Summary
이 논문은 맞춤형 플랫폼에서 조달, 부착 및 관리를 포함하여 음압 환기 현장 폐 관류의 돼지 모델을 설명합니다. 마취 및 수술 기술과 문제 해결에 중점을 둡니다.
Abstract
폐 이식(LTx)은 말기 폐 질환 치료의 표준으로 남아 있습니다. 적절한 기증자 장기의 부족과 과도한 지리적 운송 거리와 엄격한 기증자 장기 수용 기준으로 인해 악화된 기증자 장기 품질에 대한 우려는 현재 LTx 노력에 한계를 제기합니다. ESLP(Ex situ lung perfusion)는 이러한 한계를 완화할 수 있는 가능성을 보여준 혁신적인 기술입니다. 기증자 신체의 염증 환경 외부에 있는 폐의 생리학적 환기 및 관류는 ESLP에 전통적인 저온 정전기 보존(CSP)에 비해 몇 가지 이점을 제공합니다. 음압 환기(NPV) ESLP가 양압 환기(PPV) ESLP보다 우수하며 PPV가 인공호흡기 유발 폐 손상, 전염증성 사이토카인 생성, 폐부종 및 수포 형성을 더 많이 유발한다는 증거가 있습니다. NPV의 이점은 아마도 전체 폐 표면에 걸쳐 흉부 내압의 균일 한 분포 때문일 것입니다. 맞춤형 NPV-ESLP 장치의 임상적 안전성과 타당성은 증량제 기준 기증자(ECD) 인간 폐와 관련된 최근 임상 시험에서 입증되었습니다. 여기에서 이 맞춤형 장치의 사용은 관리 기술에 특히 주의를 기울여 12시간 동안 정상 체온 NPV-ESLP의 어린 돼지 모델에 설명되어 있습니다. ESLP 소프트웨어 초기화, ESLP 회로의 프라이밍 및 탈풍, 항혈전제, 항균제 및 항염증제 추가를 포함한 수술 전 준비가 지정됩니다. 중심선 삽입, 폐 생검, 출혈, 채혈, 심장 절제술 및 폐 절제술의 수술 중 기술에 대해 설명합니다. 또한, 마취 유도, 유지 관리 및 동적 수정이 설명된 마취 고려 사항에 특히 중점을 둡니다. 이 프로토콜은 또한 사용자 지정 장치의 초기화, 유지 관리 및 관류 및 환기 종료를 지정합니다. 장기 기능을 최적화하기 위한 환기 및 대사 매개변수의 변경을 포함한 동적 장기 관리 기술이 철저히 설명되어 있습니다. 마지막으로, 폐 기능의 생리학적 및 대사적 평가가 대표적인 결과에 특성화되고 묘사된다.
Introduction
폐 이식(LTx)은 말기 폐 질환 치료의 표준으로 남아 있습니다1; 그러나 LTx는 부적절한 기증자장기 이용2과 대기자 명단 사망률이 40%3로 다른 고형 장기 이식보다 높은 4,5 등 상당한 한계가 있습니다. 기증자 장기 이용률은 장기 품질 문제로 인해 낮습니다(20-30%). 엄격한 기증자 장기 수용 기준으로 인해 과도한 지리적 운송 거리가 복잡해지면 이러한 품질 문제가 악화됩니다. LTx는 또한 장기 이식 및 환자 결과 측면에서 다른 고형 장기 이식을 추적합니다2. 허혈성 재관류 손상(IRI)에 의해 가장 흔하게 발생하는 원발성 이식편 기능 장애(PGD)는 LTx 후 30일 사망률 및 이환율의 주요 원인을 나타내며 만성 이식편 기능 장애의 위험을 증가시킵니다 6,7. IRI를 줄이고 안전한 운송 시간을 연장하기 위한 노력은 환자 결과를 개선하는 데 가장 중요합니다.
ESLP(Ex situ lung perfusion)는 이러한 한계를 완화할 수 있는 가능성을 보여준 혁신적인 기술입니다. ESLP는 이식 전에 기증자 폐의 보존, 평가 및 재조정을 용이하게 합니다. 확장 기준 기증자(ECD) 폐 이식 후 만족스러운 장단기 결과를 나타내어 LTx에 적합한 기증자 폐 수의 증가에 기여했으며 일부 센터에서 장기 이용률이 20% 증가했습니다 8,9,10. LTx에 대한 현재의 임상 표준인 저온 정전기 보존(CSP)과 비교하여 ESLP는 몇 가지 이점을 제공합니다: 장기 보존 시간이 6시간으로 제한되지 않고, 이식 전에 장기 기능 평가가 가능하며, 지속적인 장기 관류로 인해 장기 기능을 최적화하는 관류액에 변형이 이루어질 수 있습니다11.
인간용으로 설계된 현재 ESLP 장치의 대다수는 양압 환기(PPV)를 사용합니다. 그러나 최근 문헌에 따르면 이 환기 전략은 음압 환기(NPV) ESLP보다 열등하며 PPV는 더 심각한 인공호흡기 유발 폐 손상을 유발합니다12,13,14,15. NPV-ESLP는 사람과 돼지의 폐 모두에서 전염증성 사이토카인 생성, 폐부종, 수포형성 등 다양한 생리학적 영역에서 양압 상피내외 폐 관류(PPV-ESLP)와 비교했을 때 우수한 장기 기능을 나타낸다15. NPV-ESLP에서 전체 폐 표면에 걸친 흉부내압의 균질한 분포는 이러한 이점의 기초가 되는 중요한 요인으로 제안되었습니다15,16. 전임상 효능 외에도 NPV-ESLP의 임상적 안전성과 타당성이 최근 임상 시험에서 입증되었습니다17. 새로운 NPV-ESLP 장치를 사용하여 12개의 확장 기준 기증자 인간 폐를 성공적으로 보존, 평가 한 후 100 % 30 일 및 1 년 생존으로 이식했습니다.
현재 원고의 목적은 12시간 동안 정상 체온 조건에서 어린 돼지 폐를 사용하는 우리 연구실의 NPV-ESLP 장치의 작동 프로토콜을 입증하는 것입니다. 외과적 회수에 대해 자세히 다루고 맞춤형 소프트웨어 플랫폼의 시작, 관리 및 종료에 대해서도 설명합니다. 조직 수집 및 샘플 관리 전략도 설명합니다.
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Protocol
이 원고에서 수행되는 절차는 캐나다 동물 관리 위원회(Canadian Council on Animal Care)의 지침과 실험실 동물의 관리 및 사용 지침을 준수합니다. 앨버타 대학교 (University of Alberta)의 기관 동물 관리위원회 (Institutional Animal Care Committee)는 프로토콜을 승인했습니다. 35-50kg 사이의 암컷 어린 요크셔 돼지가 독점적으로 사용되었습니다. ESLP 절차에 관련된 모든 개인은 적절한 생물 안전 교육을 요구했습니다. 전체 NPV-ESLP 실험의 개략도는 그림 1에 나와 있습니다.
1. 수술 전 준비
- ESLP 카트에 오르간 챔버를 놓고 실리콘 지지막( 재료 표 참조)을 서스펜션용 챔버 후크에 장착합니다.
- ESLP 튜브, 탈산소기, 동맥 필터 및 원심 펌프를 조립합니다.
- 열교환기 급수관을 탈산소발생기와 스윕 가스 튜브에 연결합니다.
