本文介绍了一种使用两个离心泵作为全人工心脏替代装置的实验方案。
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本文内容
摘要
摘要
机械循环支持（MCS）已作为心脏移植的一种可行替代方案，主要通过使用植入式心室辅助装置（VAD）来支持左心室。然而，某些临床情况需要双心室机械支持。对于部分患者，一种策略是切除两个心室，并植入两个VAD泵，作为全人工心脏（TAH）。近年来，由于设备设计的改进以及离心式装置的小型化，这一方法已成为可能。目前，这种TAH方法仍处于实验阶段，面临诸多重要挑战，例如如何调节设备参数以平衡左右侧循环、设备及流出道血管的放置方向对溶血和稳定性的影响，以及采用此类布局进行长期支持的预后效果。本方案旨在提供一种在牛模型中使用两个植入式离心式VAD进行全人工心脏置换的可重复操作方法。
引言
心力衰竭患者数量持续增长，目前美国约有570万成年人患有此病1。其中约30万名患者处于终末期心力衰竭，预期寿命不足一年。尽管心脏移植仍是治疗终末期心力衰竭的金标准疗法，但其应用受到可用供体器官数量的严重限制。机械循环支持（MCS）已被引入作为心脏移植的一种可行替代方案，尤其是通过使用心室辅助装置（VADs）2。VADs通过减轻左心室负荷，并借助泵将血液直接向前泵入动脉循环来发挥作用。VADs可作为心脏移植前的过渡治疗，也可作为不符合移植条件患者的终末期治疗手段3。自不到十年前获得美国食品药品监督管理局（FDA）批准以来，每年植入的VAD数量已超过心脏移植手术数量，且呈指数级增长趋势4。然而，在部分患者中，心力衰竭累及双侧心室（i.e. 同时影响左心室和右心室），仅支持左心室可能无法提供足够的灌注。在这种情况下，右心室需要临时的机械辅助支持5。这种类型的"RVAD"需要使用连接体外泵的大口径导管，使患者在心室恢复期间必须局限于重症监护病房（ICU）。对于少数特定患者，另一种选择是全人工心脏（TAH）6,7。TAH的适应证包括：心肌梗死后双心室衰竭、....
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方案
饲养在动物设施中的年龄相匹配（必要时可用于献血）的牛犊（体重80–90 kg），其饲养和所有处理程序均按照杜克大学医学中心动物护理与使用委员会的指南进行。
1. 麻醉诱导
- 禁食 8–12 小时后，使用泰拉唑（Telazol）对犊牛进行术前给药（4.5 mg/kg，肌内注射），然后通过面罩给予异氟烷（1–4%）。
- 将母牛置于加热台上呈仰卧位，并进行气管插管。使用牢固的绑带将四肢固定在台面上。
- 在耳静脉处放置静脉导管（14–20 号）。
- 若出现频繁咀嚼和吞咽动作，或动物咬合气管插管（ET 管），可静脉注射地西泮（0.22–0.44 mg/kg）；此外，若插管困难，也可给予该药以帮助暴露气道，便于插管操作。
2. 生命体征与中心导管设置
- 以 10–15 mL/kg 的潮气量和 20–25 次/分钟的呼吸频率开始机械通气，术中持续维持异氟烷（0.5–4%）。
- 使用系带固定气管插管，确保手术过程中插管位置无变动。
- 在整个实验过程中持续监测血氧饱和度和心率。一旦出现通气困难或血氧饱和度（SaO2）下降，应立即处理。此类问题通常与插管位置或呼吸机设置有关。若为插管位置问题，应调整气管插管以获得足够的潮气量。
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结果
演示于 图1 缝合环的固定 图1A 显示心室组织的“聚集”现象，可能导致泵的连接出现问题。 图1B 表示正确的连接。
图2 和 图3 展示了两种不同方向的泵装置。图2 中，泵的位置使得流出血管移植物较短，并直接接入相连的动脉。图3 中，右心室辅助泵（CFP）和左心室辅助泵（CFP）的流出血管移植物分别在接入肺动脉和主动脉之前发生旋转。目前尚不清楚哪种方向可减少血液所受的剪切应力，并使泵具有更优的整体血流动力学性能。此外，哪种方向更能减少血管.......
