Summary
Denne rapporten beskriver en svinemodell for undertrykksventilasjon ex situ lungeperfusjon, inkludert innkjøp, vedlegg og styring på den skreddersydde plattformen. Det fokuseres på bedøvelses- og kirurgiske teknikker, samt feilsøking.
Abstract
Lungetransplantasjon (LTx) er fortsatt standard for omsorg for sluttstadiet lungesykdom. Mangel på egnede donororganer og bekymringer over donororgankvalitet forverret av overdreven geografisk transportavstand og strenge kriterier for aksept av donororganer, utgjør begrensninger for dagens LTx-innsats. Ex situ lungeperfusjon (ESLP) er en innovativ teknologi som har vist løfte om å dempe disse begrensningene. Den fysiologiske ventilasjonen og perfusjonen av lungene utenfor det inflammatoriske miljøet i donorlegemet gir ESLP flere fordeler i forhold til tradisjonell kaldstatisk bevaring (CSP). Det er tegn på at negativ trykkventilasjon (NPV) ESLP er overlegen positiv trykkventilasjon (PPV) ESLP, med PPV som induserer mer signifikant ventilatorindusert lungeskade, proinflammatorisk cytokinproduksjon, lungeødem og bullaedannelse. NPV-fordelen skyldes kanskje den homogene fordelingen av intratorakalt trykk over hele lungeoverflaten. Den kliniske sikkerheten og gjennomførbarheten av en tilpasset NPV-ESLP-enhet har blitt demonstrert i en nylig klinisk studie som involverer donorlunger (ECD) etter ekstenderkriterier. Her er bruken av denne tilpassede enheten beskrevet i en juvenil svinemodell av normoterm NPV-ESLP over en 12 timers varighet, med særlig vekt på styringsteknikker. Pre-kirurgisk forberedelse, inkludert initialisering av ESLP-programvare, priming og avlufting av ESLP-kretsen, og tilsetning av antitrombotiske, antimikrobielle og antiinflammatoriske midler, er spesifisert. De intraoperative teknikkene for sentrallinjeinnsetting, lungebiopsi, ekssanguinering, blodinnsamling, kardioktomi og pneumonektomi er beskrevet. Videre er det spesielt fokus på bedøvelseshensyn, med anestesiinduksjon, vedlikehold og dynamiske modifikasjoner skissert. Protokollen spesifiserer også den egendefinerte enhetens initialisering, vedlikehold og avslutning av perfusjon og ventilasjon. Dynamiske organstyringsteknikker, inkludert endringer i ventilasjon og metabolske parametere for å optimalisere organfunksjonen, er grundig beskrevet. Til slutt karakteriseres og avbildes den fysiologiske vurderingen av lungefunksjonen i de representative resultatene.
Introduction
Lungetransplantasjon (LTx) forblir standarden på omsorg for lungesykdom i sluttstadiet1; LTx har imidlertid betydelige begrensninger, inkludert utilstrekkelig bruk av donororganer2 og en ventelistedødelighet på 40%3, som er høyere enn noen annen solid organtransplantasjon 4,5. Donor organ utnyttelse priser er lave (20-30%) på grunn av organkvalitet bekymringer. Overdreven geografisk transportavstand forsterket av strenge kriterier for aksept av donororganer forverrer disse kvalitetsproblemene. LTx følger også andre solide organtransplantasjoner når det gjelder langsiktig transplantat og pasientutfall2. Primær transplantatdysfunksjon (PGD), oftest forårsaket av iskemisk reperfusjonsskade (IRI), representerer den viktigste årsaken til 30-dagers dødelighet og sykelighet etter LTx og øker risikoen for kronisk transplantatdysfunksjon 6,7. Innsats for å redusere IRI og utvide trygge transporttider er avgjørende for å forbedre pasientresultatene.
Ex situ lungeperfusjon (ESLP) er en innovativ teknologi som har vist løfte om å dempe disse begrensningene. ESLP forenkler bevaring, vurdering og rekondisjonering av donorlunger før transplantasjon. Den har vist tilfredsstillende resultater på kort og lang sikt etter transplantasjon av utvidede kriterier donor (ECD) lunger, noe som bidrar til en økning i antall egnede donorlunger for LTx, med organutnyttelsesgrad som øker med 20% i enkelte sentre 8,9,10. Sammenlignet med dagens kliniske standard for LTx, kald statisk bevaring (CSP), tilbyr ESLP flere fordeler: organbevaringstid er ikke begrenset til 6 timer, evaluering av organfunksjon er mulig før implantasjon, og på grunn av kontinuerlig organperfusjon kan det gjøres modifikasjoner i perfusatet som optimaliserer organfunksjonen11.
De aller fleste nåværende ESLP-enheter designet for menneskelig bruk bruker positivt trykkventilasjon (PPV); Nyere litteratur har imidlertid indikert at denne ventilasjonsstrategien er dårligere enn undertrykksventilasjon (NPV) ESLP, med PPV som induserer mer signifikant ventilatorindusert lungeskade12,13,14,15. I både humane lunger og svin utviser NPV-ESLP overlegen organfunksjon sammenlignet med positivt trykk ex situ lungeperfusjon (PPV-ESLP) på tvers av forskjellige fysiologiske domener, inkludert proinflammatorisk cytokinproduksjon, lungeødem og bullaedannelse15. Den homogene fordelingen av intratorakalt trykk over hele lungeoverflaten i NPV-ESLP har blitt foreslått som en signifikant faktor som ligger til grunn for denne fordelen15,16. I tillegg til de prekliniske fordelene har den kliniske sikkerheten og gjennomførbarheten av NPV-ESLP blitt demonstrert i en nylig klinisk studie17. Ved hjelp av en ny NPV-ESLP-enhet ble tolv utvidede kriterier donor menneskelige lunger bevart, evaluert og deretter transplantert med 100% 30-dagers og 1-års overlevelse.
Målet med dette manuskriptet er å demonstrere en arbeidsprotokoll for laboratoriets NPV-ESLP-enhet ved bruk av unge svinelunger under normoterme forhold i 12 timers varighet. Den kirurgiske hentingen er dekket i detalj, og vår tilpassede programvareplattforms initiering, administrasjon og avslutning er også beskrevet. Strategien for vevsinnsamling og håndtering av prøvene blir også redegjort for.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Prosedyrene som utføres i dette manuskriptet er i samsvar med retningslinjene fra Canadian Council on Animal Care og veiledningen for stell og bruk av forsøksdyr. Den institusjonelle dyrepleiekomiteen ved University of Alberta godkjente protokollene. Kvinnelige unge Yorkshire-griser mellom 35-50 kg ble utelukkende brukt. Riktig biosikkerhetsopplæring var nødvendig av alle individer som var involvert i ESLP-prosedyrer. En skjematisk oversikt over hele NPV-ESLP-eksperimentet er representert i figur 1.