- 온도 센서 프로브( 재료 표 참조)를 탈산소기에 삽입합니다.
- 폐동맥(PA) 유량 변환기( 재료 표 참조)를 PA 튜브에 고정합니다.
알림: 유량 변환기는 초음파를 사용하여 유량을 측정하고 원심 펌프로 다시 전달합니다. - 3방향 스톱콕을 사용하여 PA 압력 변환기를 PA 캐뉼라에 고정합니다.
- 누출을 방지하기 위해 모든 튜브 연결부를 단단히 부착하고 관류수를 추가하기 전에 모든 마개와 루어 잠금 장치를 닫으십시오.
- 1000mL의 변형된 일반 병원 성분 관류액(CHIP)으로 회로를 프라이밍합니다.
참고: CHIP은 35mmHg의 종양 측정을 가진 맞춤형 저비용 관류액으로, 독점적인 관류액 용액18에 필적합니다. - 펌프와 라인의 공기 제거를 용이하게 하기 위해 회로가 프라이밍된 후 소프트웨어를 시작합니다.
참고: 이 단계는 그림 2 및 그림 3과 관련이 있습니다.
2. ESLP 소프트웨어 초기화, 조정 및 탈풍 회로
- 모니터에서 프로그램 바로 가기를 클릭하여 ESLP 프로그램을 시작합니다. 스캔, 카트 3, 연결, NPV 프로그램 , 소프트웨어 시작을 차례로 선택합니다.
- 메인 페이지에서 회로가 프라이밍되면 유량 RPM을 900으로 높여 회로에서 공기를 빼내고 일정한 유체 흐름으로 PA 캐뉼라를 통한 관류 흐름을 보여줍니다.
- 3.375g의 피페라실린-타조박탐, 10,000단위의 헤파린(10,000U/1.5L 관류액 = 6.66U/L) 및 500mg의 메틸프레드니손을 회로에 추가합니다.
- 참조 목적으로 관류액의 동맥혈 가스(ABG) 샘플을 채취합니다.
- 메인 페이지에서 CPAP를 최대 20cm H2O(최대)까지 돌렸다가 켜서 기능을 확인합니다. 작업이 확인되면 끕니다.
- 메인 페이지에서 EIP를 -5cm H20으로 돌린 후 켜서 기능을 확인합니다. 프로세스가 확인되면 끕니다.
- 설정 페이지에서 히터를 켜고(히터 시작 클릭) 기능을 확인합니다. 모니터의 온도 설정값을 변경하고 카트의 히터 모니터에서 일치하는 변화를 확인합니다. 작동이 보장되면 끕니다.
참고: 여기에 사용된 ESLP 장치에는 사용자 지정 소프트웨어 프로그램이 장착되어 있습니다(그림 4). 이 프로그램을 통해 펌프 속도 및 환기 매개변수를 제어하여 원하는 PA 유량, 지속적 양압(CPAP), 호기말 압력(EEP), 흡기말 압력(EIP), 호흡비(RR) 및 흡기:호기(I:E) 비율을 달성하고 유지할 수 있습니다. 이 소프트웨어는 기능 파라미터와 압력-체적 루프를 계산합니다. 표 1 에는 소프트웨어에서 제공하는 모든 모니터링 매개변수가 나열되어 있습니다.
3. 마취 준비
- 케타민(20mg/kg)과 아트로핀(0.05mg/kg)(근육주사)을 수술실에서 기증자 돼지의 전처치로 투여합니다.
- 가열 된 수술대에 돼지 앙와위를 놓습니다. 정상 체온을 유지하고 마스크 유도를 진행합니다.
- 동물 무게에 따라 산소 흐름을 적정합니다(일반적으로 20-40mL/kg).
- 이소플루란을 처음에 4-5%로 투여하십시오. 그런 다음 1-2 분 후에 3 %로 줄이십시오.
- 5분마다 마취 깊이를 평가합니다. 돼지가 유해한 자극에 반응하여 금단 반사가 없는지 확인하십시오.
- 정확한 마취 깊이가 확인되면 돼지를 삽관하십시오.
- 맥박 산소 측정기 프로브를 혀(선호) 또는 귀에 배치하여 산소 포화도를 90% 이상으로 목표로 삼습니다.
- 마취 수준을 유지하기 위해 산소 흐름(20-40mL/kg)과 흡입 가스(1-3%)를 조정합니다.
- 인공호흡기 설정을 TV 6-10mL/kg, 호흡수 12-30회/분, PEEP 5cm H 2O, 최고 압력 20cm H2O로 유지합니다.
- 절개 부위를 준비하기 위해 요오드를 사용하여 면도하고 씻으십시오.
4. 폐 생검, 출혈 및 채혈
- 수액 및 헤파린 투여를 위한 중심선을 삽입합니다.
- 기관 중앙에 전기 소작을 하고 흉골 노치에서 두개골로 확장하여 5-8cm 정중선 절개를 합니다.
- 소작을 사용하여 피부와 피하 지방을 나눕니다.
- 기관 측면의 왼쪽 또는 오른쪽 경동맥 혈관 내 번들을 식별하려면 스트랩 근육 사이의 정중선 평면을 나누고 결합 조직층을 분리하십시오.
- 2-0 실크 타이를 혈관 루프로 사용하여 경정맥의 원위 및 근위 제어를 얻습니다.
- 혈류를 조절하려면 두개골을 둘러싸고 있는 넥타이를 묶고 근위 넥타이에서 위쪽으로 후퇴시킵니다.
- 7Fr 중심선을 수용하려면 Metzenbaum 가위(혈관 둘레의 ~1/3)를 사용하여 정맥을 작게 절개합니다.
- 근위 혈관 루프의 장력을 해제하고 동시에 정맥을 캐뉼라화합니다. 실크를 묶어 정맥에 캐뉼라를 10cm 깊이로 고정합니다.
- 헤파린(0.9 unit/mL)으로 라인을 세척한 후 1% 생리 식염수의 IV 라인에 연결합니다. 돼지가 탈수로 인해 혈관 내에서 고갈 된 경우 체액을 투여하십시오. 사용하지 않는 포트는 모두 헵 잠급니다.
- 중앙 흉골 절개술 수행
- 흉골 노치와 xiphoid 과정을 절개 랜드 마크로 식별하십시오.
- 전기 소작을 사용하여 흉골 전체(약 40-50cm)에 걸쳐 정중선 절개를 하고 흉골 노치의 이전 절개를 검상돌기에 연결합니다.
- 피하 조직과 근막을 가슴 근육의 섬유 사이로 나눕니다. 지혈을 유지하기 위해 출혈하는 혈관을 소작하십시오.
- 전기 소작을 사용하여 흉골을 따라 정중선을 표시하십시오. 무거운 가위를 사용하여 xiphoid를 자르고 손가락을 사용하여 흉골의 뒤쪽 테이블에서 심낭을 뭉툭하게 해부하여 흉골 톱을 수용 할 수있는 만져지는 공간을 만듭니다.
- 늑골 연골 접합부 측면의 4 번째 갈비뼈 수준에서 흉골의 반대쪽에 두 개의 수건 클립을 적용합니다. 수건 클립 내의 위에 놓인 조직과 근막 층을 구입하고 흉골 절개술 중에 흉골을 심장에서 수직으로 들어 올립니다.
