Animal Experiments on an Antithrombogenic Small-Caliber Vascular Prostheses and Vascualr Patch : Observation in Canine Models

Although a variety of synthetic vascular grafts are available in modern vascular surgery, no ideal prosthesis ha,4 yet been developed. Small-caliber vascular grafts with low flow, as used in the lower extremity, continue to become thrombosed at unacceptable rates. We have developed and evaluated the new antithrombogenic blood contacting surfaces in canine model. Material and Method: Two now antithrombogenic blood contacting surfaces(Polyvinylalcohol -Polyurethane(PVA-PU) blend and natural Graphite-polyurethane(G-PU) blend) have been developed and evaluated in canine model, using vascular grafts and patches. The luminal surfaces of the test vascular grafts(5 mm ID) were fabricated by dipping a glass rod in PVA-PU blend solution(50 % PVA) using phase separation method. Mongrel dogs of either sex weighing 18-22 kg were anesthetized by endotracheal intubation using halothane and their lungs were ventilated with a volume-cycled ventilator, Maintenance anesthesia with 0.5-1.0% halothane and supplemental oxygen was used. Two pairs were used for comparison in the bilateral femoral arteries for both vascular grafts(PVA-PU vs. PU) and vascular patches(G-PU vs. PU). Bilateral groin incisions were made and the arteries were exposed and clamped. After an excision of 1 cm of the artery between clamps, a grail of 2.5 cm in length was implanted end-to-end using 6-0 polypropylene suture. The vascular patch was implanted as a form of on-lay patch. Animals were sacrificed at 1, 2, 4, 6, 8 and 16 weeks for vascular grafts and 1, 2. 4 and 6 weeks for vascular patches. Result The vascular grafts of PVA-PU blends showed patent lumina in the 2 and 16 weeks animals, while those of PU showed a patent lumen in 2 weeks animal. PVA-PU graft of 16 weeks showed a fairly clean luminal surface. A light microscopic finding of this graft demonstrated good tissue infiltration through porosity, The animals with vascular patches showed patent arteries in both groups except 2 weeks animal. Scanning electron microscopy of the luminal surfaces of G-PU patches in 4 and 6 weeks animals showed endothelial cell covering with microvilli. PU patches showed qualitatively less endothelial cell covering. Conclusion: In conclusion, PVA-PU and G-PU blends can be a promising blood contacting surfaces for application in a synthetic vascualr graft. However, further animal study is needed to determine the real long-term effects of these methods of surface modifications.

항혈전성 소구경 인조 혈관 및 봉합편에 대한 동물 실험

최근 증가 추세에 있는 동맥 경화성 혈관 질환에 대한 가장 중요한 외과적 치료 도구로서 생체 적합성이 우수한 인조 혈관의 필요성이 더욱 강조되고 있는 실정이다. 새로운 항혈전성 중합체 혈액 접촉 표면으로서 폴리비닐알코올-폴리우레탄 융합체와 폴리우레탄-흑연 융합체를 개발하여 실험견의 대퇴동맥에 장단기 삽입 실험을 시행함으로써 그 혈액 적합성 및 조직 적합성을 분석, 연구하는데 본 연구의 목적이 있다. 대상 및 방법 : 폴리비닐알코올-폴리우레탄 융합체로 제작된 소구경 인조 혈관 및 폴리우레탄-흑연 융합체로 제작된 봉합편과 폴리우레탄만으로 제작된 소구경 인조 혈관 및 봉합편을 6마리의 실험견에 삽입 실험(1, 2, 4, 6, 8, 16주)을 시행하였고, 4마리의 실험견에 폴리우레탄-흑연 융합체 봉합편 및 폴리우레탄 봉합편 삽입실험(1, 2, 4, 6주)을 시행하여 혈액 적합성 및 조직 적합성을 비교, 분석하였다. 결과 : 폴리비닐알코올-폴리우레탄 융합체 인조 혈관 및 폴리우레탄 인조 혈관 삽입 실험에서 1, 4, 6, 8주 실험견에서는 실험군 및 대조군 모두에서 개방성이 관찰되지 않고 혈전으로 폐쇄되어 있었고, 2주 실험견에서는 모두 개방성이 관찰되었다. 그러나 16주 실험견에서는 폴리비닐알코올-폴리우레탄 융합체 인조 혈관만이 개방성을 유지하고 있는 것이 관찰되었는데 혈액 접촉 표면은 혈전 부착이 거의 없는 깨끗한 상태를 유지하고 있었고 병리 조직 검사에서 인조 혈관의 유공성 사이로 주위 조직의 침투가 관찰되었다. 반면 폴리우레탄 인조 혈관에서는 문합부를 중심으로 혈전 형성으로 인한 폐쇄가 관찰되었다. 폴리우레탄-흑연 융합체 봉합편 및 폴리우레탄 봉합편 삽입 실험에서 2주 실험견을 제외하고는 실험군 및 대조군 모두에서 개방성을 유지하고 있는 것이 관찰되었다. 개방성을 유지하였던 봉합편에서는 봉합편 내면 위로 혈전 형성은 관찰되지 않았으며 4, 6주 실험견에서는 봉합편 내면 위로 신내막이 형성되어 있는 것이 관찰되었다. 주사형 전자 현미경 관찰 결과 폴리우레탄-흑연 봉합편의 경우 1주 실험견에서는 봉합편 내면에 섬유소가 피복되어 있었으며 간헐적으로 세포가 혼합되어 있는 것이 관찰되었다. 이와 대조적으로 4주 실험견에서는 뚜렷한 초기 형태의 내피세포가 섬유소층을 덮어서 자라고 있는 것이 관찰되었다. 이 시기에 관찰한 내피세포의 확대 사진에는 내피세포의 활성을 나타내는 미세융모가 잘 관찰되었다. 그리고 6주 실험견에서는 내피세포가 보다 성숙하여 내피세포간 단층으로 밀접한 연결을 이루면서 상대적으로 납작한 모양을 보여 마치 자갈 모양의 전형적 형태를 취하고 있었다. 폴리우레탄 봉합편의 경우 전체적으로는 폴리우레탄-흑연 봉합편과 유사한 소견을 보였지만 4, 6주 실험견에서 상대적으로 내피세포 피복 정도가 적은 것이 관찰되었다. 그러나 전자 현미경 분석의 제한상 두 군간에 내피세포 피복 정도를 정량화하기는 어려웠다. 이상의 결과로 폴리비닐알코올-폴리우레탄 융합체와 폴리우레탄-흑연 융합체는 대조군인 폴리우레탄 인조 혈관 및 봉합편에 비해 일부 우수한 양상을 보였지만 본 실험의 범위내에서는 통계적 정량적 차이를 제시할 수는 없었다. 향후 보다 광범위한 동물 실험이 필요할 것으로 사료된다.