1. Pre-kirurgiske preparater
- Plasser orgelkammeret på ESLP-vognen og monter silisiumstøttemembranen (se materialfortegnelse) på kammerkrokene for oppheng.
- Monter ESLP-slangen, deoksygenatoren, arterielt filter og sentrifugalpumpe.
- Koble vannledningene til varmeveksleren til deoksygenatoren samt feiegassrøret.
- Sett temperatursensorsonden (se Materialfortegnelse) inn i deoksygenatoren.
- Fest lungearterien (PA) strømningstransduser (se materialfortegnelse) på PA-slangen.
MERK: Strømningstransduseren bruker ultralyd for å måle strømmen og videresende den tilbake til sentrifugalpumpen. - Bruk en treveis stoppekran for å feste PA-trykkmåleren til PA-kanylen.
- Fest alle slangetilkoblinger godt for å forhindre lekkasjer, og lukk alle stoppekraner og Luer-låser før du tilsetter parfysatet.
- Fyll kretsen med 1000 ml modifisert vanlig sykehusingrediens parfysat (CHIP).
MERK: CHIP er et skreddersydd billig perfusat med en onkotisk måling på 35 mmHg, sammenlignbar med proprietære parfysatløsninger18. - Start programvaren etter at kretsen er primet for å lette avlufting av pumpen og ledningene.
MERK: Disse trinnene er knyttet til figur 2 og figur 3.
2. Initialisering av ESLP-programvare, justeringer og avluftingskrets
- Klikk på programsnarveien på skjermen for å starte ESLP-programmet. Velg Scan, Cart 3, Connect, deretter NPV program etterfulgt av Initiate Software.
- På hovedsiden, når kretsen er primet, øker du strømnings-RPM til 900 for å drive luft ut av kretsen og demonstrere parfysatstrøm gjennom PA-kanylen med en jevn strøm av væske.
- Tilsett 3,375 g piperacillin-tazobaktam, 10 000 enheter heparin (10 000 U / 1,5 l perfusat = 6,66 U / L) og 500 mg metylprednison til kretsen.
- Ta en arteriell blodgass (ABG) prøve av perfusatet for referanseformål.
- På hovedsiden skrur du CPAP opp til 20 cm H2O (maks.) og slår den på for å kontrollere funksjonen. Slå av når operasjonen er bekreftet.
- På hovedsiden slår du EIP til -5 cm H20 og slår den på for å kontrollere funksjonen. Slå av når prosessen er bekreftet.
- På Innstillinger-siden slår du på varmeren (klikk Start varmeapparat) og bekrefter funksjonen. Endre innstilt temperatur på skjermene og bekreft en kongruent endring på varmemonitoren på vognen. Slå av når operasjonen er sikret.
MERK: ESLP-apparatet som brukes her, er utstyrt med et tilpasset program (figur 4). Programmet tillater kontroll av pumpehastighet og ventilasjonsparametere for å oppnå og opprettholde ønsket PA-strømning, kontinuerlig positivt luftveistrykk (CPAP), endeekspiratorisk trykk (EEP), endeinspiratorisk trykk (EIP), respirasjonsforhold (RR) og inspiratorisk: ekspiratorisk (I: E) forhold. Programvaren beregner funksjonelle parametere og trykk-volum sløyfer. Tabell 1 viser alle overvåkingsparametere levert av programvaren.
3. Forberedelser for anestesi
- Administrer ketamin (20 mg/kg) og atropin (0,05 mg/kg) (intramuskulære injeksjoner) på operasjonsstuen som premedisinering til donorgrisen.
- Legg grisen på ryggen på et oppvarmet operasjonsbord. Opprettholde normotermi og fortsett med maskeinduksjon.
- Titrer oksygenstrømmen i samsvar med dyrets vekt, typisk 20-40 ml / kg.
- Administrer isofluran initialt hos 4-5 %. Reduser deretter til 3% etter 1-2 min.
- Vurder dybden av anestesi hvert 5. Sørg for at grisen ikke har tilbaketrekningsrefleks som svar på en skadelig stimulans.
- Når den riktige dybden av anestesi er bekreftet, intuber grisen.
- Mål en oksygenmetning over 90% ved å plassere en pulsoksymetersonde på tungen (foretrukket) eller øret.
- Juster oksygenstrømmen (20-40 ml / kg) og sniffegassen (1-3%) for å opprettholde anestesinivået.
- Oppretthold ventilatorinnstillingene på en TV 6-10 ml / kg, respirasjonsfrekvens på 12-30 pust / min, PEEP 5 cm H 2 O, topptrykk 20cm H2O.
- Barber og vask med jod for å forberede snittstedet.
4. Lungebiopsi, ekssanguinering og blodoppsamling
- Sett inn en sentral linje for væske- og heparinadministrasjon.
- Lag et 5-8 cm midtlinjesnitt med elektrokauteri sentrert over luftrøret og strekker seg kranialt fra det sternale hakket.
- Bruk cautery, del huden og det subkutane fettet.
- For å identifisere venstre eller høyre carotis intravaskulær bunt lateralt til luftrøret, del midtlinjeplanet mellom stroppemuskulaturen og skille bindevevslagene.
- Ved å bruke 2-0 silkebånd som fartøyløkker, oppnå distal og proksimal kontroll over halsvenen.
- For å kontrollere blodstrømmen, bind det kraniale omkringliggende slipset og trekk deg oppover på det proksimale båndet.
- For å få plass til en 7 Fr sentrallinje, gjør du et lite snitt i venen ved hjelp av Metzenbaum-saksen (~ 1/3 fartøyets omkrets).
- Frigjør spenningen på den proksimale fartøysløyfen samtidig kanylere venen. Bind silken for å feste kanylen i venen på en dybde på 10 cm.
- Koble til en IV-linje med 0,9% normal saltvann etter spyling av linjen med heparin (1 enhet / ml). Hvis grisen er intravaskulært utarmet fra dehydrering, administrer væsken. Hep-lås eventuelle ubrukte porter.
- Utfør en median sternotomi
- Identifiser sternal hakk og xiphoid prosesser som snitt landemerker.
- Bruk elektrokauteri til å lage et midtlinjesnitt som spenner over hele brystbenet (ca. 40-50 cm) og forbinder det forrige snittet ved det sternale hakket til xiphoid.
- Del det subkutane vevet og fascia mellom fibrene i pectoralis major-muskelen. Cauterize eventuelle blødende fartøy for å opprettholde hemostase.
- Bruk elektrokauteri for å markere midtlinjen langs akterbenet. Bruk tung saks til å kutte xiphoid og bruk en finger til å dissekere perikardiet av brystbenets bakre bord for å skape et håndgripelig rom for å imøtekomme den sternale sagen.
