Summary
Dette papir beskriver en svinemodel af undertryksventilation ex situ lungeperfusion, herunder indkøb, fastgørelse og styring på den skræddersyede platform. Der er fokus på anæstetiske og kirurgiske teknikker samt fejlfinding.
Abstract
Lungetransplantation (LTx) forbliver standarden for pleje af lungesygdom i slutstadiet. Mangel på egnede donororganer og bekymringer over donororganets kvalitet, der forværres af overdreven geografisk transportafstand og strenge kriterier for accept af donororganer, udgør begrænsninger for den nuværende LTx-indsats. Ex situ lungeperfusion (ESLP) er en innovativ teknologi, der har vist lovende i at dæmpe disse begrænsninger. Den fysiologiske ventilation og perfusion af lungerne uden for donorkroppens inflammatoriske miljø giver ESLP flere fordele i forhold til traditionel kold statisk konservering (CSP). Der er tegn på, at undertryksventilation (NPV) ESLP er bedre end overtryksventilation (PPV) ESLP, hvor PPV inducerer mere signifikant respiratorinduceret lungeskade, proinflammatorisk cytokinproduktion, lungeødem og bullaedannelse. NPV-fordelen skyldes måske den homogene fordeling af intrathoracisk tryk over hele lungeoverfladen. Den kliniske sikkerhed og gennemførlighed af en brugerdefineret NPV-ESLP-enhed er blevet demonstreret i et nyligt klinisk forsøg, der involverer extender criteria donor (ECD) menneskelige lunger. Heri er brugen af denne brugerdefinerede enhed beskrevet i en ung svinemodel af normoterm NPV-ESLP over en varighed på 12 timer, idet der lægges særlig vægt på håndteringsteknikker. Prækirurgisk forberedelse, herunder ESLP-softwareinitialisering, priming og de-airing af ESLP-kredsløbet og tilsætning af antitrombotiske, antimikrobielle og antiinflammatoriske midler, er specificeret. De intraoperative teknikker til indsættelse af centrallinje, lungebiopsi, ekssanguination, blodindsamling, kardioektomi og pneumonektomi er beskrevet. Desuden lægges der særlig vægt på anæstetiske overvejelser, med anæstesiinduktion, vedligeholdelse og dynamiske modifikationer skitseret. Protokollen specificerer også den brugerdefinerede enheds initialisering, vedligeholdelse og afslutning af perfusion og ventilation. Dynamiske organstyringsteknikker, herunder ændringer i ventilation og metaboliske parametre for at optimere organfunktionen, er grundigt beskrevet. Endelig karakteriseres og afbildes den fysiologiske og metaboliske vurdering af lungefunktionen i de repræsentative resultater.
Introduction
Lungetransplantation (LTx) forbliver standarden for pleje af lungesygdom i slutstadiet1; LTx har dog betydelige begrænsninger, herunder utilstrækkelig donororganudnyttelse2 og en ventelistedødelighed på 40%3, hvilket er højere end nogen anden solid organtransplantation 4,5. Udnyttelse af donororganer er lav (20-30%) på grund af bekymringer om organkvalitet. Overdreven geografisk transportafstand kombineret med strenge kriterier for accept af donororganer forværrer disse kvalitetsproblemer. LTx sporer også andre faste organtransplantationer med hensyn til langsigtet transplantat og patientresultater2. Primær transplantatdysfunktion (PGD), oftest forårsaget af iskæmisk reperfusionsskade (IRI), repræsenterer den førende årsag til 30-dages dødelighed og sygelighed efter LTx og øger risikoen for kronisk transplantatdysfunktion 6,7. Bestræbelser på at reducere IRI og forlænge sikre transporttider er afgørende for at forbedre patientresultaterne.
Ex situ lungeperfusion (ESLP) er en innovativ teknologi, der har vist lovende i at dæmpe disse begrænsninger. ESLP letter bevarelse, vurdering og rekonditionering af donorlunger før transplantation. Det har udvist tilfredsstillende kort- og langsigtede resultater efter transplantation af udvidede kriterier donor (ECD) lunger, hvilket bidrager til en stigning i antallet af egnede donorlunger til LTx, med organudnyttelsesgrader stigende med 20% i nogle centre 8,9,10. Sammenlignet med den nuværende kliniske standard for LTx, kold statisk konservering (CSP), tilbyder ESLP flere fordele: organkonserveringstid er ikke begrænset til 6 timer, evaluering af organfunktion er mulig før implantation, og på grund af kontinuerlig organperfusion kan der foretages ændringer i perfusat, der optimerer organfunktionen11.
Langt størstedelen af nuværende ESLP-enheder designet til human brug bruger ventilation med positivt tryk (PPV); nyere litteratur har imidlertid vist, at denne ventilationsstrategi er ringere end undertryksventilation (NPV) ESLP, hvor PPV inducerer mere signifikant ventilatorinduceret lungeskade12,13,14,15. I både menneskelige og svin lunger udviser NPV-ESLP overlegen organfunktion sammenlignet med positivt tryk ex situ lungeperfusion (PPV-ESLP) på tværs af forskellige fysiologiske domæner, herunder proinflammatorisk cytokinproduktion, lungeødem og bullaedannelse15. Den homogene fordeling af intrathoraxtryk over hele lungeoverfladen i NPV-ESLP er blevet foreslået som en signifikant faktor bag denne fordel15,16. Ud over de prækliniske fordele er den kliniske sikkerhed og gennemførlighed af NPV-ESLP blevet påvist i et nyligt klinisk forsøg17. Ved hjælp af en ny NPV-ESLP-enhed blev tolv udvidede kriterier donor menneskelige lunger med succes bevaret, evalueret og efterfølgende transplanteret med 100% 30-dages og 1-års overlevelse.
Formålet med dette manuskript er at demonstrere en arbejdsprotokol for vores laboratoriums NPV-ESLP-enhed ved hjælp af unge svinelunger under normotermiske forhold i 12 timers varighed. Den kirurgiske hentning er dækket detaljeret, og vores brugerdefinerede softwareplatforms initiering, styring og afslutning er også beskrevet. Strategien for vævsindsamling og håndtering af prøverne forklares også.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
De procedurer, der udføres i dette manuskript, overholder retningslinjerne fra Canadian Council on Animal Care og vejledningen til pleje og brug af forsøgsdyr. Det institutionelle dyreplejeudvalg ved University of Alberta godkendte protokollerne. Kvindelige unge Yorkshire grise mellem 35-50 kg blev udelukkende brugt. Korrekt biosikkerhedsuddannelse var påkrævet af alle personer, der var involveret i ESLP-procedurer. Figur 1 giver et skematisk overblik over hele NPV-ESLP-eksperimentet.
1. Prækirurgiske præparater
- Placer orgelkammeret på ESLP-vognen, og monter siliciumstøttemembranen (se materialetabellen) på kammerkrogene til ophængning.
- Saml ESLP-slangen, deoxygenatoren, arteriefilteret og centrifugalpumpen.
- Tilslut varmevekslerens vandledninger til deoxygenatoren samt fejegasslangen.
- Indsæt temperatursensorsonden (se materialetabellen) i deoxygenatoren.
- Fastgør lungearterien (PA) flowtransduceren (se materialetabellen) på PA-slangen.
BEMÆRK: Flowtransduceren bruger ultralyd til at måle flowet og sende det tilbage til centrifugalpumpen. - Brug en trevejs stophane til at fastgøre PA-tryktransduceren til PA-kanylen.
- Fastgør alle slangeforbindelser fast for at forhindre lækager, og luk alle stophaner og Luer-låse, før du tilføjer perfusatet.