- 전기 또는 공기 동력 톱으로 흉골 절개술을 수행하고 xiphoid에서 흉골 노치쪽으로 치아를 위로 올립니다. 기본 구조(예: 심낭 및 상완 정맥, 무명 동맥)의 손상을 방지하려면 톱으로 점진적으로 진행하고 수건 클립을 사용하여 수직으로 후퇴시킵니다.
참고: 흉골은 흉골 노치에서 뒤쪽으로 깊숙이 잠수하며 톱은 그 수준에서 흉골 절개술을 완료하기 위해 후방으로 향해야 합니다. - 출혈하는 흉골의 지혈을 얻기 위해 소작을 사용하십시오.
참고: 이 목적을 위해 뼈 왁스도 사용할 수 있습니다. - 1,000 U/kg 헤파린을 정맥 주사로 전달하십시오. 헤파린 투여 후 5분 후에 생체 내 혈액 샘플을 채취합니다.
- 손가락을 사용하여 흉골 내측에서 흉막을 뭉툭하게 해부하여 흉골 견인기를위한 공간을 만듭니다.
- 손잡이가 있는 흉골 견인기를 복부 쪽으로 삽입하고 서서히 수축시켜 종격동이 완전히 노출되도록 합니다.
- 손가락과 전기 소작을 통한 무딘 절제의 조합을 사용하여 심낭에서 흉선을 제거하십시오.
알림: 흉선을 작은 덩어리가 아닌 하나의 큰 조각으로 제거하는 것이 가장 좋습니다. - 조직 분석을 위해 오른쪽 상부 폐엽의 생검을 받으십시오 : 오른쪽 흉막을 열어 오른쪽 상부 엽을 노출시킵니다. 1cm3 부분을 0-실크로 둘러싸고 묶고 Metzenbaum 가위를 사용하여 폐의 이 부분을 절제합니다.
- 생검을 동일한 크기의 세 부분으로 나누고 각각 하나씩 최적 절단 온도(OCT) 젤, 포르말린 및 액체 질소(스냅 프리즈)에 넣습니다.
- OCT 및 급속 냉동 샘플을 -80°C 냉동고에 보관하고, 포르말린 샘플을 적절하게 밀봉된 용기를 사용하여 4°C 냉장고에 보관합니다.
참고: 생검 샘플은 간질성 부종, 폐포 및 간질성 염증, 간질 및 혈관주위 호중구 침윤물, 출혈을 포함한 폐 손상의 조직병리를 검사하기 위해 헤마톡실린-에오신 염색으로 염색됩니다15.
- 심낭을 엽니 다. 집게를 사용하여 심낭을 텐트하고 Metzenbaum 가위로 심낭 정중선을 절개합니다.
- 이 절개를 두개골로 대동맥 뿌리까지 계속한 다음 측면으로 상대정맥(SVC)을 노출시킵니다. 꼬리 부위로 심낭 절개술을 완료하고 심장 정점 수준에서 절개 부위를 좌우로 T-off합니다.
- 출혈로 돼지를 안락사시킵니다. SVC를 절개하고 Poole 팁 흡입( 재료 표 참조)을 루멘에 삽입하여 흡입 팁을 하대정맥(IVC)으로 전진시킵니다.
참고: 출혈을 촉진하기 위해 좌심방(LA)의 전벽을 절개합니다.- 심장 정점을 들어 올리고 Metzenbaum 가위를 사용하여 관상 동맥 부비동 아래 1cm LA를 절개합니다. 방혈시 100 % O2 에서 실내 공기로 전환하십시오.
- 전혈 수집: Poole 팁 흡입은 세포 보호기 장치에 연결되어 1200mL의 전혈을 수집하고 500mL의 포장 적혈구(pRBC)를 생성하기 위해 회전됩니다.
참고: 세포 보호기 프로토콜 설정: 충전 유량: 300mL/분, 세척 유량: 100mL/분, 빈 유량: 150mL/분, 복귀 유량: 150mL/분, 세척량: 300mL, 농도 유량: 200mL/분. ~5분 정도 소요됩니다.
5. 암 절제술
- 심장 절제술 수행: 심장 정점을 두개골로 들어 올리고 이전 LA 절개를 측면으로 계속하여 왼쪽 반접합 정맥이 연결되는 관상동을 횡단합니다.
- PA 분기점의 앞쪽 표면을 가로질러 내측으로 절단하여 LA를 나눕니다.
- 다이어프램 위 1cm에서 IVC를 횡절합니다. 이 절개 부위를 내측으로 절단하여 LA에 연결합니다.
- PA 분기점으로 향하는 오른쪽 폐동맥의 상단을 따라 절단하여 LA의 분할을 완료하십시오.
참고: 이 단계는 LA 후부에서 우측 상부 폐정맥을 제외합니다. - IVC를 두개골로 들어 올리고 우측 상부 폐정맥을 나눕니다. 주 PA와 우심방(RA)/SVC 사이에 합쳐지는 심낭 반사를 나눕니다.
- 심장을 내려 놓고 SVC를 횡단하십시오. 결합 조직층에서 SVC를 후방으로 나누고 접합 정맥을 횡절합니다.
- 심장을 두개골로 들어 올리고 PA를 폐동맥 판막 수준으로 나눕니다. Metzenbaum 가위를 사용하여 PA에서 대동맥을 부분적으로 해부한 다음 상행 대동맥을 횡절합니다.
참고: 이것으로 심장 절제술이 완료됩니다.
6. 폐절제술
- 폐절제술 수행: 호기 일회 호흡량(TVe)이 약 10mL/kg인지 확인합니다. 이 목표를 달성하려면 2:1 흡기: 호기율로 전환하십시오. TV가 6mL/kg < 유지되면 최대 폐포 모집을 위한 8-10mL/kg 목표를 달성하기 위해 최고 압력 및/또는 PEEP를 높입니다.
- 돼지의 왼쪽에 있는 흉막을 엽니다. Metzenbaum 가위를 사용하여 흉골의 뒤쪽 테이블을 따라 수평 절개를하십시오. 흉막을 따라 종격동의 상부 및 하부 경계에 있는 횡격막 신경까지 두 개의 수직 절개를 합니다.
- 횡격막 신경을 절단하여 흉막을 절제하십시오. 오른쪽에서 이 단계를 반복합니다. 횡격막 흉막을 열었다 제거하고, 횡격막 신경과 유사한 방식으로 후방 LA 커프를 하부 경계로 사용합니다.
- 횡격막에서 왼쪽 하부 폐엽쪽으로 흉막 부착물을 나눕니다. Deaver 견인기( 재료 표 참조)를 사용하여 다이어프램을 위쪽으로 고정합니다. 왼쪽의 하부 폐 인대를 나누고 문쪽으로 계속 올라갑니다.
- 폐 조직 자체와 관련하여 "노터치 기술"을 시도하십시오.
참고: 즉, 외상을 예방하기 위해 폐를 수동으로 조작하는 것을 최소화하십시오. - 오른쪽에서 다이어프램에서 IVC와 흉막 부착물을 나눕니다. Deaver 견인기를 사용하여 다이어프램을 위쪽으로 집어넣습니다. 오른쪽의 하부 폐 인대를 나누고 문쪽으로 계속 올라갑니다.
- 무명 정맥과 아치 혈관을 나누어 기관을 노출시킵니다.