- Påfør to håndklekleklemmer på motsatte sider av brystbenet på nivået med 4. ribber lateralt til kostokondralkrysset. Kjøp det overliggende vevet og fascialaget i håndklekleklippene og løft brystbenet vertikalt bort fra hjertet under sternotomi.
- Utfør sternotomien med en elektrisk eller luftdrevet sag, tenner opp, fra xiphoid mot sternal hakk. For å unngå skade på underliggende strukturer (f.eks. perikard og vena brakiocephalic og arteria innominate), fortsett gradvis med sagen og trekk inn vertikalt ved hjelp av håndkleklemmer.
MERK: Brystbenet dykker dypt bakover i akterhakket, og sagen må rettes bakover for å fullføre sternotomien på det nivået. - Bruk cautery for å oppnå hemostase av blødende brystben.
MERK: Benvoks kan også brukes til dette formålet. - Lever 1000 E/kg heparin intravenøst. Ta en in vivo blodprøve 5 minutter etter heparinadministrasjon.
- Bruk en finger til å dissekere pleura av det indre brystbenet for å skape plass til den sternale retractoren.
- Sett inn en sternal retractor med et håndtak mot magen og trekk gradvis inn for å eksponere mediastinum helt.
- Fjern thymus fra perikardiet ved hjelp av en kombinasjon av stump disseksjon med en finger og elektrokauterisering.
MERK: Det er best å fjerne thymus som ett stort stykke i stedet for små biter. - Ta en biopsi av høyre øvre lungelapp for vevsanalyse: åpne høyre pleura for å eksponere høyre øvre lobe. Omkrans en 1cm3 del med 0-silke, bind og excise denne delen av lungen ved hjelp av Metzenbaum saks.
- Del biopsien i tre like store deler, og legg en av hver i optimal skjæretemperatur (OCT) gel, formalin og flytende nitrogen (snap fryse).
- Oppbevar OCT og snap-frosne prøver i en -80 ° C fryser, og oppbevar formalinprøvene i et 4 ° C kjøleskap ved hjelp av en riktig forseglet beholder.
MERK: Biopsiprøver er farget med hematoksylin-eosinfarging for å undersøke histopatologien til lungeskade, inkludert interstitielt ødem, alveolær og interstitiell betennelse, interstitiell og perivaskulær nøytrofile infiltrater og blødning15.
- Åpne perikardiet. Telt perikardiet med tang og gjør et snitt i midtlinjen av perikardiet med Metzenbaum-saks.
- Fortsett dette snittet kranialt til aortaroten, deretter lateralt for å eksponere den overlegne vena cava (SVC). Fullfør perikardiotomi kaudalt og T-off snittet til venstre og høyre på nivået av hjertets apex.
- Avlive grisen ved ekssanguinering. Snitt SVC og sett inn et Poole-tippet sug (se materialfortegnelse) i lumen, og fremskyv sugespissen til den dårligere vena cava (IVC).
MERK: Et snitt er laget i den fremre veggen av venstre atrium (LA) for å fremskynde exsanguination.- Løft hjertespissen og snitt LA 1 cm under koronar sinus ved hjelp av Metzenbaum saks. Ved exsanguination, bytt fra 100% O2 til romluft.
- Samle fullblod: Poole-spisssuget er koblet til en cellesparingsenhet for å samle 1200 ml fullblod, som spinnes ned for å produsere 500 ml pakkede røde blodlegemer (pRBC).
MERK: Cell Saver Protocol Innstilling: Fill Flow: 300 ml / min, Wash Flow: 100 ml / min, Empty Flow: 150 ml / min, Return Flow: 150 ml / min, Wash Volume: 300 ml, Konsentrasjon Flow: 200 ml / min. Dette vil ta ~ 5 min.
5. Kardiektomi
- Utfør hjertektomi: løft hjertets apex kranialt og fortsett det forrige LA-snittet lateralt for å transektere koronar sinus hvor venstre hemi-azygote vene forbinder den.
- Del LA ved å kutte medialt over den fremre overflaten av PA-bifurkasjon.
- Transekter IVC 1 cm over membranen. Koble dette snittet til LA ved å kutte medialt.
- Fullfør delingen av LA ved å kutte langs toppen av høyre lungearterie på vei mot PA-bifurkaturen.
MERK: Dette trinnet utelukker høyre øvre lungevene fra bakre LA. - Løft IVC kranialt og del høyre øvre lungevene. Del de perikardiale refleksjonene som flyter sammen mellom hoved PA og høyre atrium (RA) / SVC.
- Legg hjertet ned og transekt SVC. Del SVC fra bindevevslaget bakover og transekter den azygote venen.
- Løft hjertet kranialt, del PA på nivået av lungeventilen. Dissekere aorta delvis fra PA ved hjelp av Metzenbaum-saks, og transekter deretter den stigende aorta.
MERK: Dette fullfører kardioktomi.
6. Pneumonectomy
- Utfør pneumonectomy: kontroller at ekspiratorisk tidevannsvolum (TVe) er ca. 10 ml / kg. Bytt til 2: 1 inspiratorisk: ekspiratorisk forhold for å oppnå dette målet. Hvis TV-en holder seg < 6 ml/kg, øk topptrykket og/eller PEEP for å oppnå målet på 8-10 ml/kg for maksimal alveolær rekruttering.
- Åpne pleura på grisens venstre side. Lag et horisontalt snitt langs brystbenets bakre bord ved hjelp av Metzenbaum-saks. Lag to vertikale snitt nedover pleura til phrenic nerve ved mediastinums øvre og nedre grenser.
- Excise pleura ved å kutte langs phrenic nerve. Gjenta dette trinnet på høyre side. Åpne og fjern den diafragmatiske pleura på samme måte, ved å bruke den bakre LA-mansjetten som den nedre grensen, på samme måte som phrenic nerve.
- Del pleural vedlegg fra membranen mot venstre nedre lungelapp. Bruk en Deaver retractor (se Materialfortegnelse) for å holde membranen oppover. Del det nedre lungeligamentet til venstre og fortsett opp mot hilum.
- Prøv en "no-touch teknikk" med hensyn til selve lungevevvet.
MERK: Det vil si, forsøk minimal manuell manipulering av lungen for å forhindre traumer. - På høyre side, del IVC og pleural vedlegg fra membranen. Trekk membranen oppover ved hjelp av Deaver retractor. Del det nedre lungeligamentet på høyre side og fortsett opp mot hilum.
- Del den innominate venen og buefartøyene for å avsløre luftrøret.
- Dissekere sløvt vevet rundt luftrøret. Ved ekspiratorisk tidalvolum (TVe) på ca. 10 ml/kg, klemmes luftrøret fast med en slangeklemme ved maksimal inhalasjon.