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讨论
在本研究中，我们描述了使用两台离心式血流心室辅助装置（VAD）作为体内植入型全人工心脏（TAH）的方法。该技术可能对研究人工循环对肺、肝等继发性器官的影响非常有用。此外，它也可能有助于研究不同泵体方位和血流状态下的血流动力学变化。本方案中的关键步骤包括如何将缝合环固定于心室组织，同时整合瓣膜环以增强结构强度。确保此步骤正确实施至关重要，因为它将影响装置的稳定性。此外，必须准确测量并裁剪流出管道至适当长度。如果上述两个步骤未仔细执行，可能导致装置不稳定和流出道阻塞等重要问题。
该方案描述了两种不同的流出道血管移植物定位方法，这些方法可能对避免流出道血管移植物阻塞具有重要意义。第一种定位方式中，流出道血管移植物直接连接至相应的主动脉大血管，其方位与SynCardia全人工心脏类似。第二种定位方式中，移植物围绕另一心室辅助装置（VAD）进行旋转，这种方式在临床VAD病例中较为常见。
利用此实验模型，可以仔细研究不同泵速组合相关的血流动力学情况，以确定如何避免左右侧循环之间的失衡。例如，主动脉、肺动脉和肺静脉压力的直接测量可实现对动物.......
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披露
本研究工作得益于雅培医疗向米兰诺博士提供的研究资助。
致谢
我们感谢劳拉·贾尼（Laura Janney）和雅培医疗（Abbot Medical）提供的部分资金支持。我们还要感谢杜克大学体外循环服务部和大型动物外科核心实验室在手术过程中给予的协助。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| SPO2 和心率需进行监测：多功能 | Meditech Equipment, Co., Ltd. | MD-908 | 术中血流动力学监测仪 |
| Viscot Mini XL 外科标记笔 | Amazon | B007P550WG | 切口前标记胸骨 |
| 60W 高功率电动宠物猫兔马用动物毛发修剪剪刀 | LILY International Business CO., LIMITED | ZP-293 | 体毛剃除 |
| 10 号手术刀片 | Swann-Mortan, England | 301 | 皮肤切口 |
| 梅岑鲍姆剪刀（Matzenbaum 剪刀） | BD-V. Mueller, USA | CH2006-001 | 血管探查 |
| 剪刀 | Felco, USA | FELCO 200A-50, Felco Professional Bypass Lopper | 用于胸骨切开术 |
| 自持式牵开器 | BD-V. Mueller, USA | AU19270 | SCHUKNECHT 自持式耳后牵开器 |
| 胸骨牵开器 | BD-V. Mueller, USA | CH6950-007 | Cooley 胸骨牵开器 |
| 压力传感器（Millar Mikro-Tip，5Fr） | Millar, USA | MillarMikro-Tip, SPR-350S | 肺动脉或静脉压评估 |
| AD 仪器（PowerLab） | AD instruments, USA | PowerLab 16/35 | 压力信号转导 |
| 脐带带 | Medline industries Inc., USA | U11 | 用于上腔静脉或下腔静脉的隔离与套扎 |
| 血管环 | Aspen Surgical, USA | 3901, 3902 和 3904 | 血管隔离 |
| 丝线缝合线，2-0 | Ethicon US, LLC, USA | SA11G | 用于上腔静脉或下腔静脉的套扎 |
| Ticron 2-0 | Covidien, USA | TicronTM suture | 血管缝合线 |
| Prolene, 7-0 | Covidien, USA | Surgipro II | 血管缝合线 |
| Prolene, 6-0 | Covidien, USA | Surgipro II | 血管缝合线 |
| Prolene, 4-0 | Covidien, USA | Surgipro II | 血管缝合线 |
| Prolene, 3-0 | Covidien, USA | Surgipro II | 血管缝合线 |
| 主动脉插管，15–18 Fr | Medtronic, USA | Elongated-One-Piece-Arterial cannula 3D | 建立体外循环用主动脉插管 |
| 静脉插管，28Fr | Edwards Lifesciences | 单级 | 建立体外循环用静脉插管 |
参考文献
- Mozzafarian, D., et al. American Heart Association Statistics Committee and Stroke Statistics Subcommittee. Heart disease and stroke statistics—2016 update: a report from the American Heart Association. Circulation. 133 (4), e38-e360 (2016).
- Slaughter, M. S., et al. HeartMate II Investigators.
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重印与许可
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