- Prim kredsløbet med 1000 ml modificeret fælles hospitalsingrediensperfusat (CHIP).
BEMÆRK: CHIP er et specialfremstillet billigt perfusat med en onkotisk måling på 35 mmHg, der kan sammenlignes med proprietære perfusatløsninger18. - Start softwaren, når kredsløbet er grundet for at lette udluftning af pumpen og ledningerne.
BEMÆRK: Disse trin er knyttet til figur 2 og figur 3.
2. ESLP-softwareinitialisering, justeringer og de-airing kredsløb
- Klik på programgenvejen på skærmen for at starte ESLP-programmet. Vælg Scan, Cart 3, Connect, derefter NPV program efterfulgt af Start software.
- På hovedsiden, når kredsløbet er primet, skal du øge flow-omdrejningstallet til 900 for at drive luft ud af kredsløbet og demonstrere perfusatstrøm gennem PA-kanylen med en jævn strøm af væske.
- Tilsæt 3.375 g piperacillin-tazobactam, 10.000 enheder heparin (10.000 U / 1.5L perfusat = 6.66 U / L) og 500 mg methylprednison til kredsløbet.
- Tag en arteriel blodgas (ABG) prøve af perfusat til referenceformål.
- På hovedsiden skal du slå CPAP op til 20 cm H2O (max) og tænde den for at kontrollere funktionen. Sluk, når handlingen er bekræftet.
- På hovedsiden skal du dreje EIP til -5 cm H20 og tænde den for at kontrollere funktionen. Sluk, når processen er bekræftet.
- På siden Indstillinger skal du tænde for varmeren (klik på Start varmelegeme) og bekræfte funktionen. Skift temperaturindstillingspunkt på skærmene, og bekræft en kongruent ændring på varmelegemet på vognen. Sluk, når operationen er sikret.
BEMÆRK: ESLP-apparatet, der bruges her, er udstyret med et brugerdefineret softwareprogram (figur 4). Programmet gør det muligt at styre pumpehastighed og ventilationsparametre for at opnå og opretholde ønsket PA-flow, kontinuerligt positivt luftvejstryk (CPAP), slutekspiratorisk tryk (EEP), slutinspiratorisk tryk (EIP), respirationsforhold (RR) og inspiratorisk: ekspiratorisk (I: E) forhold. Softwaren beregner funktionelle parametre og trykvolumensløjfer. Tabel 1 viser alle overvågningsparametre, der leveres af softwaren.
3. Forberedelser til anæstesi
- Administrer ketamin (20 mg / kg) og atropin (0,05 mg / kg) (intramuskulære injektioner) i operationsstuen som præmedicinering til donorgrisen.
- Placer grisen liggende på et opvarmet operationsbord. Oprethold normotermi og fortsæt med maskeinduktion.
- Titrer iltstrømmen i overensstemmelse med dyrets vægt, typisk 20-40 ml/kg.
- Indledningsvis indgives isofluran ved 4-5 %. Reducer derefter til 3% efter 1-2 min.
- Evaluer dybden af anæstesi hvert 5. minut. Sørg for, at grisen ikke har nogen tilbagetrækningsrefleks som reaktion på en skadelig stimulus.
- Når den korrekte dybde af anæstesi er bekræftet, intuberes grisen.
- Målret en iltmætning over 90% ved at placere en pulsoximetersonde på tungen (foretrukket) eller øret.
- Juster iltstrømmen (20-40 ml / kg) og inhalationsgassen (1-3%) for at opretholde anæstesiniveauet.
- Hold ventilatorindstillingerne på et tv 6-10 ml / kg, respirationsfrekvens på 12-30 vejrtrækninger / min, PEEP 5 cm H 2 O, toptryk 20cm H2O.
- Barber og vask med jod for at forberede snitstedet.
4. Lungebiopsi, ekssanguination og blodindsamling
- Indsæt en central linje til administration af væske og heparin.
- Lav et 5-8 cm midterlinjesnit med elektrokauteri centreret over luftrøret og strækker sig kranielt fra brysthakket.
- Brug cautery, opdele huden og det subkutane fedt.
- For at identificere venstre eller højre carotis intravaskulære bundt lateralt til luftrøret skal du opdele midterlinjeplanet mellem remmusklerne og adskille bindevævslagene.
- Brug 2-0 silkebånd som karsløjfer til at opnå distal og proksimal kontrol af halsvenen.
- For at kontrollere blodgennemstrømningen skal du binde det kraniale omkransende slips og trække opad på det proksimale bånd.
- For at rumme en 7 Fr central linje skal du lave et lille snit i venen ved hjælp af Metzenbaum-saksen (~ 1/3 fartøjets omkreds).
- Slip spændingen på den proksimale karsløjfe samtidig kannulere venen. Bind silken ned for at fastgøre kanylen i venen i en dybde på 10 cm.
- Tilslut til en IV-linje på 0,9% normal saltvand efter skylning af linjen med heparin (1 enhed / ml). Hvis grisen er intravaskulært udtømt fra dehydrering, skal du administrere væsken. Hep-lås eventuelle ubrugte porte.
- Udfør en median sternotomi
- Identificer brysthak og xiphoid-processer som snitmærker.
- Brug elektrokauteri til at lave et midterlinjesnit, der spænder over hele brystbenet (ca. 40-50 cm) og forbinder det forrige snit ved brysthakket til xiphoiden.
- Opdel det subkutane væv og fascia mellem fibrene i pectoralis major muskel. Cauterize eventuelle blødende kar for at opretholde hæmostase.
- Brug elektrokauteri til at markere midterlinjen langs brystbenet. Brug en tung saks til at klippe xiphoiden og brug en finger til stump at dissekere perikardiet fra brystbenets bageste bord for at skabe et håndgribeligt rum til at rumme brystsaven.
- Påfør to håndklædeklemmer på modsatte sider af brystbenet på niveauet af de 4. ribben lateralt til costochondral krydset. Køb det overliggende væv og fascialag i håndklædeklemmerne og løft brystbenet lodret væk fra hjertet under sternotomi.
- Udfør sternotomien med en elektrisk eller luftdrevet sav, tænder op, startende fra xiphoidet mod brysthakket. For at forhindre skade på de underliggende strukturer (f.eks. Perikardium og brachiocephalic vene og innominatarterie) skal du fortsætte gradvist med saven og trække lodret tilbage ved hjælp af håndklædeclips.
BEMÆRK: Brystbenet dykker dybt bagud ved brysthakket, og saven skal rettes bagud for at fuldføre sternotomien på dette niveau. - Brug cautery til at opnå hæmostase af det blødende brystben.
BEMÆRK: Benvoks kan også anvendes til dette formål. - Lever 1.000 E / kg heparin intravenøst. Tag en in vivo blodprøve 5 minutter efter administration af heparin.
- Brug en finger til stump at dissekere lungehinden fra det indre brystben for at skabe plads til brystretraktoren.
- Indsæt en brystretraktor med et håndtag mod maven og træk gradvist tilbage for at udsætte mediastinum fuldt ud.
- Fjern thymus fra perikardiet ved hjælp af en kombination af stump dissektion med en finger og elektrokauteri.
BEMÆRK: Det er bedst at fjerne thymus som et stort stykke i stedet for små bidder. - Tag en biopsi af højre øvre lungelap til vævsanalyse: Åbn højre pleura for at udsætte højre øvre lap. Omkrans en 1 cm3 portion med 0-silke, slips og punktafgifter denne del af lungen ved hjælp af Metzenbaum-saks.
- Del biopsien i tre lige store portioner, og læg en af hver i optimal skæretemperatur (OCT) gel, formalin og flydende nitrogen (snapfrysning).