- Transekt luftrøret og løft den klemmede delen oppover for de resterende trinnene for å gi kirurgisk trekkraft.
- Dissekere bakre luftrør fra spiserøret ved hjelp av stump disseksjon med tung Metzenbaum-saks og en fri hånd. Del eventuelle gjenværende pleural vedlegg, transektere aorta over og under venstre bronkus, og fjern lungene fra brystet med et segment av synkende aorta.
- Vei lungene med klemmen på og oppbevar dem raskt i en kjøler full av is. Vektøkning under ESLP-løpet er en indikator på ødemdannelse.
MERK: Dette fullfører pneumonectomy.
7. Plassering av lungene på ESLP-apparatet
- Tilsett 500 ml pRBC til perfusjonskretsen (tidligere primet med 1 liter CHIP, trinn 1,8) for å nå et endelig volum på 1,5 liter parfysat.
MERK: Hemoglobinkonsentrasjonen er rettet mot ca. 50 g / l eller en hematokrit på 15%. - Ta bilder av lungene for dataposter.
- Biopsi høyre midtre lungelapp. Omkrans en 1cm3 del med 0-silke, bind og skjær ut denne delen av lungen ved hjelp av saks for vevsanalyse som tidligere beskrevet (trinn 4.4).
- Fest 3/8, 1/2 tommers slangeadapter til hovedlungearterien (mPA). Ta tak på motsatte sider av mPA ved hjelp av snaps. Sett adapteren med den 1/2 tomme delen inn i mPA og hold den på plass mens en assistent fester adapteren på plass ved hjelp av 0-silkebånd.
MERK: Adapteren skal sitte 2-3 cm over PA-bifurkasjonen (hvis PA har utilstrekkelig lengde, kan et segment av donorgrisens synkende aorta sys ende-til-ende på mPA for ekstra lengde). - Plasser lungene liggende på silikonstøttemembranen og koble dem til ESLP-enheten.
- Plasser en andre slangeklemme på luftrøret nær stedet for trakealbronkusen. Fjern den mer distale klemmen og intuber luftrøret med endotrakealrøret (ETT).
- Fest ETT på plass med to glidelåser. Klem ventilasjonsledningen med en slangeklemme og slipp den proksimale klemmen fra luftrøret.
MERK: Lungene holder seg oppblåst hvis dette gjøres riktig og det ikke er noen luftlekkasjer.
- Fest ETT på plass med to glidelåser. Klem ventilasjonsledningen med en slangeklemme og slipp den proksimale klemmen fra luftrøret.
- Koble PA-adapteren til PA-ledningen og luft inn mPA. Start timeren for perfusjon.
MERK: Se figur 5 for en fotografisk skildring av trinnene.
8. Oppstart av perfusjon og ventilasjon
- På siden Innstillinger klikker du på Start ovn og setter temperaturen til 38 °C. Skriv også inn grisens vekt for å beregne hjerteutgang (strømning).
- På hovedsiden setter du CPAP på 20 cm H2O og klikker på Start CPAP. Når ventilasjonen begynner, løsner du ventilasjonsledningen.
- Null arteriell trykksensor. Klem PA-ledningen over trykksensoren med en slangeklemme. Åpne sensoren til romluft, klikk ZERO PAP og Zero Bld Flow på Innstillinger-siden , og bekreft deretter at avlesningene er nullstilt på hovedsiden .
- Lukk stoppekranen for trykksensoren for å lese linjetrykket, åpne linjen til PA-kanylen, velg 10 % hjerteutgang på hovedsiden, klikk Gå tilbake til PA-manuell (knappen blir grønn), og løsne deretter PA-ledningen.
MERK: Ledningen er nå riktig nullstilt, og pumpen strømmer nå 10 % av den beregnede hjerteeffekten.
- Lukk stoppekranen for trykksensoren for å lese linjetrykket, åpne linjen til PA-kanylen, velg 10 % hjerteutgang på hovedsiden, klikk Gå tilbake til PA-manuell (knappen blir grønn), og løsne deretter PA-ledningen.
- Trekk 10 ml perfusat for sentrifugalanalyse og tegn en tid null (T0) ABG.
- Når lungene har blitt perfundert i 10 minutter, øk strømmen til 20% av hjerteutgangen.
- Når parfymattemperaturen når 32 °C, fest kammerlokket på plass med klemmer for å skape en lufttett forsegling. Plasser lungene optimalt før du legger lokket. Reparer eventuelle luftlekkasjer med størrelse 6-0 prolene på BV-1 nåler.
- Med lokket festet, klem ventilasjonsslangen og slå av CPAP. På Innstillinger-siden klikker du på Zero ITP, Zero Paw, Zero Air Flow, og deretter bekrefter du at avlesningene er nullstilt på hovedsiden .
- Klikk Start CPAP ved 20 cm H2O og løsne ventilasjonsslangen. Sett deretter EEP-målet til 0 cm H 2 O, EIP til 1 cm H20, RR 10, I: E-forhold 1: 1, og klikk Trykk for å starte ventilasjon for å aktivere undertrykksventilasjon.
- Lytt til ventilen, endre funksjonen, og fest deretter ventilasjonsslangen på sideporten til kammeret.
MERK: Respiratoren begynner sin respirasjonssyklus ved utånding. Lungene vil komprimere litt hvis sideporten er festet under en pust. Det er å foretrekke å vente og lytte etter innånding, og deretter koble til sideporten for å maksimere rekrutteringen.
- I løpet av de neste åndedragene, reduser CPAP til 12 cm H2 O samtidig som du øker EIP til -9 cm H 2 O. Oppretthold disse ventilasjonsparametrene den første timen, reduser deretter CPAP til 8-10 cm H 2 O avhengig av alveolær rekruttering og øk EIP til -12 til -13 cm H2O.
- Sett topptrykk til 20-21 cm H2O.
MERK: Hvis høyere trykk var nødvendig på tidspunktet for pneumonectomy, blir det målet topptrykk. - Når parfymattemperaturen når 35 °C, økes strømningen til 30 % av hjerteutgangen.
MERK: Dette er innstillingene for organbevaring (tabell 2). - Ved 3, 5, 7, 9, 11 timer, evaluer med strømmer på 50 % av hjertets minuttvolum og tilsetning av blandet sveipegass (89 % N 2, 8 % CO2, 3 %O2) tilsatt deoksygenatoren ved 0,125 l/min for å simulere systemisk oksygenutnyttelse (tabell 3).
- Ved hver odde time i konserveringsmodus, tegn en 10 ml prøve av perfusat for fremtidig analyse. Tegn en pre-deoxygenator 1 ml ABG-prøve hver time.
- Etter 5 minutters evalueringsmodus, trekk ABG-er fra pre- og post-deoxygenator-porter (tabell 4).