- 기관을 둘러싼 조직을 무뚝뚝하게 해부하십시오. 호기 일회 호흡량(TVe)이 약 10mL/kg인 경우 최대 흡입 시 튜브 클램프를 사용하여 기관을 고정합니다.
- 기관을 절개하고 나머지 단계에서 클램핑된 부분을 위쪽으로 들어 올려 외과적 견인력을 제공합니다.
- 무거운 Metzenbaum 가위와 자유로운 손으로 무딘 해부를 사용하여 식도에서 후기관을 해부합니다. 남아있는 흉막 부착물을 나누고 왼쪽 기관지 위와 아래에 대동맥을 절제하고 하행 대동맥 부분으로 가슴에서 폐를 제거합니다.
- 클램프를 켠 상태에서 폐의 무게를 측정하고 얼음으로 가득 찬 쿨러에 빠르게 보관하십시오. ESLP 실행 중 체중 증가는 부종 형성의 지표입니다.
참고: 이것으로 폐절제술이 완료됩니다.
7. ESLP 장치에 폐 배치
- 500mL의 pRBC를 관류 회로(이전에 1L의 CHIP, 단계 1.8로 프라이밍됨)에 추가하여 1.5L의 관류액의 최종 부피에 도달합니다.
참고: 헤모글로빈 농도는 약 50g/L 또는 헤마토크릿 15%를 목표로 합니다. - 데이터 기록을 위해 폐 사진을 찍습니다.
- 오른쪽 중간 폐엽을 생검합니다. 1cm3 부분을 0-실크로 둘러싸고, 넥타이하고, 앞서 기술한 바와 같이 조직 분석을 위해 가위를 사용하여 폐의 이 부분을 절제한다(단계 4.4).
- 3/8, 1/2인치 튜빙 어댑터를 주폐동맥(mPA)에 고정합니다. 스냅을 사용하여 mPA의 반대쪽을 잡습니다. 1/2인치 부분이 있는 어댑터를 mPA에 삽입하고 보조자가 0-실크 타이를 사용하여 어댑터를 제자리에 고정하는 동안 제자리에 고정합니다.
알림: 어댑터는 PA 분기점에서 2-3cm 위에 위치해야 합니다(PA의 길이가 부적절한 경우 기증자 돼지의 하강 대동맥 부분을 추가 길이를 위해 mPA에 끝에서 끝까지 꿰맬 수 있음). - 실리콘 지지막에 폐를 앙와위에 놓고 ESLP 장치에 연결합니다.
- 두 번째 튜빙 클램프를 기관 기관지 위치 근처의 기관에 놓습니다. 더 원위 클램프를 제거하고 기관내관(ETT)으로 기관을 삽관합니다.
- 두 개의 지퍼 타이를 사용하여 ETT를 제자리에 고정합니다. Clamp 튜브 cl을 사용하여 환기 라인을 clamp 근위 cl을 해제amp 기관에서.
알림: 이것이 올바르게 수행되고 공기 누출이 없는 경우 폐는 팽창된 상태를 유지합니다.
- 두 개의 지퍼 타이를 사용하여 ETT를 제자리에 고정합니다. Clamp 튜브 cl을 사용하여 환기 라인을 clamp 근위 cl을 해제amp 기관에서.
- PA 어댑터를 PA 라인에 연결하고 mPA의 공기를 차단합니다. 관류 타이머를 시작하십시오.
참고: 그림 5 에서 단계를 사진으로 묘사한 내용을 참조하십시오.
8. 관류 및 환기의 시작
- 설정 페이지에서 히터 시작을 클릭하고 온도를 38°C로 설정합니다. 돼지의 체중도 입력하여 심박출량(유량)을 계산합니다.
- 메인 페이지에서 CPAP를 20cm H2O로 설정하고 CPAP 시작을 클릭합니다. 환기가 시작되면 환기 라인을 풉니다.
- 동맥압 센서를 영점 조정하십시오. Clamp 튜브 cl로 압력 센서 위의 PA 라인amp. 센서를 실내 공기로 열고 설정 페이지에서 ZERO PAP 및 Zero Bld Flow를 클릭한 다음 기본 페이지에서 판독값이 0으로 설정되어 있는지 확인합니다.
- 압력 센서 스톱콕을 닫아 라인 압력을 읽고, PA 캐뉼라에 대한 라인을 열고, 메인 페이지에서 10% 심박출량을 선택하고, PA 매뉴얼로 돌아가 기(버튼이 녹색으로 바뀜)를 클릭한 다음amp PA 라인.
알림: 이제 라인이 적절하게 영점 조정되고 펌프가 계산된 심박출량의 10%를 흐르게 됩니다.
- 압력 센서 스톱콕을 닫아 라인 압력을 읽고, PA 캐뉼라에 대한 라인을 열고, 메인 페이지에서 10% 심박출량을 선택하고, PA 매뉴얼로 돌아가 기(버튼이 녹색으로 바뀜)를 클릭한 다음amp PA 라인.
- 원심 분석을 위해 관류액 10mL를 추출하고 시간 제로(T0) ABG를 그립니다.
- 폐가 10분 동안 관류되면 흐름을 심박출량의 20%로 늘립니다.
- 관류액 온도가 32°C에 도달하면 cl로 챔버 뚜껑을 제자리에 고정합니다.amps를 사용하여 기밀 밀봉을 만듭니다. 뚜껑을 덮기 전에 폐를 최적으로 배치하십시오. BV-1 바늘에 크기 6-0 프롤렌으로 공기 누출을 수리하십시오.
- 뚜껑이 고정된 상태에서 clamp 환기 튜브를 끄고 CPAP를 끕니다. Settings( 설정 ) 페이지에서 Zero ITP(Zero ITP), Zero Paw (Zero Paw), Zero Air Flow(제로 공기 흐름)를 클릭한 다음 기본 페이지에서 판독값이 0으로 설정되어 있는지 확인합니다.
- 딸깍 하는 소리 20cm H2O에서 CPAP 시작 그리고 cl을 풉니다.amp환기 튜브. 그런 다음 EEP 목표를 0cm H2O로, EIP를 1cm H20, RR 10, I:E 비율 1:1로 설정하고 Press to Start Vent를 클릭하여 음압 환기를 활성화합니다.
- 통풍구가 기능을 변경하는 소리를 듣고 측면 포트 환기 튜브를 챔버에 부착합니다.
알림: 인공호흡기는 숨을 내쉴 때 호흡 주기를 시작합니다. 숨을 내쉴 때 측면 포트가 부착되면 폐가 약간 압박됩니다. 흡입을 기다렸다가 들어본 다음 측면 포트를 연결하여 모집을 극대화하는 것이 좋습니다.
- 다음 몇 번의 호흡에 걸쳐, CPAP를 12 cm H2 O로 감소시키는 동시에 EIP를 -9 cm H2O로 증가시킨다. 이러한 환기 파라미터를 처음 1시간 동안 유지한 다음, 폐포 모집에 따라 CPAP를 8-10 cm H2O로 감소시키고, EIP를 -12 내지 -13 cmH2O로 증가시킨다.
- 최고 압력을 20-21 cm H2O로 설정하십시오.
참고: 폐절제술 시 더 높은 압력이 필요한 경우 이것이 목표 최고 압력이 됩니다. - 관류액 온도가 35 °C에 도달하면 심박출량의 30%까지 유량을 증가시킵니다.