- OLT- og snapfrosne prøver opbevares i en fryser til -80 °C, og formalinprøverne opbevares i et køleskab på 4 °C i en korrekt lukket beholder.
BEMÆRK: Biopsiprøver farves med hæmatoxylin-eosinfarvning for at undersøge histopatologien af lungeskade, herunder interstitiel ødem, alveolær og interstitiel inflammation, interstitielle og perivaskulære neutrofile infiltrater og blødning15.
- Åbn perikardiet. Telt perikardiet ved hjælp af tang og lav et snit i hjertesækkens midterlinje med Metzenbaum-saks.
- Fortsæt dette snit kranielt til aortaroten, derefter sideværts for at udsætte den overlegne vena cava (SVC). Afslut perikardiotomien kausalt og T-off snittet til venstre og højre på niveauet af hjertespidsen.
- Aflive grisen ved ekssanguination. Indskær SVC'en, og indsæt et Poole-tippet sug (se materialetabel) i lumenet, og fremfør sugespidsen til den ringere vena cava (IVC).
BEMÆRK: Et snit er lavet i den forreste væg af venstre atrium (LA) for at fremskynde ekssanguinationen.- Løft hjertespidsen og skær LA 1 cm under koronar sinus ved hjælp af Metzenbaum saks. Ved ekssanguination skal du skifte fra 100%O2 til rumluft.
- Saml fuldblod: Poole-spidssugningen er forbundet til en cellebesparende enhed til opsamling af 1200 ml fuldblod, som spindes ned for at producere 500 ml pakkede røde blodlegemer (pRBC).
BEMÆRK: Cellespareprotokolindstilling: Fyldflow: 300 ml/min, vaskeflow: 100 ml/min, tomt flow: 150 ml/min, returflow: 150 ml/min, vaskevolumen: 300 ml, koncentrationsflow: 200 ml/min. Dette vil tage ~ 5 min.
5. Kardioktomi
- Udfør kardioektomi: løft hjertespidsen kranialt og fortsæt det forrige LA-snit sideværts for at transektere koronar sinus, hvor den venstre hemi-azygote vene slutter sig til den.
- Del LA ved at skære medialt over den forreste overflade af PA-bifurcation.
- Gennemskær IVC 1 cm over membranen. Tilslut dette snit til LA ved at skære medialt.
- Afslut opdelingen af LA ved at skære langs toppen af højre lungearterie på vej mod PA-bifurcationen.
BEMÆRK: Dette trin udelukker den højre overlegne lungevene fra den bageste LA. - Løft IVC kranielt og del den højre overlegne lungevene. Opdel de perikardiale refleksioner, der samles mellem hoved-PA og højre atrium (RA) / SVC.
- Sæt hjertet ned og transekter SVC. Opdel SVC fra bindevævslaget bagud og transekter den azygote vene.
- Løft hjertet kranielt, del PA på lungeventilens niveau. Disseker delvist Aorta fra PA ved hjælp af Metzenbaum-saks, og transekter derefter den stigende Aorta.
BEMÆRK: Dette fuldender kardioktomi.
6. Pneumonektomi
- Udfør pneumonektomi: Kontroller, at ekspiratorisk tidevandsvolumen (TVe) er ca. 10 ml / kg. Skift til 2:1 inspiratorisk: ekspiratorisk forhold for at nå dette mål. Hvis TV forbliver < 6 ml / kg, skal du øge spidsbelastningen og / eller PEEP for at nå 8-10 ml / kg mål for maksimal alveolær rekruttering.
- Åbn pleura på grisens venstre side. Lav et vandret snit langs brystbenets bageste bord ved hjælp af Metzenbaum-saks. Lav to lodrette snit ned ad pleura til phrenic nerven ved mediastinumets overlegne og ringere grænser.
- Punktafgifter lungehinden ved at skære langs phrenic nerve. Gentag dette trin på højre side. Åbn og fjern membranpleura på samme måde ved hjælp af den bageste LA-manchet som den nedre grænse på samme måde som phrenic nerven.
- Opdel pleurale vedhæftede filer fra membranen mod venstre nedre lungelap. Brug en Deaver retractor (se Tabel over materialer) til at holde membranen opad. Del det nedre lungebånd til venstre og fortsæt op mod hilum.
- Prøv en "no-touch teknik" med hensyn til selve lungevævet.
BEMÆRK: Det vil sige, forsøg minimal manuel manipulation af lungen for at forhindre traumer. - På højre side skal du dele IVC og pleurale vedhæftede filer fra membranen. Træk membranen opad ved hjælp af Deaver-retraktoren. Del det nedre lungebånd på højre side og fortsæt op mod hilum.
- Opdel den innominerede vene og buekarrene for at udsætte luftrøret.
- Bluntly dissekere vævet omkring luftrøret. Med ekspiratoriske tidevandsmængder (TVe) på ca. 10 ml/kg klemmes luftrøret ved hjælp af en slangeklemme ved maksimal indånding.
- Transekter luftrøret og løft den fastspændte del opad for de resterende trin for at give kirurgisk trækkraft.
- Dissekere den bageste luftrør fra spiserøret ved hjælp af stump dissektion med tung Metzenbaum-saks og en fri hånd. Opdel eventuelle resterende pleurale vedhæftede filer, transekter Aorta over og under venstre bronchus, og fjern lungerne fra brystet med et segment af faldende Aorta.
- Vej lungerne med klemmen på, og opbevar dem hurtigt i en køler fuld af is. Vægtøgning under ESLP-kørslen er en indikator for ødemdannelse.
BEMÆRK: Dette fuldender pneumonektomi.
7. Placering af lungerne på ESLP-apparatet
- Tilføj 500 ml pRBC til perfusionskredsløbet (tidligere primet med 1L CHIP, trin 1.8) for at nå et endeligt volumen på 1.5 L perfusat.
BEMÆRK: Hæmoglobinkoncentrationen er rettet mod ca. 50 g / L eller en hæmatokrit på 15%. - Tag billeder af lungerne til dataposter.
- Biopsi højre midterste lungelap. Omkrans en portion på 1 cm3 med 0-silke, slips og skær denne del af lungen ved hjælp af en saks til vævsanalyse som tidligere beskrevet (trin 4.4).
- Fastgør 3/8, 1/2 tommer slangeadapteren til hovedlungearterien (mPA). Tag fat i modsatte sider af mPA ved hjælp af snaps. Indsæt adapteren med 1/2 tommer del i mPA, og hold den på plads, mens en assistent fastgør adapteren på plads ved hjælp af 0-silkebånd.
BEMÆRK: Adapteren skal sidde 2-3 cm over PA-bifurcationen (hvis PA har utilstrækkelig længde, kan et segment af donorgrisens nedadgående Aorta sys ende-til-ende på mPA for yderligere længde). - Placer lungerne liggende på silikonestøttemembranen og tilslut dem til ESLP-enheden.
- Placer en anden slangeklemme på luftrøret nær placeringen af trakealbronchus. Fjern den mere distale klemme og intubere luftrøret med endotrachealrøret (ETT).
- Fastgør ETT på plads ved hjælp af to lynlåse. Klem ventilationsledningen ved hjælp af en slangeklemme, og frigør den proksimale klemme fra luftrøret.
BEMÆRK: Lungerne forbliver oppustet, hvis dette gøres korrekt, og der ikke er luftlækager.
- Fastgør ETT på plads ved hjælp af to lynlåse. Klem ventilationsledningen ved hjælp af en slangeklemme, og frigør den proksimale klemme fra luftrøret.
- Tilslut PA-adapteren til PA-linjen, og fjern mPA'en. Start timeren for perfusion.
BEMÆRK: Se figur 5 for en fotografisk afbildning af trinene.
