一种主动脉瓣反流的建模装置及其应用

本发明涉及生物医药，更具体地说，本发明涉及一种主动脉瓣反流的建模装置及其应用。

背景技术：

1、主动脉瓣反流是由主动脉瓣病变和/或主动脉根部和升主动脉形态异常引起的，可导致进行性左心室扩张和离心性肥厚，进而发展为心力衰竭。在发展中国家，风湿性疾病是主动脉瓣反流最常见的病因，而在发达国家，主动脉瓣反流的主要原因是退行性三尖瓣和先天性二叶主动脉瓣。此外，主动脉夹层和经导管主动脉瓣植入术的并发症也是主动脉反流的病因。

2、临床上，对于急性重度主动脉反流患者通常首选考虑主动脉瓣膜保留根置换和瓣膜修复干预，而对于不适合手术或者无症状的中重度的患者一般是给予血管紧张素转换酶抑制剂(acei)或血管紧张素受体阻滞剂(arb)药物治疗。然而，这些药物治疗都只能缓解主动脉反流诱导的容量超负荷的临床症状，在延缓容量超负荷发展进程中的价值还尚无定论。目前，已有药物治疗收效甚微，可能源于人们对容量超负荷的研究深度和广度明显受限有关。其中，引起这一局面最关键的因素是缺乏与临床密切相关，且易于构建和稳定复制的疾病动物模型。

3、目前使用最多的主动脉瓣反流动物模型构建方法主要包括两大类，手术建模：经右颈总动脉逆行刺穿主动脉瓣引起主动脉瓣反流；药物处理和基因编辑建模：给予西方饮食或药物诱导和基因编辑引起主动脉瓣反流。然而，这些方式均存在一定的局限性。手术模型对操作者的手术技能要求高，并且手术过程对动物损伤较大，大大降低了模型的存活率和稳定性；而后者成模稳定性较差，周期较长，并且还伴有其他的瓣膜或脏器病变发生。此外，两者在建模过程中无法较为便捷地实时观测主动脉瓣反流的情况，也增加了建模的复杂性和损伤程度。

4、鉴于此，本发明提供一种主动脉瓣反流的建模装置及其应用。

技术实现思路

1、为了克服现有技术中的问题，本发明提出一种主动脉瓣反流的建模装置及其应用，以解决现有主动脉瓣反流建模损伤大和无法实时观测的问题。

2、根据本发明的一个方面，提供了一种主动脉瓣反流的建模装置，包括：

3、穿刺针，在小动物高频超声引导下，以所述穿刺针的针尖弯曲段朝向小动物先后穿透皮肤、胸壁和心脏前壁，将针尖行进至主动脉流出道时，缓慢回退穿刺针，使针尖弯曲段撕裂主动脉瓣，引起主动脉瓣反流；

4、镶嵌在所述穿刺针内部的压力传感器，实时采集反流前后左心室和主动脉流出道的血压变化，将压力信号转化为电信号传至信号放大器，随后通过数据处理系统再将电信号转换成可直观观测的压力数字信号；

5、持针器，联接所述穿刺针并通过电缆连接信号放大器。

6、作为本发明的一种优选方案，所述穿刺针的直径为27-30g，所述穿刺针包括中空圆柱体的针体，所述针体一端沿着针尖斜面段连接针尖弯曲段，所述针体近针尖弯曲段侧内置有压力传感器，并在所述所述针体另一端设置有固定大小的圆柱状压力传感器公头。

7、作为本发明的一种优选方案，所述穿刺针还包括所述针体表层覆盖的绝缘镀层以及用于保护压力传感器的绝缘封装层，所述绝缘封装层填充在所述针体内。

8、作为本发明的一种优选方案，所述压力传感器包括内嵌于穿刺针内的压力感受芯片，所述压力感受芯片用于实时监测左心室和主动脉流出道血压变化；其末端通过电缆与穿刺针持针器相连。

9、作为本发明的一种优选方案，所述持针器包括圆柱体的持针器外壳，所述持针器外壳靠近穿刺针一端设置有与压力传感器公头相匹配的母头，所述持针器外壳靠近信号放大器的一端设置有与信号放大器母头相匹配的公头，能将压力传感器转换的电信号传输给信号放大器。

10、根据本发明的另一个方面，本发明提供一种主动脉瓣反流的建模方法，基于一种主动脉瓣反流的建模装置的实现，包括以下步骤：

11、步骤1，连接好建模装置，将穿刺针置于生理盐水中，将压力传感器对应的压力基线调零；

12、步骤2，将经过医学消毒处理后的小动物放置在超声环境中，在超声探头下于小鼠左侧第5-6肋间，使穿刺针针尖弯曲段朝下与小鼠冠状面呈30度角左右进针，依次穿过小鼠的皮肤、胸壁和心脏前壁；