참고: 장기 보존을 위한 설정입니다(표 2). - 3, 5, 7, 9, 11시간에서 심박출량의 50%의 흐름과 혼합 스윕 가스(89% N 2, 8% CO 2, 3% O2)를 0.125L/min의 속도로 탈산소기에 추가하여 전신 산소 이용을 시뮬레이션합니다(표 3).
- 보존 모드 중 홀수 시간마다 향후 분석을 위해 10mL의 관류액 샘플을 채취합니다. 매 시간마다 사전 탈산소제 1ml ABG 샘플을 채취합니다.
- 평가 모드 5분 후 탈산소제 전후 포트에서 ABG를 그립니다(표 4).
참고: 이것으로 ESLP에 폐를 배치하고 관류 및 환기를 시작합니다. 프로토콜의 시작은 표 2 를 참조하십시오. 표 3 은 사용된 NPV-ESLP의 두 가지 모드를 자세히 설명합니다.
9. 폐의 신진대사 지원
- ABG 분석을 통해 매시간 관류액 포도당 수준을 확인하십시오. 3-6mmol/L의 목표 포도당을 만들고 필요에 따라 연속 포도당 주입 및 볼루스 용량을 위해 표준 주입 펌프를 사용하여 소비율에 따라 적정합니다.
알림: 또 다른 주입 펌프는 2U/h의 인슐린을 지속적으로 주입합니다. CHIP은 대부분의 다른 장기 관류 용액과 함께 포도당을 1차 에너지 기질로 포함합니다.
10. 헤파린, 항균 및 항염증제
- pRBC를 첨가하기 전에 관류 시작 시 관류액에 헤파린 10,000 단위를 추가합니다.
- pRBC를 추가하기 전에 관류 시작 시 관류액에 3.375g의 피페라실린-타조박탐을 추가합니다.
- pRBC를 추가하기 전에 관류 시작 시 관류액에 메틸프레드니솔론 500mg을 추가합니다.
11. 폐 기능 평가
- ESLP 실행 중에 환기 및 관류의 두 가지 별개의 모드인 보존 및 평가를 사용합니다.
참고: 보존 및 평가(표 3)를 참조하십시오. 보존 모드 : 심 박출량 30 %, PEEP 8-12, EEP 0, EIP -10-12, 피크 압력 20-22 cm H2O, RR 6-10 및 I : E 비율 1 : 1-1.5. ESLP 실행은 일반적으로 12시간이지만 24시간까지 연장할 수 있습니다. - 폐렴 절제술 최고 압력과 일치하도록 최고 압력을 설정하고 10mL/kg의 목표 TV를 달성합니다.
참고: 10mL/kg의 TVe가 목표이지만 일반적으로 6-8mL/kg에 도달합니다. - 보존 중 30분마다 30분 이하로 모집을 실시한다.
참고: 모집 기간과 범위는 도달한 TVe에 따라 다릅니다. TVe가 8-10mL/kg인 경우 추가 모집이 필요하지 않습니다. - 모집을 위해 PEEP를 10-12cm H 2O로 늘리고, RR을 6 호흡/분으로 줄이고, 30cm H 2O를 초과하지 않고 피크 압력을 2-4cm H20 증가시키고(드물게25cmH2O를 초과함) I:E 비율을 1:0.5로 변경합니다.
알림: 일반적으로 이러한 변경 중 하나 또는 두 개만 30분 간격으로 이루어지며 PEEP 및 피크 압력의 증가가 가장 효과적입니다. - 3, 5, 7, 9, 11시간에 장기 기능을 평가합니다.
참고: 관심의 주요 매개변수는 PF 비율입니다. 그러나 동적 규정 준수 및 PA 압력은 면밀히 모니터링됩니다(그림 6). - 평가하는 동안 혼합 스윕 가스(89% N 2, 8% CO 2, 3% O 2)가 탈산소제를 통해 0.125L/min의 유속으로 회로에 추가되는 동안 심박출량을 50%로 증가시킵니다.
알림: 이것은 전신 산소 고갈을 복제하며 5분에 걸쳐 발생합니다. 이 시간 동안 최고 압력을 유지하면서 PEEP를 5cm H2O로 감소시키고 그에 따라 EIP를 증가시킵니다. RR을 10bpm으로 유지하고 폐가 공기를 포획하는 것처럼 보이는지 여부에 따라 I:E를 1 또는 1.5로 설정합니다. - 폐혈관 저항, 분당 환기, 동적 순응도 및 P/F 비율에 대한 기능 계산을 수행합니다.
참고: 폐혈관 저항은 [(PAP - LAP)/CO] x 80으로 계산할 수 있으며, 여기서 LAP(좌심방압)는 개방형 LA 배수 시스템의 설계로 인해 0mmHg입니다.
분당 환기는 TVexpiratory x RR로 계산됩니다.
동적 규정 준수는 TVexpiratory/EIP에 의해 계산됩니다.
P/F 비율은 PaO2/Fi02로 계산되며, 여기서 FiO2는 21%입니다.
ESLP 소프트웨어는 환기 및 기능 지수를 지속적으로 자동으로 계산하고 기록합니다.
12. 상피내 관류 폐의 대사 평가
- 폐 상태의 대리 마커 역할을 하는 ABG를 통해 매시간 관류액의 대사 상태를 평가합니다. 향후 분석을 위해 사전 탈산소기 포트에서 관류액 10mL를 수집합니다.
참고: 혈액 가스 분석은 관류액의 가스 및 이온 상태를 모니터링하는 역할도 합니다. - PaO2를 전반적인 폐 기능의 지표로 사용하십시오.
알림: 이는 전신 탈산소화를 시뮬레이션하기 위해 혼합 스윕 가스가 회로에 추가되는 평가 단계에서 특히 그렇습니다. 탈산소제 전과 탈산소제 후 가스를 비교하여 폐의 산소 승압을 평가합니다. - 트리스-하이드록시메틸 아미노메탄(THAM) 완충액의 볼루스를 사용하여 정상 pH(7.35-7.45)-정확한 산증을 목표로 합니다( 재료 표 참조).
참고: 알칼리증은 일반적으로 교정되지 않으며 7.55를 초과하지 않습니다. 이를 정상으로 수정하거나 알칼리증이 이 임계값을 초과하는 경우 CO2 스윕을 회로에 추가할 수 있습니다. - PaCO2 를 관대하게 취급하며 일반적으로 10-20mmHg 범위입니다.
알림: 이 값은 만족스러운 환기의 신호로 해석됩니다. 전해질은 ESLP 동안 조정되지 않지만 표준 ABG 분석의 일부로 모니터링됩니다. 젖산은 ESLP의 지속 시간이 증가하는 동안 상승하고 칼륨도 증가합니다. 나트륨은 안정적으로 유지되며(135-145mmol/L) 칼슘은 일반적으로 낮습니다. 표 4 에는 세포 관류액(혈액 + CHIP)을 사용하여 정상 체온 및 30% 심박출량에서 NPV-ESLP를 12시간 실행하는 동안 ABG 관류액 분석의 샘플 대표 결과가 포함되어 있습니다.
13. ESLP 장치에서 폐의 관류, 환기 및 분리 종료
- Setting( 설정 ) 페이지에서 Shutdown Server(서버 종료)를 클릭합니다.
- 챔버에서 뚜껑을 제거합니다. PA 캐뉼라에서 PA 어댑터를 분리합니다.