8. Initiering af perfusion og ventilation
- På siden Indstillinger skal du klikke på Start varmeapparat og indstille temperaturen til 38 °C. Indtast også grisens vægt for at beregne hjerteudgang (flow).
- Indstil CPAP'en til 20 cm H2O på hovedsiden, og klik på Start CPAP. Når ventilationen begynder, skal du løsne ventilationsledningen.
- Nulstil arterietryksensoren. Klem PA-ledningen over tryksensoren med en slangeklemme. Åbn sensoren for rumluft, klik på ZERO PAP og Zero Bld Flow på siden Indstillinger , og bekræft derefter, at aflæsningerne er nulstillet på hovedsiden .
- Luk tryksensorens stophane for at aflæse linjetrykket, åbn linjen til PA-kanylen, vælg 10% hjerteudgang på hovedsiden, klik på Vend tilbage til PA-manual (knappen bliver grøn), og løsn derefter PA-linjen.
BEMÆRK: Linjen er nu korrekt nulstillet, og pumpen flyder nu 10% af den beregnede hjerteudgang.
- Luk tryksensorens stophane for at aflæse linjetrykket, åbn linjen til PA-kanylen, vælg 10% hjerteudgang på hovedsiden, klik på Vend tilbage til PA-manual (knappen bliver grøn), og løsn derefter PA-linjen.
- Træk 10 ml perfusat til centrifugalanalyse, og træk en tid nul (T0) ABG.
- Når lungerne er blevet perfuseret i 10 minutter, øges flowet til 20% af hjerteudgangen.
- Når perfusattemperaturen når 32 °C, fastgøres kammerlåget på plads med klemmer for at skabe en lufttæt forsegling. Placer lungerne optimalt, inden låget placeres. Reparer eventuelle luftlækager med størrelse 6-0 prolene på BV-1 nåle.
- Når låget er fastgjort, skal du klemme ventilationsslangen og slukke for CPAP. På siden Indstillinger skal du klikke på Nul ITP, Nulpote, Nul luftstrøm og derefter bekræfte, at aflæsningerne er nulstillet på hovedsiden .
- Klik på Start CPAP ved 20 cm H2O, og løsn ventilationsslangen. Indstil derefter EEP-målet til 0 cm H 2 O, EIP til 1 cm H20, RR 10, I: E-forholdet 1: 1, og klik på Tryk for at starte udluftning for at aktivere undertryksventilation.
- Lyt til udluftningen, skift funktion, og fastgør derefter sideportens ventilationsrør til kammeret.
BEMÆRK: Ventilatoren begynder sin respirationscyklus ved udånding. Lungerne vil komprimere lidt, hvis sideporten er fastgjort under en udånding. Det foretrækkes at vente og lytte til indånding og derefter tilslutte sideporten for at maksimere rekrutteringen.
- I løbet af de næste par vejrtrækninger reduceres CPAP til 12 cm H 2 O, samtidig med at EIP øges til -9 cm H 2 O. Oprethold disse ventilationsparametre i den første time, reducer derefter CPAP til 8-10 cm H 2 O afhængigt af den alveolære rekruttering og øg EIP til -12 til -13 cm H2O.
- Indstil toptryk til 20-21 cm H2O.
BEMÆRK: Hvis der kræves højere tryk på tidspunktet for pneumonektomi, bliver det måltoptrykket. - Når perfusattemperaturen når 35 °C, øges strømmen til 30% af hjerteudgangen.
BEMÆRK: Dette er indstillingerne for organbevarelse (tabel 2). - Ved 3, 5, 7, 9, 11 timer evalueres med strømme på 50% af hjerteudgangen og tilsætning af blandet fejegas (89% N2, 8% CO2, 3%O2) tilsat til deoxygenatoren ved 0,125 l / min for at simulere systemisk iltudnyttelse (tabel 3).
- På hvert ulige tidspunkt under konserveringstilstand trækkes en 10 ml prøve af perfusat til fremtidig analyse. Udtag en præ-deoxygenator 1 ml ABG-prøve hver time.
- Efter 5 minutters evalueringstilstand trækkes ABG'er fra før- og efter-deoxygenatorporte (tabel 4).
BEMÆRK: Dette fuldender placeringen af lunger på ESLP og initiering af perfusion og ventilation. Se tabel 2 for indledning af protokollen. Tabel 3 viser de to anvendte former for NPV-ESLP.
9. Metabolisk støtte af lungen
- Kontroller perfusatglukoseniveauet hver time via ABG-analyse. Mål glukose ved 3-6 mmol / l og titrer i henhold til forbrugshastigheder ved hjælp af en standard infusionspumpe til kontinuerlig glukoseinfusion og bolusdoser efter behov.
BEMÆRK: En anden infusionspumpe giver en kontinuerlig infusion af 2 E/t insulin. CHIP indeholder sammen med de fleste andre organperfusionsopløsninger glukose som det primære energisubstrat.
10. Heparin, antimikrobielle og antiinflammatoriske midler
- Tilsæt 10.000 enheder heparin til perfusatet ved starten af perfusionen før tilsætning af pRBC.
- Der tilsættes 3,375 g piperacillin-tazobactam til perfusatet ved perfusionens begyndelse, inden pRBC tilsættes.
- Tilsæt 500 mg methylprednisolon til perfusatet i starten af perfusionen, før du tilføjer pRBC.
11. Vurdering af lungefunktion
- Anvend de to forskellige former for ventilation og perfusion under en ESLP-kørsel: bevarelse og evaluering.
BEMÆRK: Se Bevarelse og vurdering (tabel 3). Konserveringstilstand: Hjerteudgang 30%, PEEP 8-12, EEP 0, EIP -10 til -12, toptryk 20-22 cm H2O, RR 6-10 og I: E-forhold 1: 1-1,5. ESLP-kørsler er typisk 12 timer lange, selvom de kan forlænges til 24 timer. - Indstil toptrykket til at matche pneumonektomitoptrykket og opnå et mål-tv på 10 ml / kg.
BEMÆRK: Selvom TVe på 10 ml / kg er målrettet, opnås generelt 6-8 ml / kg. - Hvert 30. minut under konservering skal du udføre rekruttering i 30 minutter eller mindre.
BEMÆRK: Varigheden og omfanget af rekrutteringen afhænger af den opnåede TVe. Hvis TVe er 8-10 ml/kg, er yderligere rekruttering ikke nødvendig. - Ved rekruttering øges PEEP til 10-12 cm H 2 O, RRreduceres til 6 vejrtrækninger / min, øges toptryk med 2-4 cm H 2 0 uden at overstige 30 cm H2O (sjældent overstiger vi 25 cm H2O) og ændrerI: E-forholdet til 1: 0.5.
BEMÆRK: Generelt foretages kun en eller to af disse ændringer for hvert 30 minutters interval, hvor stigningen i PEEP og toptryk er den mest effektive. - Ved 3, 5, 7, 9, 11 timer evalueres organfunktionen.
BEMÆRK: Hovedparameteren af interesse er PF-forholdet; Dynamisk overensstemmelse og PA-tryk overvåges imidlertid nøje (figur 6). - Under evalueringen øges hjerteudgangen til 50%, mens en blandet fejegas (89% N2, 8% CO2, 3%O2) tilsættes kredsløbet med en strømningshastighed på 0,125 L / min via deoxygenatoren.
BEMÆRK: Dette replikerer systemisk iltsvind og forekommer over 5 min. I løbet af denne tid reduceres PEEP til 5 cm H2O, samtidig med at toptrykket opretholdes, hvilket øger EIP tilsvarende. Hold RR ved 10 bpm og indstil I: E til enten 1 eller 1,5 afhængigt af om lungerne ser ud til at være luftfangst eller ej. - Udfør funktionsberegningerne for pulmonal vaskulær modstand, minutventilation, dynamisk overensstemmelse og P / F-forhold.