MERK: Dette fullfører plasseringen av lungene på ESLP og initiering av perfusjon og ventilasjon. Se tabell 2 for oppstart av protokollen. Tabell 3 beskriver de to modusene for NPV-ESLP som er anvendt.
9. Metabolsk støtte av lungen
- Kontroller perfusatglukosenivået hver time via ABG-analyse. Mål glukose ved 3-6 mmol/l og titrer i henhold til forbrukshastigheter ved hjelp av en standard infusjonspumpe for kontinuerlig glukoseinfusjon og bolusdoser etter behov.
MERK: En annen infusjonspumpe gir en kontinuerlig infusjon av 2 E/time insulin. CHIP, sammen med de fleste andre organperfusjonsløsninger, inneholder glukose som det primære energisubstratet.
10. Heparin, antimikrobielle og antiinflammatoriske midler
- Tilsett 10.000 enheter heparin til perfusatet ved starten av perfusjonen før tilsetning av pRBC.
- Tilsett 3,375 g piperacillin-tazobaktam til perfusatet ved perfusjonsstart før tilsetning av pRBC.
- Tilsett 500 mg metylprednisolon til perfusatet ved perfusjonsstart før tilsetning av pRBC.
11. Vurdering av lungefunksjon
- Bruk de to forskjellige modusene for ventilasjon og perfusjon under en ESLP-kjøring: bevaring og evaluering.
MERK: Se Bevaring og evaluering (tabell 3). Konserveringsmodus: Hjerteutgang 30%, PEEP 8-12, EEP 0, EIP -10 til -12, topptrykk 20-22 cm H2O, RR 6-10 og I: E-forhold 1: 1-1,5. ESLP-løp er vanligvis 12 timer lange, selv om de kan utvides til 24 timer. - Still inn topptrykk for å matche pneumonectomy peak pressure og oppnå en mål-TV på 10 ml / kg.
MERK: Selv om TVe på 10 ml / kg er målrettet, oppnås vanligvis 6-8 ml / kg. - Hvert 30. minutt under konservering, utfør rekruttering i 30 minutter eller mindre.
MERK: Varigheten og omfanget av rekrutteringen er avhengig av TVe nådd. Hvis TVe er 8-10 ml / kg, er ytterligere rekruttering ikke nødvendig. - For rekruttering, øk PEEP til 10-12 cm H 2 O, reduser RR til 6 pust/min, øk topptrykket med 2-4 cm H 2 0 uten å overskride 30 cm H2O (sjelden overskrider vi 25 cm H2O),og endre I:E-forholdet til 1:0,5.
MERK: Vanligvis gjøres bare en eller to av disse endringene for hvert 30 minutters intervall, med økningen i PEEP og Peak Pressure som den mest effektive. - Ved 3, 5, 7, 9, 11 timer, evaluere orgelfunksjon.
MERK: Hovedparameteren av interesse er PF-forholdet; Dynamisk compliance og PA-trykk overvåkes imidlertid nøye (figur 6). - Under evalueringen øker du hjerteutgangen til 50 % mens en blandet feiegass (89 % N 2, 8 % CO 2, 3 % O2) tilsettes kretsen med en strømningshastighet på 0,125 l / min via deoksygenatoren.
MERK: Dette replikerer systemisk oksygenmangel og skjer over 5 minutter. I løpet av denne tiden, reduser PEEP til 5 cm H2O mens du opprettholder topptrykk, og øk EIP tilsvarende. Hold RR på 10 bpm og sett I: E til enten 1 eller 1,5, avhengig av om lungene ser ut til å være luftfangst eller ikke. - Utfør funksjonelle beregninger for pulmonal vaskulær motstand, minuttventilasjon, dynamisk samsvar og P / F-forhold.
MERK: Pulmonal vaskulær motstand kan beregnes med: [(PAP - LAP) / CO] x 80, hvor LAP (venstre atrietrykk) er 0 mmHg på grunn av utformingen av et åpent LA dreneringssystem.
Minute Ventilasjon beregnes av: TVexpiratory x RR
Dynamisk samsvar beregnes av: TVexpiratory/EIP
P/F-forhold beregnes av: PaO2/Fi02, hvor FiO2 er 21 %.
ESLP-programvaren beregner og registrerer automatisk ventilasjon og funksjonsindekser kontinuerlig.
12. Metabolsk vurdering av ex situ perfuserte lunger
- Vurder perfusatets metabolske tilstand hver time via ABG, som fungerer som en surrogatmarkør for lungens tilstand. Samle 10 ml av perfusatet fra pre-deoxygenatorporten for fremtidig analyse.
MERK: Blodgassanalyse tjener også til å overvåke gass- og iontilstanden til perfusatet. - Bruk PaO2 som en markør for generell lungefunksjon.
MERK: Dette gjelder spesielt i evalueringsfasene når blandet feiegass tilsettes kretsen for å simulere systemisk deoksygenering. Pre vs post deoxygenator gasser sammenlignes for å vurdere oksygen step-up av lungene. - Mål en normal pH (7,35-7,45)-korrekt acidose med boluser av tris-hydroksymetylaminometan (THAM) buffer (se tabell over materialer).
MERK: Alkalose er vanligvis ikke korrigert og overstiger ikke 7,55. CO2 feie kan legges til kretsen for å korrigere dette til normal eller hvis alkalose overskrider denne terskelen. - Behandle PaCO2 permissivt og ligger vanligvis i området 10-20 mmHg.
MERK: Disse verdiene tolkes som et tegn på tilfredsstillende ventilasjon. Elektrolytter justeres ikke under ESLP, men de overvåkes som en del av standard ABG-analyse. Laktat vil klatre under økende varighet av ESLP, og det gjør også kalium. Natrium forblir stabilt (135-145 mmol / L), og kalsium er vanligvis lavt. Tabell 4 inneholder representative prøveresultater av ABGs perfusatanalyse under en 12 timers kjøring av NPV-ESLP ved normotermi og 30% hjerteutgang ved bruk av et cellulært perfusat (blod + CHIP).
13. Avslutning av perfusjon, ventilasjon og frakobling av lungene fra ESLP-enheten
- På Innstillinger-siden klikker du Avslutt server.
- Fjern lokket fra kammeret. Koble PA-adapteren fra PA-kanylen.
- Ekstubere luftrøret. For å bestemme mengden ødemdannelse, veier lungene.
- Ta en 1 cm3 vevsbiopsi av tilbehørslappen og del den i tre stykker som tidligere beskrevet.
- Kjør de endelige gassanalysene, sentrifugere parfysatprøvene og lagre vevsbiopsiene som tidligere beskrevet (trinn 4.4).