- 기관을 발관하십시오. 부종 형성의 양을 결정하려면 폐의 무게를 측정하십시오.
- 부속 엽의 1cm3 조직 생검을 실시하여 앞서 설명한대로 세 조각으로 나눕니다.
- 최종 가스 분석을 실행하고, 관류액 샘플을 원심분리하고, 앞서 설명한 대로 조직 생검을 저장합니다(4.4단계).
알림: 원심분리 설정: 속도, 112 x g; 가속, 9; 감속, 9; 온도, 4°C 및 시간, 15분 지속 시간. - 프로그램을 닫습니다. 녹음된 모든 데이터가 저장됩니다.
- 기관 프로토콜에 따라 나머지 조직, 혈액 및 생리 활성 물질을 폐기하십시오.
- 살균 경질 표면 세정제(예: 70% 에탄올)를 사용하여 ESLP 카트를 청소하고 모든 재사용 가능한 구성 요소를 -20°C 냉동고에 넣어 박테리아의 성장을 줄입니다.
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Representative Results
폐 관류 및 환기(보존 모드)가 시작될 때 폐는 일반적으로 관류액이 정상체온증으로 따뜻해짐에 따라 폐동맥압이 낮고(< 10mmHg) 동적 순응도(< 10mL/mmHg)가 낮습니다. 체중이 35-50kg 인 요크셔 돼지는 일반적으로 폐의 무게가 350-500g입니다. NPV-ESLP의 첫 1시간 동안 측정된 호기 호흡량(TVe)은 0-2mL/kg이고 흡기 호흡량(TVi)은 100-200mL입니다. TVe는 일반적으로 3-6시간 이내에 4-6mL/kg에 도달하고 그 이후에는 계속 증가할 수 있지만 6-8mL/kg 범위에서 자연적으로 안정화됩니다. TVi는 항상 TVe를 100-200mL 초과합니다. 마찬가지로, 동적 컴플라이언스는 처음 1시간 이내에 0-10mL/mmHg에서 시작되며 때때로 더 높아질 수 있습니다. 3-6시간 사이에 동적 컴플라이언스는 10-20mL/mmHg이며 상호 관련된 매개변수인 TVe와 함께 안정화됩니다. PAP는 폐동맥 흐름이 심박출량의 10%에서 30%로 점진적으로 증가함에 따라 점진적으로 상승합니다. 처음 1시간 이내에 이 값은 일반적으로 10±2mmHg이며 12시간 동안 12±2mmHg 범위까지 약간 상승합니다. 심박출량의 50%의 흐름으로 평가하는 동안 PAP는 15-20mmHg에서 훨씬 더 높을 수 있습니다. 폐혈관 저항(PVR)은 ESLP 전반에 걸쳐 점진적으로 상승합니다. 그림 6 은 12시간의 관류 및 환기에 대한 PAP, 동적 규정 준수 및 PVR의 추세를 보여줍니다. 이러한 모든 매개변수는 사용된 특정 ESLP 실험 프로토콜의 영향을 받을 수 있습니다.
12시간 동안 3, 5, 7, 9, 11시간에 발생하는 ESLP의 평가 모드 동안 LAPaO2의 상승 추세가 관찰됩니다(표 4). 평가 모드는 5분 동안 지속됩니다. 보상에서 EIP를 증가시켜 최고 압력을 유지하면서 PEEP를 5cm H2O로 떨어 뜨리는 것으로 구성됩니다. 유량은 심박출량의 50%로 증가하고 혼합 스윕 가스는 0.125L/min의 유속으로 탈산소기를 통해 추가되어 전신 산소 소비를 시뮬레이션합니다. 일반적으로, PA로부터의PaO2는 50-60 mmHg의 범위이고, PaO2LA는 폐가 보존 및 재조정에 얼마나 잘 반응했는지에 따라 60-120 mmHg의 범위일 수 있다. 탈산소제 전과 탈산소제 사이의PaO2의 절대 승압 값은 폐의 산소화 능력, 및 그에 따른 폐 기능의 더 나은 지표입니다. 그러나 관례에 따라 PF 비율은 성공적인 이식을 예측하기 위해 일반적으로 보고되는 매개변수로 남아 있습니다. PF 비율은 LA(pre-deoxygenator) PaO2/FiO2이며 인간에 대한 이식 컷오프인 > 300이어야 합니다. FiO2 는 21 % (실내 공기)입니다. 따라서 ESLP 동안 필요한 최소 LA PaO2는 63mmHg입니다. 그림 6은 NPV-ESLP 전반에 걸쳐 5시간 및 11시간의 평가 시점에서 PF 비율에 대한 일반적인 추세를 보여줍니다.
ESLP의 두 가지 모드 모두 빈번한 혈액 가스 분석, 반복 관류액 구성 샘플링 및 조직 생검을 포함한 다양한 대사 평가의 이점을 제공합니다. 관류수는 전반적인 폐 상태의 대리 지표 역할을 합니다. 따라서 관류액의 혈액 가스 분석은 폐의 대사 상태에 대한 광범위한 정보를 제공합니다(표 4). 각 평가 전에 10mL 관류액 샘플을 채취하여 원심분리하고 ELISA를 통해 TNF-알파, IL-6 및 IL-8을 포함한 다양한 염증 바이오마커를 분석합니다. 이 값은 폐의 염증 상태와 실험 프로토콜의 효과를 알려줍니다. 그러나 ESLP의 맥락에서 관류액 교체/교환이 없는 폐쇄 회로로 해석되어야 합니다. 따라서, 이들 바이오마커 수준은 간 또는 신장에 의해 수행되는 천연 대사물질의 지지 기능 및 생리학적 제거로부터 이익을 얻지 못한다. 이러한 이유로 ESLP를 사용하면 시간이 지남에 따라 이러한 마커가 지속적으로 증가하는 것이 관찰됩니다. 조직 생검은 바이오마커 라벨링 및 시각화, 조직 무결성의 조직학적 평가에도 마찬가지로 도움이 됩니다. 부종 형성은 내피 투과성과 관련된 염증의 또 다른 중요한 지표입니다. 그림 6 은 NPV-ESLP의 12 시간 후에 30 %의 일반적인 체중 증가를 보여줍니다. 최근에, NPV-ESLP에 대한 폐의 시험관 내 기능 평가는 35-50kg 요크셔 돼지에 대한 확증적인 생체 내 좌측 폐 이식으로 보완되었습니다. 생체 내 이식 폐 평가는 방혈을 통한 안락사 전 4시간 동안 발생합니다. 이 맞춤형 NPV-ESLP 장치를 사용한 생체 내 평가를 위해 채택된 이식 프로토콜은 이 참고문헌 19에서 찾을 수 있습니다.
P:F 비율은 ESLP 및 인간 폐 이식의 주요 기능 평가 매개변수입니다. 이 NPV-ESLP 기술은 100% 30일 및 1년 생존율로 임상 시험에서 성공적으로 채택되었다17. 12개의 확장된 기준 인간 폐가 성공적으로 보존되고 후속 이식을 통해 ESLP에서 재조정되었습니다. PGD 등급 3의 발생률은 없었고 조기 사망도 없었습니다. 장기 추적 관찰이 진행 중입니다. P:F 비율은 이식 및 ESLP에 대한 표준 기능 평가 매개변수이지만 NPV-ESLP는 또한 폐의 보존 및 재생을 안내하는 데 도움이 되는 추가 기능 결과 측정으로 PAP, 폐혈관 저항, 부종 형성 및 순응도를 측정합니다. NPV-ESLP는 기증자 폐의 포괄적인 대사 및 기능 평가를 제공합니다. 이 기술은 확장된 기준 폐의 맥락에서 임상적으로 유익한 것으로 입증되었습니다. 이 소프트웨어는 최소한의 수동 조정이 필요하도록 설계되었으며 작업자 간 및 작업자 내 변동성을 최소화합니다.