BEMÆRK: Pulmonal vaskulær modstand kan beregnes ved: [(PAP - LAP) / CO] x 80, hvor LAP (venstre atrietryk) er 0 mmHg på grund af designet af et åbent LA-dræningssystem.
Minutventilation beregnes ved: TVexpiratory x RR
Dynamisk overholdelse beregnes ved: TVexpiratory/EIP
P / F-forhold beregnes ved: PaO2 / Fi02, hvor FiO2 er 21%.
ESLP-softwaren beregner og registrerer automatisk ventilations- og funktionsindekser kontinuerligt.
12. Metabolisk vurdering af ex situ perfunderede lunger
- Vurder perfusatets metaboliske tilstand hver time via ABG'er, der fungerer som en surrogatmarkør for lungernes tilstand. Opsaml 10 ml perfusat fra pre-deoxygenatorporten til fremtidig analyse.
BEMÆRK: Blodgasanalyse tjener også til at overvåge perfusatets gas- og ioniske tilstand. - Brug PaO2 som markør for den samlede lungefunktion.
BEMÆRK: Dette gælder især i evalueringsfaser, når blandet fejegas tilsættes kredsløbet for at simulere systemisk deoxygenering. Gasser før vs. efter deoxygenator sammenlignes for at vurdere iltoptrapning i lungerne. - Målret en normal pH-værdi (7,35-7,45)-korrekt acidose med boluser af tris-hydroxymethylaminomethan (THAM) buffer (se materialetabel).
BEMÆRK: Alkalose korrigeres generelt ikke og overstiger ikke 7,55. CO2 feje kan tilføjes til kredsløbet for at korrigere dette til normal, eller hvis alkalose overstiger denne tærskel. - Behandl PaCO2 tilladende og ligger generelt i området 10-20 mmHg.
BEMÆRK: Disse værdier fortolkes som et tegn på tilfredsstillende ventilation. Elektrolytter justeres ikke under ESLP, men de overvåges som en del af standard ABG-analyse. Lactat vil klatre under stigende varighed af ESLP, og det gør kalium også. Natrium forbliver stabilt (135-145 mmol / L), og calcium er typisk lavt. Tabel 4 indeholder prøverepræsentative resultater af ABGs perfusatanalyse under en 12 timers kørsel af NPV-ESLP ved normotermi og 30% hjerteudgang ved anvendelse af et cellulært perfusat (blod + CHIP).
13. Afslutning af perfusion, ventilation og frakobling af lungerne fra ESLP-enheden
- På siden Indstilling skal du klikke på Luk server.
- Fjern låget fra kammeret. Afbryd PA-adapteren fra PA-kanylen.
- Extubate luftrøret. For at bestemme mængden af ødemdannelse skal du veje lungerne.
- Tag en 1 cm3 vævsbiopsi af tilbehørslapen og del den i tre stykker som tidligere beskrevet.
- De endelige gasanalyser udføres, perfusatprøverne centrifugeres, og vævsbiopsierne opbevares som beskrevet ovenfor (trin 4.4).
BEMÆRK: Centrifugeringsindstillinger: Hastighed, 112 x g; acceleration, 9; deceleration, 9; temperatur, 4 °C, og tid, 15 min varighed. - Luk programmet; Alle de registrerede data gemmes.
- Efter institutionelle protokoller skal du kassere det resterende væv, blod og bioaktive materialer.
- Rengør ESLP-vognen ved hjælp af et desinficerende rengøringsmiddel til hårde overflader (f.eks. 70% ethanol), og læg alle genanvendelige komponenter i en fryser på -20 °C for at reducere væksten af bakterier.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
I begyndelsen af lungeperfusion og ventilation (konserveringstilstand) vil lungerne generelt have et lavt lungearterietryk (< 10 mmHg) og lav dynamisk overensstemmelse (< 10 ml / mmHg), da perfusatet opvarmes til normotermi. Yorkshire grise, der vejer 35-50 kg, resulterer typisk i lunger, der vejer 350-500 g. I løbet af den første time af NPV-ESLP er de målte ekspiratoriske tidevandsvolumener (TVe) 0-2 ml / kg, og de inspirerende tidevandsvolumener (TVi) er 100-200 ml. TVe når generelt 4-6 ml / kg inden for 3-6 timer, og derefter kan fortsætte med at stige, men naturligt stabilisere sig i 6-8 ml / kg området. TVi vil altid overstige TVe med 100-200 ml. Ligeledes vil dynamisk overholdelse begynde ved 0-10 ml / mmHg inden for den første time og lejlighedsvis være højere. Mellem 3-6 timer er den dynamiske overensstemmelse 10-20 ml / mmHg og stabiliseres med TVe, som er indbyrdes forbundne parametre. PAP vil stige gradvist, efterhånden som lungearteriestrømmen gradvist øges fra 10 til 30 % af hjerteudgangen. Inden for den første time er dette typisk 10±2 mmHg og stiger lidt i løbet af 12 timers kørsel til et område på 12±2 mmHg. Under en evaluering med strømme på 50% af hjerteudgangen kan PAP være meget højere ved 15-20 mmHg. Pulmonal vaskulær resistens (PVR) vil stige gradvist i hele ESLP. Figur 6 viser tendenser i PAP, dynamisk overensstemmelse og PVR over 12 timers perfusion og ventilation. Alle disse parametre kan påvirkes af den specifikke ESLP-eksperimentelle protokol, der anvendes.
Under evalueringstilstanden for ESLP, som forekommer ved 3, 5, 7, 9, 11 timer i løbet af en 12 timers kørsel, observeres en opadgående tendens i LAPaO2 (tabel 4). Evalueringstilstanden varer i 5 min. Det består i at sænke PEEP til 5 cm H2O, samtidig med at toptrykket opretholdes ved at øge EIP i kompensation. Flow øges til 50% af hjerteudgangen, og blandet fejegas tilsættes via deoxygenatoren med en strømningshastighed på 0,125 l / min for at simulere systemisk iltningsforbrug. Generelt liggerPaO2 fra PA i området 50-60 mmHg, og LAPaO2 kan variere fra 60-120 mmHg, afhængigt af hvor godt lungerne har reageret på konservering og rekonditionering. Den absolutte step-up værdi i PaO2 mellem præ- og post-deoxygenator er en bedre indikator for lungernes iltningskapacitet og dermed lungefunktion; men pr. konvention forbliver PF-forhold en almindeligt rapporteret parameter til at forudsige vellykket transplantation. PF-forholdet er LA (pre-deoxygenator) PaO 2 / FiO2 og skal være > 300, hvilket er transplantationsgrænsen for mennesker. FiO2 er 21% (rumluft); derfor er den mindste LA PaO2, der kræves under ESLP, 63 mmHg. Figur 6 viser en typisk tendens for PF-forholdet ved evalueringstidspunkterne 5 og 11 timer i hele NPV-ESLP.