MERK: Sentrifugeringsinnstillinger: Hastighet, 112 x g; akselerasjon, 9; retardasjon, 9; temperatur, 4 °C, og tid, 15 min varighet. - Lukk programmet; Alle registrerte data blir lagret.
- Etter institusjonelle protokoller, kast det gjenværende vevet, blodet og bioaktive materialer.
- Rengjør ESLP-vognen med en desinfiserende hard overflaterens (f.eks. 70% etanol) og plasser alle gjenbrukbare komponenter i en fryser på -20 ° C for å redusere veksten av bakterier.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
I begynnelsen av lungeperfusjon og ventilasjon (konserveringsmodus) vil lungene generelt ha lavt lungearterietrykk (< 10 mmHg) og lav dynamisk compliance (< 10 ml / mmHg) når perfusatet varmes opp til normotermi. Yorkshire-griser på 35-50 kg resulterer vanligvis i lunger som veier 350-500 g. I løpet av den første timen av NPV-ESLP er de målte ekspiratoriske tidevannsvolumene (TVe) 0-2 ml / kg, og de inspiratoriske tidevannsvolumene (TVi) er 100-200 ml. TVe når vanligvis 4-6 ml / kg innen 3-6 timer, og etter det kan fortsette å øke, men naturlig stabilisere seg i området 6-8 ml / kg. TVi vil alltid overstige TVe med 100-200 ml. På samme måte vil dynamisk samsvar begynne ved 0-10 ml / mmHg innen den første timen og noen ganger være høyere. Mellom 3-6 timer er den dynamiske overensstemmelsen 10-20 ml / mmHg og stabiliserer seg med TVe, som er sammenhengende parametere. PAP vil stige gradvis etter hvert som lungearteriestrømmen øker gradvis fra 10 til 30 % av hjertets minuttvolum. I løpet av den første timen er dette typisk 10±2 mmHg og stiger litt gjennom 12 timers løp til et område på 12±2 mmHg. Under en evaluering med strømmer på 50% av hjerteutgangen, kan PAP være mye høyere ved 15-20 mmHg. Pulmonal vaskulær motstand (PVR) vil stige gradvis gjennom ESLP. Figur 6 viser trender i PAP, dynamisk etterlevelse og PVR over 12 timer med perfusjon og ventilasjon. Alle disse parametrene kan påvirkes av den spesifikke ESLP-eksperimentelle protokollen som brukes.
Under evalueringsmodusen for ESLP, som oppstår ved 3, 5, 7, 9, 11 timer i løpet av en 12-timers løp, observeres en oppadgående trend i LA PaO2 (tabell 4). Evalueringsmodusen varer i 5 minutter. Den består av å slippe PEEP til 5 cm H2O samtidig som topptrykket opprettholdes ved å øke EIP i kompensasjon. Strømningen økes til 50 % av hjertets minuttvolum, og blandet sveipegass tilsettes via deoksygenatoren med en strømningshastighet på 0,125 l/min for å simulere systemisk oksygeneringsforbruk. Vanligvis er PaO 2 fra PA i området 50-60 mmHg, og LA PaO2 kan variere fra 60-120 mmHg, avhengig av hvor godt lungene har reagert på bevaring og rekondisjonering. Den absolutte opptrappingsverdien i PaO2 mellom pre- og post-deoksygenator er en bedre indikator på oksygeneringskapasiteten til lungene, og dermed lungefunksjonen; Etter konvensjon forblir imidlertid PF-forhold en vanlig rapportert parameter for å forutsi vellykket transplantasjon. PF-forholdet er LA (pre-deoxygenator) PaO 2 / FiO2 og bør være > 300, som er transplantasjonsgrensen for mennesker. FiO2 er 21% (romluft); derfor er minimum LA PaO2 som kreves under ESLP 63 mmHg. Figur 6 viser en typisk trend for PF-forholdet ved evalueringstidspunktene 5 og 11 timer gjennom NPV-ESLP.
Begge modusene for ESLP drar nytte av ulike metabolske vurderinger, inkludert hyppig blodgassanalyse, gjentatt prøvetaking av parfysatsammensetning og vevsbiopsier. Perfusat fungerer som en surrogatindikator for total lungestatus; Derfor gir blodgassanalyse av perfusatet omfattende informasjon om lungenes metabolske tilstand (tabell 4). Før hver evaluering trekkes en 10 ml perfusatprøve som skal sentrifugeres og analyseres via ELISA for forskjellige biomarkører for betennelse, inkludert TNF-alfa, IL-6 og IL-8. Disse verdiene er informative for lungens inflammatoriske tilstand og effekten av eksperimentelle protokoller; Imidlertid må de tolkes i sammenheng med ESLP som en lukket krets uten parfysat erstatning / utveksling. Dermed drar disse biomarkørnivåene ikke nytte av den støttende funksjonen til naturlige metabolisatorer og fysiologisk clearance som utføres av leveren eller nyrene. Av denne grunn observeres en kontinuerlig økning i disse markørene over tid med ESLP. Vevsbiopsiene er også nyttige for biomarkørmerking og visualisering og histologisk vurdering av vevsintegritet. Ødemdannelse er en annen viktig indeks for betennelse forbundet med endotelpermeabilitet. Figur 6 viser en typisk vektøkning på 30% ved slutten av 12 timer med NPV-ESLP. Nylig har in vitro funksjonsvurdering av lunger på NPV-ESLP blitt supplert med bekreftende in vivo venstre lungetransplantasjon i 35-50 kg Yorkshire griser. In-vivo transplantert lungevurdering skjer over en 4 timers varighet før eutanasi via ekssanguinering. Transplantasjonsprotokollen som er vedtatt for in vivo-vurdering ved bruk av denne tilpassede NPV-ESLP-enheten, finnes i denne referanse19.
P: F-forholdet er den viktigste funksjonelle vurderingsparameteren for ESLP og human lungetransplantasjon. Denne NPV-ESLP-teknologien ble vellykket brukt i en klinisk studie med 100% 30 dager og 1 års overlevelse17. Tolv utvidede kriterier menneskelige lunger ble vellykket bevart og rekonditionert på ESLP med påfølgende transplantasjon. Det var ingen forekomst av PGD grad 3 og ingen tidlig mortalitet. Langsiktig oppfølging pågår. Selv om P: F-forholdet er gullstandardens funksjonelle vurderingsparameter for transplantasjon og ESLP, MÅLER NPV-ESLP også PAP, pulmonal vaskulær motstand, ødemdannelse og etterlevelse som ytterligere funksjonelle utfallsmål for å veilede bevaring og rekondisjonering av lungene. NPV-ESLP gir omfattende metabolske og funksjonelle evalueringer av donorlunger. Denne teknologien har vist seg å være klinisk gunstig i sammenheng med lunger med utvidede kriterier. Programvaren er designet for å kreve minimale manuelle justeringer og har minimal variasjon mellom og mellom operatører.