그림 1: NPV-ESLP 프로토콜. 폐 조달 및 12시간 NPV-ESLP 실행의 개략도. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 2: 하드쉘 ESLP 저장소에 부유된 폐용 실리콘 지지막. 기관내관(중앙)과 폐동맥 캐뉼라(왼쪽)가 있는 지지막. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 3: NPV-ESLP 회로. (A) 범례가 수반되는 회로의 개략도(왼쪽). (비) NPV-ESLP 회로 사진(오른쪽). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 4 : NPV-ESLP 소프트웨어 프로그램의 스크린 샷. (A) "메인" 화면. (B) "Flow-Loops" 화면. (C) "설정" 화면. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 5: NPV-ESLP 회로에 연결된 폐. (A) 전방 기증자 폐 Pre-ESLP. (b) ESLP 후 후방 기증자 폐. (씨, 디) 우측 중간 폐엽의 조직 생검. (E) ESLP 회로에 연결된 폐. (F) 실리콘 지지대에 폐의 위치를 입증했습니다. (G) 시작 유체 수준 및 폐 위치를 보여주는 ESLP 장치의 전면 보기. (H) 개방성 좌심방 배액을 보여주는 장치에 연결된 폐. (나, J, 케이) 장치 챔버에 덮개가 고정되어 있습니다. (L) 장치와 폐가 완전히 연결되어 NPV 모드에서 작동합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 6: NPV-ESLP의 12시간 동안 평가 모드 동안의 기능 매개변수. (A) P : F 비율, PaO 2 : FiO2 비율. (B) 규정 준수. (C) PAP, 폐동맥압. (D) PVR, 폐혈관 저항. (e) 체중 증가. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
표 1: 기록된 모니터링 차트 매개변수. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
표 2: 12시간 NPV-ESLP 프로토콜의 시작. CO, 심박출량; PA, 폐동맥; PPV, 양압 환기; NPV, 음압 환기. 보존 모드, 환기 매개변수는 표 3을 참조하십시오. T3에서 시작하여 평가는 표 3에 제공된 매개변수에 따라 PA 유량을 50% CO로 설정하고, 의료용 가스를 89% N 2, 8% CO 2, 3% O 2로 설정하고, 보존 설정을 사용하여 5분 동안 2시간마다 연속적으로 수행되었습니다. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
표 3: NPV-ESLP의 모드: 보존 대 평가. CO, 심박출량; FiO2, 산소에서 영감을 받은 분획; LAP, 좌심방 압력; NPV, 음압 환기; PAP, 평균 폐동맥압; PAWP, 피크 기도압; PEEP, 호기말 양압; PCO2, 폐동맥 순환의 이산화탄소 분압. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
표 4: ESLP의 12시간 동안 수행된 혈액 가스 분석. Ca+, 칼슘 이온; Cl-, 염화물 이온; Hb, 헤모글로빈; HCO3-, 중탄산염 이온; K+, 칼륨 이온; Na+, 나트륨 이온; Osm, 삼투압; paCO2, 이산화탄소의 동맥 분압; paO2, 동맥 산소 분압; sO2, 산소 포화도; P/F 비율, PaO 2/FiO2 비율. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
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Discussion
성공적인 ESLP 실행을 보장하는 데 필요한 문제 해결과 함께 몇 가지 중요한 수술 단계가 있습니다. 어린 돼지 폐는 성인 인간의 폐에 비해 매우 섬세하므로 조달 외과의는 돼지 폐를 다룰 때 주의해야 합니다. 폐를 해부할 때 외상과 무기폐를 유발하지 않도록 "노터치" 기술을 시도하는 것이 중요합니다. "노터치(No-touch)"는 조달 중에 최소한의 수동 조작을 사용하는 것을 의미합니다. 수술 중 인공 호흡기를 사용하는 동안 모집 조작은 인간의 폐보다 돼지 폐에서 훨씬 덜 효과적입니다. 인간의 폐에서 종종 수행되는 것처럼 폐포를 통해 수동으로 공기를 리디렉션하는 것은 어린 돼지 폐에 돌이킬 수 없는 손상을 입힐 수 있기 때문에 바람직하지 않습니다. 성공적인 NPV-ESLP 실행 가능성을 최대화하기 위해 일회 유도 부피와 일치하는 일회 호흡량으로 기관을 고정하는 것이 중요합니다. 조달 중 손실된 규정 준수는 돼지 폐로 작업할 때 NPV-ESLP에서 회복하기 어렵습니다. NPV-ESLP를 사용하는 인간의 폐는 이와 관련하여 더 관대합니다. 이상적으로, 조석 유도 부피에서 폐를 클램핑하는 것은 증가된 최고 압력의 필요 없이 수행됩니다. 그러나 온열 허혈 직후 순응도가 떨어지기 시작하며 때로는 채용을 유지하기 위해 더 높은 압력이 필요합니다. 폐절제술을 시작하기 전에 TVe가 10ml/kg 이상인 상태에서 폐포 모집을 유지하고 약간 증가시키기 위해 심장 절제술 후 I:E 비율 2:1로 전환하는 것이 도움이 됩니다. 인간의 폐 회수에서 일반적으로 수행되는 것처럼 식도에서 후방 흉막 부착물을 해부하기 위해 폐를 내측으로 뒤집지 마십시오. 후방 흉막 부착물은 맹검 접근법을 사용하여 무뚝뚝하게 해부해야 하며, 자유형을 사용하여 폐에서 조직을 괴롭히는 동시에 반대 견인을 제공하기 위해 고정된 기관에서 위쪽으로 들어 올려야 합니다. 기관 클램핑 시 상당한 순응도를 상실한 어린 돼지 폐는 ESLP에서 회복하는 데 어려움을 겪을 것입니다. 폐가 NPV-ESLP 동안 초기에 0 동적 순응도를 갖고 처음 1시간 이내에 소프트웨어로 측정한 동적 순응도 개선을 나타내지 않으면 이러한 폐가 기능을 회복할지 의심스럽습니다. 이것은 외과적 이식편 기술의 거의 확실한 문제입니다. PA 길이가 충분하지 않은 경우 하행 대동맥은 종단 간 문합을 통해 PA를 연장할 수 있습니다.