Begge former for ESLP drager fordel af forskellige metaboliske vurderinger, herunder hyppig blodgasanalyse, gentagen perfusatsammensætningsprøveudtagning og vævsbiopsier. Perfusat fungerer som en surrogatindikator for den samlede lungestatus; derfor giver blodgasanalyse af perfusatet omfattende information om lungernes metaboliske tilstand (tabel 4). Før hver evaluering udtages en 10 ml perfusatprøve, der skal centrifugeres og analyseres via ELISA for forskellige biomarkører for inflammation, herunder TNF-alfa, IL-6 og IL-8. Disse værdier er informative om lungernes inflammatoriske tilstand og virkningerne af eksperimentelle protokoller; De skal dog fortolkes i forbindelse med ESLP som et lukket kredsløb uden perfusat udskiftning/udveksling. Således drager disse biomarkørniveauer ikke fordel af den understøttende funktion af naturlige metabolisatorer og fysiologisk clearance som udført af leveren eller nyrerne. Af denne grund observeres en kontinuerlig stigning i disse markører over tid med ESLP. Vævsbiopsierne er ligeledes nyttige til biomarkørmærkning og visualisering og histologisk vurdering af vævsintegritet. Ødemdannelse er et andet vigtigt indeks for inflammation forbundet med endotelpermeabilitet. Figur 6 viser en typisk vægtforøgelse på 30% i slutningen af 12 timer NPV-ESLP. For nylig er in vitro funktionel vurdering af lunger på NPV-ESLP blevet suppleret med bekræftende in vivo venstre lungetransplantation i 35-50 kg Yorkshire grise. In-vivo transplanteret lungevurdering sker over en 4 timers varighed før eutanasi via ekssanguination. Den transplantationsprotokol, der er vedtaget til in vivo-vurdering ved hjælp af denne brugerdefinerede NPV-ESLP-enhed, findes i denne reference19.
P:F-forholdet er den vigtigste funktionelle vurderingsparameter for ESLP og human lungetransplantation. Denne NPV-ESLP-teknologi blev med succes anvendt i et klinisk forsøg med 100% 30 dage og 1 års overlevelse17. Tolv udvidede kriterier humane lunger blev med succes bevaret og rekonditioneret på ESLP med efterfølgende transplantation. Der var ingen forekomst af PGD grad 3 og ingen tidlig dødelighed. Den langsigtede opfølgning er i gang. Selvom P: F-forhold er guldstandardens funktionelle vurderingsparameter for transplantation og ESLP, MÅLER NPV-ESLP også PAP, pulmonal vaskulær resistens, ødemdannelse og overholdelse som yderligere funktionelle resultatmål for at hjælpe med at guide bevarelse og rekonditionering af lunger. NPV-ESLP giver omfattende metaboliske og funktionelle evalueringer af donorlunger. Denne teknologi har vist sig at være klinisk gavnlig i forbindelse med udvidede kriterier lunger. Softwaren er designet til at kræve minimale manuelle justeringer og har minimal variation mellem og inden for operatøren.
Figur 1: NPV-ESLP-protokol. Skematisk repræsentation af lungeindkøb og 12 timers NPV-ESLP-kørsel. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 2: Silikonestøttemembran til lungerne suspenderet i ESLP-reservoir med hård skal. Støttemembran afbildet med et endotrakealt rør (i midten) og lungearteriekanyle (venstre). Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 3: NPV-ESLP kredsløb. (A) Skematisk gengivelse af kredsløbet med en ledsagende forklaring (venstre). (B) Foto af NPV-ESLP-kredsløb (højre). Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 4: Skærmbilleder fra NPV-ESLP-softwareprogrammet. (a) "Hovedskærm". b) Skærmbilledet "flow-loops". (c) Skærmen "Indstillinger". Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 5: Lunger forbundet til NPV-ESLP-kredsløb . a) forreste donorlunger før ESLP. b) bageste donorlunger efter ESLP. (C, D) Vævsbiopsi af højre midterste lungelap. (E) Lunger forbundet til ESLP-kredsløb. (F) Demonstreret placering af lunger på silikonestøtte. (G) Set forfra af ESLP-anordning, der illustrerer startvæskeniveau og lungepositionering. (H) Lunger forbundet til anordningen, der viser åben venstre atriel dræning. (I, J, K) Låg fastgjort på enhedens kammer. (L) Enheden og lungerne er fuldt forbundet og fungerer i NPV-tilstand. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 6: Funktionelle parametre under evalueringstilstande over 12 timer NPV-ESLP. (A) P:F-forhold, PaO2:FiO2-forhold . b) Overholdelse. (C) PAP, lungearterietryk. D) PVR, pulmonal vaskulær resistens. (e) Vægtøgning. Klik her for at se en større version af denne figur.
Tabel 1: Registrerede overvågningsdiagramparametre. Klik her for at downloade denne fil.
Tabel 2: Iværksættelse af 12 timers NPV-ESLP-protokol. CO, hjerteudgang; PA, lungearterie; PPV, ventilation med positivt tryk; NPV, undertryksventilation. For konserveringstilstand, ventilationsparametre, se tabel 3. Fra og med T3 blev evalueringen udført serielt hver 2. time i 5 minutter med PA-flow indstillet til 50% CO, medicinsk gas indstillet til 89% N2, 8% CO2, 3%O2 og konserveringsindstillinger i henhold til parametrene i tabel 3. Klik her for at downloade denne fil.
Tabel 3: Metoder til NPV-ESLP: Bevarelse vs. evaluering. CO, hjerteudgang; FiO2, fraktion inspireret af ilt; LAP, venstre atrietryk; NPV, undertryksventilation; PAP, gennemsnitlig lungearterietryk; PAWP, maksimalt luftvejstryk; PEEP, positivt slutekspiratorisk tryk; PCO2, partialtryk af kuldioxid i lungearteriel cirkulation. Klik her for at downloade denne fil.
Tabel 4: Blodgasanalyse udført i løbet af 12 timers ESLP. Ca+, calciumion; Cl-, chloridion; Hb, hæmoglobin; HCO3-, bicarbonation; K+, kaliumion; Na+, natriumion; Osm, osmolaritet; paCO2, arterielt partialtryk af kuldioxid; paO2, arterielt partialtryk af ilt; sO2, iltmætning; P/F-forhold, PaO2/FiO2-forhold. Klik her for at downloade denne fil.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Der er flere kritiske kirurgiske trin sammen med fejlfinding, der er nødvendige for at sikre en vellykket ESLP-kørsel. Juvenile svinelunger er ekstremt sarte sammenlignet med voksne menneskelige lunger, så den indkøbende kirurg skal være forsigtig ved håndtering af svinelunger. Det er afgørende at forsøge en "no-touch" teknik for at undgå at forårsage traumer og atelektase, når man dissekerer lungerne. "No-touch" betyder at bruge den absolutte minimumsmængde manuel manipulation af lungerne under indkøb. Rekrutteringsmanøvrer, mens du er i respirator under operationen, er langt mindre effektive i svinelunger end menneskelige lunger. Det anbefales ikke at omdirigere luft manuelt gennem alveolerne, som det ofte udføres med menneskelige lunger, fordi dette vil forårsage uoprettelig skade på unge svinelunger. Det er afgørende at fastspænde luftrøret ved tidevandsvolumener, der matcher tidevandsinduktionsvolumenerne for at maksimere sandsynligheden for en vellykket NPV-ESLP-kørsel. Enhver tabt overholdelse under indkøb er udfordrende at genvinde på NPV-ESLP, når man arbejder med svinelunger; menneskers lunger, der bruger NPV-ESLP, er mere tilgivende i denne henseende. Ideelt set udføres fastspænding af lungerne ved tidevandsinduktionsvolumener uden behov for øget toptryk; Imidlertid begynder overholdelse at falde kort efter varm iskæmi, og nogle gange er der behov for højere pres for at opretholde rekrutteringen. Det er nyttigt at skifte til et I:E-forhold på 2:1 efter kardioktomien for at opretholde og endda øge den alveolære rekruttering en smule med TVe over 10 ml/kg, før pneumonektomien påbegyndes. Vend ikke lungerne medialt for at dissekere de bageste pleurale vedhæftede filer fra spiserøret, som det almindeligvis udføres i humane lungeudtagninger. De bageste pleurale vedhæftede filer skal dissekeres stump ved hjælp af en blind tilgang, der driller vævet væk fra lungerne ved hjælp af en frihånd, samtidig med at det løftes opad fra det fastspændte luftrør for at give modtræk. Juvenile svinelunger, der har mistet betydelig overholdelse på tidspunktet for trakealspænding, vil kæmpe for at komme sig på ESLP. Hvis lungerne har 0 dynamisk overensstemmelse oprindeligt under NPV-ESLP og ikke udvikler nogen dynamisk overholdelsesforbedring som målt af softwaren inden for den første time, er det tvivlsomt, at disse lunger vil genvinde deres funktion. Dette er næsten helt sikkert et problem med den kirurgiske explant-teknik. Hvis der ikke er opnået tilstrækkelig PA-længde, kan faldende Aorta forlænge PA via ende-til-ende anastomose.
