although short duration of observation in a small number of animals may limit this study.
All kinds of tissue valves must be pretreated for the inactivation of immunologic properties and the strengthening of tissue before implantation. However, the tissue valves are gradually denatured with the calcification process and they eventually lose their functions. Recent reports have shown the existence of specific calcium binding non collagenous proteins in the calcified area of implanted biomaterials. This experiment was intended to confirm the effect of pretreatment with RGDS(Arg-Gly-Asp-Ser) tetrapeptide on the calcification of subcutaneously implanted bovine pericardium in rats. RGDS tetrapeptide has the same amino acid sequence of attachment site of specific calcium binding non collagenous proteins. Material and Method: All bovine pericardial pieces were fixed with 0.6% glutaraldehyde. The pretreatments were done using 5 different methods, groupI, with normal saline for 60 minutes, groupII, with 0.5% GRSD(Gly-Arg-Scr-Asp) tetrapeptide solution for 60 minutes, group III : with 0.5% RGDS(Arg-Gly-Asp-Ser) tctrapeptide for 30 minutes, group IV ; with 0.5% RGDS for 60 minutes, and group V : with 0.5% RGDS for 120 minutes. The pretreated bovine pericardial pieces were implanted subcutaneously at the abdominal sites of rats. 30 days after the implantation, the implanted bovine pericardial tissue were examined radiologically, biochemically, and histologically to measure the severity of calcification. Result: On the radiological examination, group I ; 68.42$\pm$3.06, group II , 64.25$\pm$5.58 showed significant difference with group III: 48.00$\pm$3.57, group IV; 43.67$\pm$2.31, and group V ; 2.58$\pm$2.47(p<0.05). There was no difference between group I and II(p=0.105). On the biochemical examination, the amount of calcium in group I was , 33.09$\pm$6.59 mg, in group II ; 28.12$\pm$5.50mg, in group III ; 25.42$\pm$7.67mg, in group Ⅵ ; 20.51$\pm$5.11mg, and in group V : 15.43$\pm$4.25mg.
Background: Bioprosthetic materials have been made using glutaraldehyde fixation of porcine or bovine pericardium during cardiovascular surgery. But these bioprostheses have the problems of calcification and mechanical failure. We determined changes in tensile strength and elasticity of pericardium after glutaraldehyde, solvent, decellularization and detoxification. Material and Method: Tissues were allocated to four groups: glutaraldehyde with and without solvent, decellularization, and detoxification. We studied tensile strength and strain on tissues. We measured the tensile strength of fresh pericardium stretched in six directions (with 5 mm width), and % strain, which we calculated from the breaking point when we pulled the pericardium in two directions. Result: Tensile strength was reduced when we used the usual concentrated glutaraldehyde fixation (n=83, $MPa=11.47{\pm}5.40$, p=0.006), but there was no change when we used solvent. Elasticity was increased after glutaraldehyde fixation (n=83, strain $(%)=24.55{\pm}9.81$, p=0.00), but there was no change after solvent. After decellularization of pericardium, the tensile strength was generally reduced. The decrease in tensile strength after concentrated glutaraldehyde fixation for a long time was significantly greater less than after concentrated solvent (p=0.01, p=0.00). After detoxification, the differences in strength and strain were not significant. Conclusion: After glutaraldehyde treatment of pericardium there is no loss in tensile strength (even though we did the glutaraldehyde, solvent and detoxification treatments LOGIC IS UNCLEAR). Also, these treatments had a tendency to increase elasticity. Although post-treatment decellularization led to a significant loss in strength, this effect could be attenuated using a low concentration of solvent or hypertonic solution.
Background: Valvular heart disease is still the most common health problem in Korea. By the end of the year 1999, there has been 94,586 cases of open heart surgery since the first case in 1958. Among them, 36,247 cases were acquired heart diseases and 20,704 of those had valvular heart disease. But there was no database system and every surgeon and physician had great difficulties in analysing and utilizing those tremendous medical resources. Therefore, we developed a valve registry database program and utilize it for risk factor analysis and so on. Material and Method: Personal computer-based multiuser database program was created using Microsoft AccessTM. That consisted of relational database structure with fine-tuned compact field variables and server-client architecture. Simple graphic user interface showed easy-to-use accessability and comprehensibility. User-oriented modular structure enabled easier modification through native AccessTM functions. Infinite application of query function aided users to extract, summarize, analyse and report the study result promptly. Result: About three-thousand cases of valve replacement procedure were performed in our hospital from 1968 to 1999. Total number of prosthesis replaced was 3,700. The numbers of cases for mitral, aortic and tricuspid valve replacement were 1600, 584, 76, respectively. Among them, 700 patients received prosthesis in more than two positions. Bioprosthesis or mechanical prosthesis were used in 1,280 and 1,500 patients respectively Redo valve replacements were performed in 460 patients totally and 40 patients annually Conclusion: Database program for registry of valvular heart disease was successfully developed and used in personal computer-based multiuser environment. This revealed promising results and perspectives in database management and utilization system.