13、步骤3，在超声胸骨旁长轴切面观察进针情况，当穿刺针行进至主动脉流出道时，缓慢回退穿刺针，用尖端弯曲部分撕裂主动脉瓣；

14、步骤4，将穿刺针重新递送至主动脉流出道，并观察显示器上的压力变化和主动脉瓣口血流多普勒情况；

15、步骤5，待监测到的主动脉脉压差增大，舒张压显著下降，且主动脉瓣口有明显舒张血流时，退出穿刺针，反之重复步骤3的撕裂过程；

16、步骤6，退出穿刺针，对穿刺点进行碘伏消毒，并将小鼠置于保温垫上等待苏醒。

17、作为本发明的一种优选方案，所述医学消毒处理包括：

18、对小动物进行麻醉处理；

19、对小动物进行脱毛处理，暴露出小鼠胸部皮肤，并使用碘伏进行消毒。

20、作为本发明的一种优选方案，麻醉处理的一种方式为吸入异氟烷预麻醉后，以仰卧位迅速固定在超声系统的加热板上，将小鼠四肢末端涂抹导电膏后与加热板的导电区域贴紧，并通过持续吸入含有1.5-2％的异氟烷气体来维持麻醉。

21、作为本发明的一种优选方案，所述脱毛处理包括但不限于使用脱毛膏。

22、本发明一种主动脉瓣反流的建模装置及其应用的技术效果和优点：

23、利用小动物的特性，通过内嵌压力传感器的穿刺针结合高频超声系统引导对小动物主动脉瓣进行撕裂，能全过程实时、动态、稳定地监测小动物主动脉瓣的程度。穿刺针的斜面针尖和绝缘镀层针体能极大地降低了造模过程中对其他脏器及心脏其他部位的损伤；尖端弯曲方便对主动脉瓣进行撕裂；压力传感器能实时动态监测手术过程中心脏和主动脉流出道的压力变化，为主动脉瓣反流建模提供了一种简单、易于操作的装置，为转化医学研究提供了新型、微创、易于推广且贴近临床病变的建模方法，也为容量超负荷和其他瓣膜病建模提供了新思路。

技术特征：

1.一种主动脉瓣反流的建模装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种主动脉瓣反流的建模装置，其特征在于，所述穿刺针(1)的直径为27-30g，所述穿刺针(1)包括中空圆柱体的针体(1-1)，所述针体(1-1)一端沿着针尖斜面段(1-2)连接针尖弯曲段(1-3)，所述针体(1-1)近针尖弯曲段(1-3)侧内置有压力传感器(2)，并在所述针体(1-1)另一端设置有固定大小的圆柱状压力传感器公头。

3.根据权利要求2所述的一种主动脉瓣反流的建模装置，其特征在于，所述穿刺针(1)还包括所述针体(1-1)表层覆盖的绝缘镀层(1-4)以及用于保护压力传感器的绝缘封装层(1-5)，所述绝缘封装层(1-5)填充在所述针体(1-1)内。

4.根据权利要求3所述的一种主动脉瓣反流的建模装置，其特征在于，所述压力传感器(2)包括内嵌于穿刺针内的压力感受芯片(2-1)，所述压力感受芯片(2-1)用于实时监测左心室和主动脉流出道血压变化；其末端通过电缆与穿刺针持针器相连。

5.根据权利要求4所述的一种主动脉瓣反流的建模装置，其特征在于，所述持针器(3)包括圆柱体的持针器外壳(3-1)，所述持针器外壳(3-1)靠近穿刺针(1)一端设置有与压力传感器公头相匹配的母头，所述持针器外壳(3-1)靠近信号放大器(4)的一端设置有与信号放大器母头相匹配的公头，能将压力传感器转换的电信号传输给信号放大器(4)。

6.根据权利要求5所述的一种主动脉瓣反流的建模装置，其特征在于，所述信号放大器(4)与数据处理系统(5)通过电缆相连，将电信号转换成可直观观测的压力数字信号，并在显示器上呈现出来。

7.一种主动脉瓣反流的建模方法，基于权利要求1-6任一项所述的一种主动脉瓣反流的建模装置的实现，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种主动脉瓣反流的建模方法，其特征在于，将穿刺针置于生理盐水中进行压力基线调零。

9.根据权利要求8所述的一种主动脉瓣反流的建模方法，其特征在于，通过吸入含有1.5-2％的异氟烷-纯氧气体维持麻醉处理。

10.根据权利要求9所述的一种主动脉瓣反流的建模方法，其特征在于，所述脱毛处理包括但不限于使用脱毛膏。

技术总结本发明属于生物医药技术领域，本发明公开了一种主动脉瓣反流的建模装置及其应用，包括尖端弯曲的绝缘穿刺针，镶嵌在穿刺针内部的压力传感器，以及连接压力传感器的信号放大器和数据处理系统。在小动物高频超声引导下，应用尖端弯曲的穿刺针穿刺心脏，损伤主动脉瓣引起主动脉反流，并通过压力传感器采集损伤过程中主动脉流出道的压力变化来实时确定主动脉瓣损伤及反流程度。解决了目前小动物主动脉瓣反流建模损伤大且无法实时观测的不足，为心脏容量超负荷和瓣膜病建模提供了一种简单、易于操作的装置，为转化医学研究提供了新型、微创、易于推广且贴近临床病变的模式动物。技术研发人员：邹云增,李想,吴剑,李璇受保护的技术使用者：复旦大学附属中山医院技术研发日：技术公布日：2024/6/11