Flere kritiske trin og fejlfindingsmetoder er nødvendige under driften af NPV-ESLP-apparatet for at opnå vellykket perfusion. Indkøbsprocessen, montering af lungerne på NPV-ESLP-apparatet og initiering af perfusion/ventilation bør ikke overstige 20-30 min. Længere perioder med iskæmi mindsker sandsynligheden for et vellykket løb. Lungerne skal placeres på silikonestøttemembranen, således at hverken PA-kanylen eller ET-røret forstyrrer bevægelsen af de øvre lobes under ventilation. Lungerne skal hæves fra hardshellkammeret ved hjælp af silikonestøttemembranen; lungerne bør dog ikke være så forhøjede, at åben LA-dræning af blod vil resultere i hæmolyse fra kraften til at falde på hard-shell-reservoiret. Eventuelle tårer i lungeparenchymen skal identificeres og oversys med 6-0 prolene for at forhindre luftlækage. Skrotpleura eller perikardium kan være nyttigt at udføre en patch reparation. Ligeledes kan blodgennemblødt gasbind også tjene til at tilslutte tårer, der ikke kan repareres kirurgisk. Det er bedre at undgå en skade end at reparere lungeparenchymen, da lungen er vanskelig at sy uden at forårsage yderligere skade. Lungerne skal forblive oppustede, når ventilationen påbegyndes, så CPAP skal begynde ved 20 cm H2O, før luftrøret eller ventilationsslangen løsnes. Hvis lungerne tømmes, vil de kæmpe. Enhver tabt alveolær rekruttering før initiering af ventilation vil være svær at genvinde under NPV-ESLP, hvilket resulterer i en langsommere genopretning. Ved initiering af perfusion skal tryktransduceren nulstilles korrekt. PA-klemmen fjernes langsomt for at undgå den uønskede virkning af lungeovercirkulation fra for højt tryk og flow. Hoved-PA'en må ikke knækkes i sin position, da dette vil producere falsk forhøjede trykaflæsninger. PA-adapteren må ikke støde op til PA-forgreningen af samme grund. Begge situationer kan forstyrre perfusionen af lungevæv. Det er afgørende at holde PEEP over 12 i den første times ventilation og ikke tabe PEEP under 8 undtagen til evaluering, hvor en PEEP på 5 er ønskelig. Spidsbelastninger bør svare til dem, der anvendes på tidspunktet for indkøb, da de er informative om tilstanden af lungeoverensstemmelse. For eksempel, hvis lungerne krævede et toptryk på 25 cm H 2 O på tidspunktetfor indkøb for at opnå TVe på 10 ml / kg, vil noget mindre end 25 cm H2O sandsynligvis ikke opretholde den samme mængde alveolær rekruttering en gang på maskinen.
Der er et par begrænsninger ved denne metode, der er værd at overveje. Som tidligere nævnt er konventionen i ESLP-litteraturen kun at rapportere PaO2 ved beregning af P: F-forhold 8,9,10,11,15,17,18; PA PaO2 er imidlertid informativ, fordi den præciserer iltoptrapningen, der opstår på grund af lungeoxygenering. Dette er en bedre deskriptor end P:F-forholdet alene. Når fejegassen ikke kører, fungerer maskinen i det væsentlige som en stor shunt, der recirkulerer blod gennem lungerne til gentagne omgange af iltning. Af denne grund er konserveringstilstand ABG'er ikke særlig informative for lungernes iltningskapacitet, men er meget værdifulde for den metaboliske profil. Dette er grunden til, at fejning af blandet gas under evaluering er så vigtig, og hvorfor demonstreret deoxygenering af postdeoxygenatorperfufatet er kritisk. En anden begrænsning er nødvendigheden af en in vivo-model til nøjagtig vurdering af lungefunktionen efter ESLP. In vivo-transplantation er kirurgisk krævende sammenlignet med organudtagningsoperationen, med mange mulige komplikationer, der resulterer i tab af den transplanterede lunge. Som sådan er både ESLP og efterfølgende transplantation dyre ressourcebestræbelser og har stejle indlæringskurver.
Der er flere fordele ved denne NPV-ESLP-teknologi sammenlignet med aktuelt tilgængelige modeller. Prækliniske undersøgelser, der sammenligner NPV-ESLP med PPV-ESLP, har vist, at NPV er en overlegen form for ventilation15. Dette skyldes sandsynligvis, at NPV er en mere fysiologisk metode til ESLP. NPV replikerer thoraxens negative intrathoracale trykmiljø for at inducere lungeekspansion ved jævnt at fordele kraften over pleuroverfladen. PPV inducerer større barotrauma, da det tvinger lungerne til at åbne gennem højere tryk rettet ned ad luftvejene. En af de andre væsentlige fordele ved denne NPV-ESLP-enhed er, at den er designet til at være helt bærbar. Portabilitet giver mulighed for virtuel eliminering af varm iskæmisk tid, da enheden kan ledsage transplantationshold til donorcentret. Iskæmisk tid er direkte relateret til omfanget af lungeiskæmisk reperfusionsskade (LIRI) og efterfølgende udvikling af primær transplantatdysfunktion (PGD), den største dødsårsag og sygelighed efter lungetransplantation. Derfor bør enhver indsats for at mindske iskæmi oversættes til forbedrede resultater efter transplantation. Reduktion af iskæmisk tid giver også mulighed for indkøb af lunger fra fjerne geografiske steder. Dette skyldes, at transporttiden bliver mindre problematisk for udviklingen af LIRI og PGD, hvilket øger tilgængeligheden af donororganer, som ellers ville være blevet afvist.
Denne enhed og de beskrevne metoder har nyttige kliniske og forskningsmæssige applikationer. Som tidligere nævnt er prototypen af denne enhed allerede blevet brugt til et vellykket klinisk forsøg med udvidede kriterier donorlunger til transplantation med 100% 30 dage og 1 års overlevelse og nul forekomster af PGD grad 317. En multicenter-prøveversion er et næste skridt for denne enhed, da den bevæger sig mod kommerciel udvikling. Med hensyn til forskningsapplikationer er der præklinisk dokumentation for, at NPV-ESLP er bedre end PPV-ESLP15. NPV-ESLP har løftet om at blive den eksemplariske enhed, som vil drive yderligere forskning ved hjælp af denne teknologi. Anvendelsen af ESLP i laboratoriemiljøet har den fordel, at der løbende overvåges organfunktionen, øjeblikkelig feedback ved indførelsen af nye behandlingsmetoder, isolering af lungerne fra andre organsystemer til testning af terapi og et middel til levering af behandlinger, der tidligere manglede en administrationsvej til donorlunger. I denne forstand er dens anvendelse i translationel forskning til lungetransplantation uden sidestykke. Denne særlige enhed med et automatiseret ESLP-softwareprogram er let at bruge, resulterer i minimal inter- og intraoperatørvariation i funktionelle parametre og er designet til at kræve minimale manuelle justeringer.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
DHF har patenter på ex situ organperfusionsteknologi og -metoder. DHF og JN er grundlæggere og storaktionærer i Tevosol, Inc.