Figur 1: NPV-ESLP-protokoll. Skjematisk fremstilling av lungeanskaffelser og 12 timers NPV-ESLP-løp. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 2: Silikon støttemembran for lungene suspendert i hard-shell ESLP reservoar. Støttemembran avbildet med endotrakealrør (midten) og lungearteriekanyle (venstre). Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 3: NPV-ESLP-krets. (A) Skjematisk fremstilling av kretsen med en tilhørende forklaring (venstre). (B) Foto av NPV-ESLP-krets (høyre). Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 4: Skjermbilder fra NPV-ESLP-programmet. (a) "Hoved"-skjermen. (b) "Flow-Loops"-skjermen. (c) "Innstillinger" -skjermen. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 5: Lunger koblet til NPV-ESLP-krets . (A) Fremre donor lunger pre-ESLP. (b) Bakre donorlunger etter ESLP. (C, D) Vevsbiopsi av høyre midtre lungelapp. (E) Lunger koblet til ESLP-krets. (F) Demonstrert plassering av lunger på silikonstøtte. (G) Sett forfra av ESLP-enheten som illustrerer startvæskenivå og lungeposisjonering. (H) Lunger koblet til innretningen som viser åpen venstre atriedrenasje. (I, J, K) Lokk festet på enhetens kammer. (L) Enheten og lungene er fullt tilkoblet og fungerer i NPV-modus. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 6: Funksjonelle parametere under evalueringsmodus over 12 timer NPV-ESLP. (A) P: F-forhold, PaO 2: FiO2-forhold. (B) Samsvar. (C) PAP, lungearterietrykk. (D) PVR, pulmonal vaskulær motstand. (e) Vektøkning. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Tabell 1: Registrerte overvåkingskartparametere. Klikk her for å laste ned denne filen.
Tabell 2: Oppstart av 12 timers NPV-ESLP-protokoll. CO, hjerteutgang; PA, lungearterien; PPV, positivt trykk ventilasjon; NPV, undertrykksventilasjon. For konserveringsmodus, ventilasjonsparametere, se tabell 3. Fra og med T3 ble evalueringen utført serielt hver 2. time i 5 minutter, med PA-strømning satt til 50 % CO, medisinsk gass satt til 89 % N 2, 8 % CO 2, 3 % O2 og bevaringsinnstillinger i henhold til parametrene gitt i tabell 3. Klikk her for å laste ned denne filen.
Tabell 3: Moduser for NPV-ESLP: Bevaring vs. evaluering. CO, hjerteutgang; FiO2, fraksjon inspirert av oksygen; LAP, venstre atrietrykk; NPV, undertrykksventilasjon; PAP, gjennomsnittlig lungearterietrykk; PAWP, topp luftveistrykk; PEEP, positivt ende-ekspiratorisk trykk; PCO2, partialtrykk av karbondioksid i pulmonal arteriell sirkulasjon. Klikk her for å laste ned denne filen.
Tabell 4: Blodgassanalyse utført i løpet av 12 timer med ESLP. Ca +, kalsiumion; Cl-, kloridion; Hb, hemoglobin; HCO3-, bikarbonation; K +, kaliumion; Na +, natriumion; Osm, osmolaritet; paCO2, arterielt partialtrykk av karbondioksid; paO2, arterielt partialtrykk av oksygen; sO2, oksygenmetning; P / F-forhold, PaO 2 / FiO2-forhold. Klikk her for å laste ned denne filen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Det er flere kritiske kirurgiske trinn sammen med feilsøking som trengs for å sikre en vellykket ESLP-kjøring. Juvenile svinelunger er ekstremt delikate sammenlignet med voksne menneskelige lunger, så den anskaffende kirurgen må være forsiktig når han håndterer svinelunger. Det er viktig å forsøke en "no-touch" teknikk for å unngå å forårsake traumer og atelektase når dissekere ut lungene. "No-touch" betyr å bruke det minste minimum av manuell manipulering av lungene under anskaffelsen. Rekrutteringsmanøvrer mens du er på respirator under operasjonen er langt mindre effektive i svinelunger enn menneskelige lunger. Det anbefales ikke å omdirigere luft manuelt gjennom alveolene, slik det ofte utføres med menneskelige lunger, fordi dette vil forårsake uopprettelig skade på unge svinelunger. Det er kritisk å klemme luftrøret ved tidevannsvolumer som samsvarer med tidevannsinduksjonsvolumene for å maksimere sannsynligheten for en vellykket NPV-ESLP-kjøring. Eventuelle tapte samsvar under anskaffelsen er utfordrende å gjenvinne på NPV-ESLP når du arbeider med svinelunger; menneskers lunger som bruker NPV-ESLP er mer tilgivende i denne forbindelse. Ideelt sett utføres klemming av lungene ved tidevannsinduksjonsvolum uten behov for økt topptrykk; Imidlertid begynner etterlevelse å falle kort tid etter varm iskemi, og noen ganger er det nødvendig med høyere press for å opprettholde rekrutteringen. Det er nyttig å bytte til et I: E-forhold på 2: 1 etter hjertektomi for å opprettholde og til og med øke alveolær rekruttering litt med TVe over 10ml / kg før oppstart av pneumonectomy. Ikke vend lungene medialt for å dissekere de bakre pleurale vedleggene fra spiserøret som vanligvis utføres i humane lungeuthentinger. De bakre pleuravedleggene må dissekeres direkte ved hjelp av en blind tilnærming, og erter vevet bort fra lungene ved hjelp av en frihånd samtidig som det løftes oppover fra det klemmede luftrøret for å gi mottrekk. Juvenile svinelunger som har mistet betydelig etterlevelse på tidspunktet for trakealklemming, vil slite med å komme seg på ESLP. Hvis lungene har 0 dynamisk compliance initialt under NPV-ESLP og ikke utvikler noen dynamisk complianceforbedring målt av programvaren i løpet av den første timen, er det tvilsomt at disse lungene vil gjenopprette sin funksjon. Dette er nesten helt sikkert et problem med den kirurgiske explant-teknikken. Hvis det ikke er anskaffet tilstrekkelig PA-lengde, kan synkende aorta forlenge PA via ende-til-ende-anastomose.