Kim, Kwan-Chang;Kim, Yong-Jin;Kim, Soo-Hwan;Choi, Seung-Hwa
Journal of Chest Surgery
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v.42
no.6
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pp.685-695
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2009
Background: Calcification is the most frequent cause of clinical failure of bioprosthetic tissues that are fabricated from Glutaraldehyde (GA)-fixed porcine valve or bovine pericardium. We recently used a multi-factorial approach of employing different mechanisms to investigate how to reduce the calcification of bioprosthetic tissues. The purpose of the present study was to evaluate the synchronized synergism using ethanol, L-lysine and $NaBH_4$ in glutaraldehyde treated porcine pericardium from the standpoint of calcification and tissue elasticity. Material and Method: Porcine pericardium was fixed with 0.625% GA (commercial fixation). An interim step of ethanol (80%; 1 day at room temperature) or L-lysine (0.1 M; 2 days at $37^{\circ}C$) or $NaBH_4$ (0.1 M; 2 days at room temperature) was followed by completion of the GA fixation (2 days at $4^{\circ}C$ and 7 days at room temperature). The tensile strength and thickness of the samples were measured. The treated pericardiums were implanted subcutaneously into three-week old Sprague-Dawley rats for 8 weeks. The calcium content was assessed by atomic absorption spectroscopy and the histology of the samples. Result: The amount of calcium in the pericardium pretreated with ethanol (13.6${\pm}$10.0 ug/mg, p=0.008), L-lysine (15.3${\pm}$1.0 ug/mg, p=0.002) and both (16.1${\pm}$11.1 ug/mg, p=0.012) was significantly reduced compared with the control (51.2${\pm}$8.5 ug/mg). However, $NaBH_4$ pretreatment (65.7${\pm}$61.8 ug/mg, p=0.653) and combined pretreatment that including ethanol, L-lysine and $NaBH_4$ (92.9${\pm}$58.3 ug/mg, p=0.288) were not significantly different from the controls(51.2${\pm}$8.5 ug/mg). Both the combined pretreatment using ethanol and L-lysine (7.60${\pm}$1.55, p=0.76) and the combined pretreatment that included ethanol, L-lysine and $NaBH_4$ (7.47${\pm}$1.85, p=0.33) increased the tensile strength/thickness ratio compared with that of the controls (4.75${\pm}$1.88). Conclusion: The combined pretreatment using ethanol and L-lysine seemed to decrease the calcification of porcine pericardium fixed with glutaraldehyde, as compared to single pretreatment, and it increase the tissue elasticity, but to the degree that showed synchronized synergism. $NaBH_4$ pretreatment seemed to increase the calcification of porcine pericardium, irrespective of whether single or combined pretreatment was used.
Kim, Kwan-Chang;Choi, Chang-Hyu;Lee, Chang-Ha;Lee, Chul;Oh, Sam-Sae;Park, Seong-Sik;Kim, Woong-Han;Kim, Kyung-Hwan;Kim, Yong-Jiin
Journal of Chest Surgery
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v.41
no.3
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pp.295-304
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2008
Background: Various experimental trials for the development of bioprosthetic devices are actively underway, secondary to the limited supply of autologous and homograft tissue to treat cardiac diseases. In this study, porcine bioprostheses that were treated with glutaraldehyde (GA), ethanol, or sodium dodecylsulfate (SDS) were examined with light microscopy and transmission electron microscopy for mechanical and physical imperfections before implantation, Material and Method: 1) Porcine pericardium, aortic valve, and pulmonary valve were examined using light microscopy and JEM-100CX II transmission electron microscopy, then compared with human pericardium and commercially produced heterografts. 2) Sections from six treated groups (GA-Ethanol, Ethanol-GA, SDS only, SDS-GA, Ethanol-SDS-GA and SDS-Ethanol-GA) were observed using the same methods. Result: 1) Porcine pericardium was composed of a serosal layer, fibrosa, and epicardial connective tissue. Treatment with GA, ethanol, or SDS had little influence on the collagen skeleton of porcine pericardium, except in the case of SDS pre-treatment. There was no alteration in the collagen skeleton of the porcine pericardium compared to commercially produced heterografts. 2) Porcine aortic valve was composed of lamina fibrosa, lamina spongiosa, and lamina ventricularis. Treatment with GA, ethanol, or SDS had little influence on these three layers and the collagen skeleton of porcine aortic valve, except in the case of SDS pre-treatment. There were no alterations in the three layers or the collagen. skeleton of porcine aortic valve compared to commercially produced heterografts. Conclusion: There was little physical and mechanical damage incurred in porcine bioprosthesis structures during various glutaraldehyde fixation processes combined with anti-calcification or decellularization treatments. However, SDS treatment preceding GA fixation changed the collagen fibers into a slightly condensed form, which degraded during transmission electron micrograph. The optimal methods and conditions for sodium dodecylsulfate (SDS) treatment need to be modified.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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