Acknowledgments
Denne forskning blev finansieret på vegne af The Hospital Research Foundation.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 0 ETHIBOND Green 1 x 36" Endo Loop 0 | ETHICON | D8573 | |
| 2-0 SILK Black 12" x 18" Strands | ETHICON | SA77G | |
| ABL 800 FLEX Blood Gas Analyzer | Radiometer | 989-963 | |
| Adult-Pediatric Electrostatic Filter HME - Small | Covidien | 352/5877 | |
| Arterial Filter | SORIN GROUP | 01706/03 | |
| Backhaus Towel Clamp | Pilling | 454300 | |
| Biomedicus Pump | Maquet | BPX-80 | |
| Cable Ties – White 12” | HUASU International | HS4830001 | |
| Calcium Chloride | Fisher Scientific | C69-500G | |
| Cooley Sternal Retractor | Pilling | 341162 | |
| CUSHING Gutschdressing Forceps | Pilling | 466200 | |
| D-glucose | Sigma-Aldrich | G5767-500G | |
| Deep Deaver Retractor | Pilling | 481826 | |
| Debakey Straight Vascular Tissue Forceps | Pilling | 351808 | |
| Debakey-Metzenbaum Dissecting | Pilling | 342202 | |
| Scissors | Pilling | 342202 | |
| Endotracheal Tube 9.0mm CUFD | Mallinckrodt | 9590E | Cuff removed for ESLP apparatus |
| Flow Transducer | BIO-PROBE | TX 40 | |
| Human Albumin Serum | Grifols Therapeutics | 2223708 | |
| Infusion Pump | Baxter | AS50 | |
| Inspire 7 M Hollow Fiber Membrane Oxygenator | SORIN GROUP | K190690 | |
| Intercept Tubing 1/4" x 1/16" x 8' | Medtronic | 3108 | |
| Intercept Tubing 3/8" x 3/32" x 6' | Medtronic | 3506 | |
| Intercept Tubing Connector 3/8" x 1/2" | Medtronic | 6013 | |
| MAYO Dissecting Scissors | Pilling | 460420 | |
| Medical Carbon Dioxide Tank | Praxair | 5823115 | |
| Medical Nitrogen Tank | Praxair | NI M-K | |
| Medical Oxygen Tank | Praxair | 2014408 | |
| Organ Chamber | Tevosol | ||
| PlasmaLyte A | Baxter | TB2544 | |
| Poole Suction Tube | Pilling | 162212 | |
| Potassium Phosphate | Fischer Scientific | P285-500G | |
| Scale | TANITA | KD4063611 | |
| Silicon Support Membrane | Tevosol | ||
| Sodium Bicarbonate | Sigma-Aldrich | 792519-1KG | |
| Sodium Chloride 0.9% | Baxter | JB1324 | |
| Sorin XTRA Cell Saver | SORIN GROUP | 75221 | |
| Sternal Saw | Stryker | 6207 | |
| Surgical Electrocautery Device | Kls Martin | ME411 | |
| Temperature Sensor probe | Omniacell Tertia Srl | 1777288F | |
| THAM Buffer | Thermo Fisher Scientific | 15504020 | made from UltraPureTM Tris |
| TruWave Pressure Transducer | Edwards | VSYPX272 | |
| Two-Lumen Central Venous Catheter 7fr | Arrowg+ard | CS-12702-E | |
| Vorse Tubing Clamp | Pilling | 351377 | |
| Willauer-Deaver Retractor | Pilling | 341720 | |
| Yankauer Suction Tube | Pilling | 162300 |
References
- Chambers, D. C., et al. The international thoracic organ transplant registry of the international society for heart and lung transplantation: Thirty-fifth adult lung and heart-lung transplant report-2018; focus theme: Multiorgan transplantation. The Journal of Heart and Lung Transplantation. 37 (10), 1169-1183 (2018).
- Valapour, M., et al. OPTN/SRTR 2017 annual data report: Lung. American Journal of Transplantation. 19, Suppl 2 404-484 (2019).
- Chambers, D. C., et al. The registry of the international society for heart and lung transplantation: Thirty-fourth adult lung and heart-lung transplantation report-2017; focus theme: Allograft ischemic time. The Journal of Heart and Lung Transplantation. 36 (10), 1047-1059 (2017).
- Klein, A. S., et al. Organ donation and utilization in the united states, 1999-2008. American Journal of Transplantation. 10 (4), Pt 2 973-986 (2010).
- Singh, E., et al. Sequence of refusals for donor quality, organ utilization, and survival after lung transplantation. The Journal of Heart and Lung Transplantation. 38 (1), 35-42 (2019).
- Bhorade, S. M., Vigneswaran, W., McCabe, M. A., Garrity, E. R. Liberalization of donor criteria may expand the donor pool without adverse consequence in lung transplantation. The Journal of Heart and Lung Transplantation. 19 (12), 1199-1204 (2000).
- Snell, G. I., Griffiths, A., Levvey, B. J., Oto, T. Availability of lungs for transplantation: Exploring the real potential of the donor pool. The Journal of Heart and Lung Transplantation. 27 (6), 662-667 (2008).
- Cypel, M., et al. Normothermic ex vivo lung perfusion in clinical lung transplantation. The New England Journal of Medicine. 364 (15), 1431-1440 (2011).
- Wallinder, A., et al. Early results in transplantation of initially rejected donor lungs after ex vivo lung perfusion: A case-control study. European Journal of Cardio-Thoracic Surgery. 45 (1), 40-45 (2014).
- Cypel, M., et al. Experience with the first 50 ex vivo lung perfusions in clinical transplantation. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 144 (1), 1200-1206 (2012).
- Buchko, M. T., et al. Total parenteral nutrition in ex vivo lung perfusion: Addressing metabolism improves both inflammation and oxygenation. American Journal of Transplantation. 19 (12), 3390-3397 (2019).
- Andreasson, A. S. I., et al. Profiling inflammation and tissue injury markers in perfusate and bronchoalveolar lavage fluid during human ex vivo lung perfusion. European Journal of Cardio-Thoracic Surgery. 51 (3), 577-586 (2017).
- Sadaria, M. R., et al. Cytokine expression profile in human lungs undergoing normothermic ex-vivo lung perfusion. The Annals of Thoracic Surgery. 92 (2), 478-484 (2011).
- Ricard, J. D., Dreyfuss, D., Saumon, G.
- Aboelnazar, N. S., et al. Negative pressure ventilation decreases inflammation and lung edema during normothermic ex-vivo lung perfusion. The Journal of Heart and Lung Transplantation. 37 (4), 520-530 (2018).
- Lai-Fook, S. J., Rodarte, J. R. Pleural pressure distribution and its relationship to lung volume and interstitial pressure. Journal of Applied Physiology. 70 (3), 967-978 (1991).
- Buchko, M. T., et al. Clinical transplantation using negative pressure ventilation ex situ lung perfusion with extended criteria donor lungs. Nature Communications. 11 (1), 5765 (2020).
- Buchko, M. T., et al. A low-cost perfusate alternative for ex vivo perfusion. Transplantation Proceedings. 52 (10), 2941-2946 (2020).
- Forgie, K. A., et al. Left lung orthotopic transplantation in a juvenile porcine model for ESLP. The Journal of Visualized Experiments. , (2021).