Flere kritiske trinn og feilsøkingsmetoder er nødvendig under driften av NPV-ESLP-apparatet for å oppnå vellykket perfusjon. Anskaffelsesprosessen, montering av lungene på NPV-ESLP-apparatet og oppstart av perfusjon/ventilasjon bør ikke overstige 20-30 min. Lengre perioder med iskemi reduserer sannsynligheten for en vellykket kjøring. Lungene må plasseres på silikonstøttemembranen slik at verken PA-kanylen eller ET-røret forstyrrer bevegelsen av de øvre lobene under ventilasjon. Lungene må heves av hard-shell kammeret ved hjelp av silikon støtte membranen; Lungene bør imidlertid ikke være så forhøyet at åpen LA-drenering av blod vil resultere i hemolyse fra kraften til å falle på hard-shell-reservoaret. Eventuelle rifter i lungeparenkymet må identifiseres og oversys med 6-0 prolene for å forhindre luftlekkasje. Skrappleura eller perikard kan være nyttig for å utføre en patch reparasjon. På samme måte kan blodgjennomvåt gasbind også tjene til å plugge tårer som ikke kan repareres kirurgisk. Det er bedre å unngå skade enn å reparere lungeparenchyma, da lungen er vanskelig å sy uten å forårsake ytterligere skade. Lungene må forbli oppblåst ved start av ventilasjon, så CPAP må begynne ved 20 cm H2O før luftrøret eller ventilasjonsslangen løsnes. Hvis lungene tømmes, vil de slite. Eventuell tapt alveolær rekruttering før oppstart av ventilasjon vil være vanskelig å gjenvinne under NPV-ESLP, noe som resulterer i en langsommere utvinning. Ved påstart av perfusjon må trykktransduseren nullstilles riktig. PA-klemmen fjernes langsomt for å unngå den uønskede effekten av lungeoversirkulasjon fra for høyt trykk og strømning. Hoved-PA må ikke knekkes i sin posisjon, da dette vil gi falskt forhøyede trykkavlesninger. PA-adapteren må ikke støte på PA-bifurkasjonen av samme grunn. Begge situasjonene kan forstyrre perfusjonen av lungevev. Det er viktig å opprettholde PEEP over 12 den første timen med ventilasjon og ikke slippe PEEP under 8 bortsett fra evaluering, der et PEEP på 5 er ønskelig. Topptrykk bør samsvare med de som ble brukt på anskaffelsestidspunktet, da de er informative med hensyn til etterlevelse av lungene. For eksempel, hvis lungene krevde et topptrykk på 25 cm H 2 Opå anskaffelsestidspunktet for å oppnå TVe på 10 ml / kg, vil noe mindre enn 25 cm H2O sannsynligvis ikke opprettholde samme mengde alveolær rekruttering en gang på maskinen.
Det er noen begrensninger ved denne metoden som er verdt å vurdere. Som tidligere nevnt er konvensjonen i ESLP-litteraturen bare å rapportere PaO2 ved beregning av P:F-forhold 8,9,10,11,15,17,18; PA PaO2 er imidlertid informativ fordi den klargjør oksygenopptrappingen som oppstår på grunn av oksygenering av lungene. Dette er en bedre beskrivelse enn P:F-forholdet alene. Når feiegassen ikke kjører, fungerer maskinen i hovedsak som en stor shunt som resirkulerer blod gjennom lungene for gjentatte runder med oksygenering. Av denne grunn er bevaringsmodus ABG ikke spesielt informative for oksygeneringskapasiteten til lungene, men er svært verdifulle for metabolsk profil. Dette er grunnen til at blandet gass under evaluering er så viktig, og hvorfor deoksygenering av postdeoksygenatorperfusatet er kritisk. En annen begrensning er nødvendigheten av en in vivo-modell for nøyaktig vurdering av lungefunksjon etter ESLP. In vivo transplantasjon er kirurgisk krevende sammenlignet med organinnkjøpsoperasjonen, med mange mulige komplikasjoner som resulterer i tap av den transplanterte lungen. Som sådan er både ESLP og etterfølgende transplantasjon dyre ressursbestrebelser og har bratte læringskurver.
Det er flere fordeler med denne NPV-ESLP-teknologien sammenlignet med nåværende tilgjengelige modeller. Prekliniske studier som sammenligner NPV-ESLP med PPV-ESLP har vist at NPV er en overlegen form for ventilasjon15. Dette er mest sannsynlig fordi NPV er en mer fysiologisk metode for ESLP. NPV replikerer det negative intratorakale trykkmiljøet i thorax for å indusere lungeekspansjon ved jevnt å fordele kraften over pleuraoverflaten. PPV induserer større barotrauma da det tvinger lungene til å åpne gjennom høyere trykk rettet ned i luftveiene. En av de andre betydelige fordelene med denne NPV-ESLP-enheten er at den er designet for å være helt bærbar. Portabilitet muliggjør virtuell eliminering av varm iskemisk tid, da enheten kan følge transplantasjonsteam til donorsenteret. Iskemisk tid er direkte relatert til omfanget av lungeiskemisk reperfusjonsskade (LIRI) og påfølgende utvikling av primær transplantatdysfunksjon (PGD), den viktigste årsaken til død og sykelighet etter lungetransplantasjon. Derfor bør ethvert forsøk på å redusere iskemi oversette til forbedrede resultater etter transplantasjon. Å redusere iskemisk tid gjør det også mulig å skaffe lunger fra fjerne geografiske steder. Dette skyldes at transporttid blir mindre bekymringsfullt for utviklingen av LIRI og PGD, og dermed øker tilgjengeligheten av donororganer som ellers ville blitt avvist.
Denne enheten og de beskrevne metodene har nyttige kliniske og forskningsapplikasjoner. Som tidligere nevnt har prototypen av dette apparatet allerede blitt brukt til en vellykket klinisk studie av donorlunger etter utvidede kriterier for transplantasjon med 100 % 30 dager og 1 års overlevelse og null forekomst av PGD grad 317. En prøveversjon med flere sentre er et neste skritt for denne enheten når den beveger seg mot kommersiell utvikling. Når det gjelder forskningsapplikasjoner, er det preklinisk bevis på at NPV-ESLP er bedre enn PPV-ESLP15. NPV-ESLP holder løftet om å bli den eksemplariske enheten, som vil drive videre forskning ved hjelp av denne teknologien. Anvendelsen av ESLP i laboratorieinnstillingen har fordelen av kontinuerlig overvåking av organfunksjon, umiddelbar tilbakemelding ved innføring av nye behandlingsmodaliteter, isolering av lungene fra andre organsystemer for testing av terapeutika, og et kjøretøy for levering av terapier som tidligere manglet administrasjonsvei til donorlunger. I denne forstand er dens anvendelse i translasjonsforskning for lungetransplantasjon uten sidestykke. Denne spesielle enheten med et automatisert ESLP-program er enkelt å bruke, resulterer i minimal variasjon mellom og mellom operatører i funksjonelle parametere, og er designet for å kreve minimale manuelle justeringer.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
DHF har patenter på ex situ organperfusjonsteknologi og -metoder. DHF og JN er grunnleggere og store aksjonærer i Tevosol, Inc.
Acknowledgments
Denne forskningen ble finansiert på vegne av Sykehusforskningsstiftelsen.
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).