성공적인 관류를 달성하기 위해 NPV-ESLP 장치의 작동 중에 몇 가지 중요한 단계와 문제 해결 방법이 필요합니다. 조달 과정, NPV-ESLP 장치에 폐 장착 및 관류/환기 시작은 20-30분을 초과해서는 안 됩니다. 허혈의 연장 기간은 성공적인 실행의 확률을 감소시킵니다. 폐는 PA 캐뉼라나 ET 튜브가 환기 중에 상엽의 움직임을 방해하지 않도록 실리콘 지지막에 위치해야 합니다. 폐는 실리콘 지지 멤브레인을 사용하여 하드 쉘 챔버에서 들어 올려야 합니다. 그러나 폐가 너무 높아서 LA의 열린 혈액 배수로 인해 하드 쉘 저장소로 떨어지는 힘으로 용혈이 발생해서는 안됩니다. 폐 실질의 모든 파열은 공기 누출을 방지하기 위해 6-0 프롤렌으로 식별하고 덮어 봉합해야 합니다. 스크랩 흉막 또는 심낭은 패치 복구를 수행하는 데 도움이 될 수 있습니다. 마찬가지로, 피에 흠뻑 젖은 거즈는 수술로 고칠 수 없는 눈물을 막는 역할도 할 수 있습니다. 폐는 더 이상의 손상을 일으키지 않고 꿰매기가 어렵 기 때문에 폐 실질을 복구하는 것보다 부상을 피하는 것이 좋습니다. 환기를 시작할 때 폐는 팽창된 상태를 유지해야 하므로 CPAP는 기관이나 환기 튜브를 풀기 전에 20cm H2O에서 시작해야 합니다. 폐가 수축되면 어려움을 겪을 것입니다. 인공호흡을 시작하기 전에 손실된 폐포 모집은 NPV-ESLP 동안 회복하기 어렵고 회복 속도가 느려집니다. 관류를 시작할 때 압력 변환기는 올바르게 영점 조정되어야 합니다. PA 클램프는 지나치게 높은 압력과 흐름으로 인한 폐 과순환의 바람직하지 않은 영향을 피하기 위해 천천히 제거됩니다. 메인 PA는 잘못 상승된 압력 판독값을 생성하므로 해당 위치에서 꼬이지 않아야 합니다. PA 어댑터는 이와 같은 이유로 PA 분기에 접해서는 안 됩니다. 두 상황 모두 폐 조직의 관류를 방해 할 수 있습니다. 환기 첫 1시간 동안 PEEP를 12 이상으로 유지하고 PEEP가 8인 것이 바람직한 평가를 제외하고는 PEEP를 5 미만으로 떨어뜨리지 않는 것이 중요합니다. 최고 압력은 폐 순응도 상태에 대한 정보를 제공하므로 조달 당시 사용된 압력과 일치해야 합니다. 예를 들어, 10 mL/kg의 TVe를 달성하기 위해 조달 시에 폐가 25 cm H2O의 최고 압력을 필요로 하는 경우, 25 cm H2O미만은 기계에서 한 번 동일한 양의 폐포 모집을 지속할 가능성이 거의 없습니다.
이 방법에는 고려할 가치가 있는 몇 가지 제한 사항이 있습니다. 앞서 언급했듯이 ESLP 문헌의 규칙은 P:F 비율 8,9,10,11,15,17,18을 계산할 때만 PaO2를 보고하는 것입니다. 그러나, PAPaO2는 폐 산소화로 인해 발생하는 산소 승압을 명확히 하기 때문에 유익하다. 이것은 P:F 비율만 사용하는 것보다 더 나은 설명자입니다. 스윕 가스가 작동하지 않을 때 기계는 기본적으로 반복적인 산소 공급 랩을 위해 폐를 통해 혈액을 재순환시키는 하나의 큰 션트 역할을 합니다. 이러한 이유로 보존 모드 ABG는 폐의 산소 공급 능력에 대해 특별히 유익하지는 않지만 대사 프로필에 매우 유용합니다. 이것이 평가 중 혼합 가스 스윕이 매우 중요한 이유이며, 탈산소제 관류액의 입증된 탈산소화가 중요한 이유입니다. 또 다른 한계는 ESLP 후 폐 기능의 정확한 평가를 위한 생체 내 모델의 필요성입니다. 생체 내 이식은 장기 조달 수술에 비해 외과적으로 까다로우며 이식된 폐의 손실을 초래하는 많은 합병증이 있을 수 있습니다. 따라서 ESLP와 후속 이식은 모두 비용이 많이 드는 자원 노력이며 가파른 학습 곡선을 가지고 있습니다.
이 NPV-ESLP 기술에는 현재 사용 가능한 모델과 비교하여 몇 가지 장점이 있습니다. NPV-ESLP와 PPV-ESLP를 비교한 전임상 연구에서는 NPV가 우수한 인공호흡 형태인 것으로 나타났다15. 이것은 NPV가 ESLP에 대한 더 생리적인 방법이기 때문일 가능성이 큽니다. NPV는 흉부의 음의 흉강내 압력 환경을 복제하여 흉막 표면에 힘을 고르게 분산시켜 폐 확장을 유도합니다. PPV는 기도를 따라 내려가는 더 높은 압력을 통해 폐를 강제로 열게 하기 때문에 더 큰 기압외상을 유발합니다. 이 NPV-ESLP 장치의 다른 중요한 장점 중 하나는 완전히 휴대할 수 있도록 설계되었다는 것입니다. 휴대성은 장치가 이식 팀과 함께 기증자 센터에 동행할 수 있으므로 따뜻한 허혈 시간을 가상으로 제거할 수 있습니다. 허혈성 시간은 폐 허혈성 재관류 손상(LIRI)의 정도와 폐 이식 후 사망 및 이환율의 주요 원인인 원발성 이식편 기능 장애(PGD)의 후속 발생과 직접적인 관련이 있습니다. 따라서 허혈을 줄이기 위한 모든 노력은 이식 후 개선된 결과로 이어져야 합니다. 허혈 시간을 줄이면 멀리 떨어진 지리적 위치에서 폐를 조달 할 수 있습니다. 이는 운송 시간이 LIRI 및 PGD의 발달에 대한 우려가 줄어들어 거부되었을 기증자 장기의 가용성이 증가하기 때문입니다.
이 장치 및 설명 된 방법은 유용한 임상 및 연구 응용 프로그램을 가지고 있습니다. 앞서 언급했듯이 이 장치의 프로토타입은 이미 100% 30일 및 1년 생존 및 PGD 등급 317의 발생률이 0인 이식을 위한 확장 기준 기증자 폐의 성공적인 임상 시험에 사용되었습니다. 다중 센터 시험은 이 장치가 상업적 개발로 나아가는 다음 단계입니다. 연구 적용과 관련하여 NPV-ESLP가 PPV-ESLP15보다 우수하다는 전임상 증거가 있습니다. NPV-ESLP는 이 기술을 사용하여 추가 연구를 추진할 모범적인 장치가 될 것을 약속합니다. 실험실 환경에서 ESLP를 적용하면 장기 기능의 지속적인 모니터링, 새로운 치료 양식의 도입에 대한 즉각적인 피드백, 치료제 테스트를 위한 다른 장기 시스템으로부터 폐 분리, 이전에 기증자 폐에 대한 투여 경로가 부족했던 치료법을 전달하기 위한 수단. 이러한 의미에서 폐 이식을 위한 중개 연구에서의 적용은 타의 추종을 불허합니다. 자동화된 ESLP 소프트웨어 프로그램이 있는 이 특정 장치는 사용하기 쉽고, 기능 매개변수의 작업자 간 및 작업자 내 변동성을 최소화하며, 수동 조정을 최소화하도록 설계되었습니다.
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Disclosures
DHF는 현장 장기 관류 기술 및 방법에 대한 특허를 보유하고 있습니다 . DHF와 JN은 Tevosol, Inc.의 설립자이자 대주주입니다.
Acknowledgments
이 연구는 병원 연구 재단을 대신하여 자금을 지원받았습니다.
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).
