常温负压通气离体肺灌注：ex situ 肺功能与代谢评估

摘要

本文描述了一种负压通气的猪模型 离体 肺灌注，包括器官获取、连接及在定制平台上的管理。重点介绍麻醉与外科技术，以及问题排查。

摘要

肺移植（LTx）仍是终末期肺病的标准治疗手段。合适的供体器官短缺，以及因过长的地理运输距离和严格的供体器官接受标准而导致的供体器官质量担忧，限制了当前肺移植的开展。离体肺灌注（ESLP）是一项具有前景的创新技术，有望缓解这些限制。在供体机体的炎症环境之外对肺进行生理性的通气和灌注，使ESLP相较于传统的冷静态保存（CSP）具有多项优势。已有证据表明，负压通气（NPV）ESLP优于正压通气（PPV）ESLP，因为PPV更容易引起更显著的呼吸机相关性肺损伤、促炎性细胞因子产生、肺水肿和肺大疱形成。NPV的优势可能源于胸腔内压力在整个肺表面的均匀分布。一种定制的NPV-ESLP装置的临床安全性和可行性已在一项涉及扩展标准供体（ECD）人肺的临床试验中得到验证。本文描述了该定制装置在幼年猪模型中进行12小时常温NPV-ESLP的应用，特别关注器官管理技术。文中详细说明了术前准备，包括ESLP软件的初始化、ESLP管路的预充和排气，以及抗血栓、抗微生物和抗炎药物的添加。文中描述了中心静脉置管、肺活检、放血、血液采集、心脏切除和肺切除等术中操作技术。此外，特别强调了麻醉相关事项，详细列出了麻醉诱导、维持及动态调整方案。该方案还规定了定制装置的启动、灌注与通气的维持及终止流程。对动态器官管理技术，包括通气和代谢参数的调整以优化器官功能，进行了详尽描述。最后，代表性结果中展示了肺功能的生理学和代谢评估指标。

引言

肺移植（LTx）仍是终末期肺病的标准治疗方案¹；然而，肺移植存在诸多局限性，包括供体器官利用率不足²以及高达40%的等待名单死亡率³，后者高于其他任何实体器官移植^4,5。由于对器官质量的担忧，供体器官的利用率较低（20–30%）。过长的地理运输距离，加上严格的供体器官接受标准，进一步加剧了对器官质量的顾虑。在长期移植物存活率和患者预后方面，肺移植也落后于其他实体器官移植²。原发性移植物功能障碍（PGD）是最常见的缺血再灌注损伤（IRI）所致并发症，是肺移植术后30天内死亡率和发病率的首要原因，并增加慢性移植物功能障碍的风险^6,7。减少缺血再灌注损伤并延长安全运输时间，对于改善患者预后至关重要。

离体肺灌注（ESLP）是一项具有前景的创新技术，可有效缓解上述局限性。ESLP可在肺移植前实现供体肺的保存、评估和功能修复。在扩展标准供体（ECD）肺移植中，该技术已展现出良好的短期和长期效果，有助于增加适用于肺移植（LTx）的供体肺数量，部分中心....

方案

本手稿中进行的操作符合加拿大动物护理委员会（Canadian Council on Animal Care）的指南以及《实验动物护理与使用指南》的要求。实验动物护理机构委员会（University of Alberta）已批准相关实验方案。实验 exclusively 使用体重在 35–50 kg 之间的雌性幼年约克夏猪。所有参与 ESLP 操作的人员均需接受适当的生物安全培训。整个 NPV-ESLP 实验的示意图见图 1。

1. 术前准备

1. 将器官腔室置于ESLP推车上，并将硅胶支撑膜（参见材料表）安装到腔室挂钩上以进行悬吊。
2. 组装ESLP管路、脱氧器、动脉过滤器和离心泵。
3. 将热交换器的水管连接至脱氧器，并连接吹扫气体管路。
4. 将温度传感器探头（参见材料表）插入脱氧器中。
5. 将肺动脉（PA）流量传感器（参见材料表）牢固固定在PA管路上。
   注：流量传感器利用超声波测量流量，并将信号反馈至离心泵。
6. 使用三通旋塞将肺动脉压力传感器连接至PA插管。
7. 牢固连接所有管路接头以防止泄漏，在加入灌注液前关闭所有旋塞和鲁尔锁。
8. 用1000 mL改良的常见医院成分灌....

结果

在肺灌注和通气初期（保存模式），随着灌注液逐渐升温至正常体温，肺动脉压力通常较低（< 10 mmHg），动态顺应性也较低（< 10 mL/mmHg）。体重为35–50 kg的约克夏猪，其肺脏重量通常为350–500 g。在NPV-ESLP的最初1小时内，测得的呼气潮气量（TVe）为0–2 mL/kg，吸气潮气量（TVi）为100–200 mL。TVe通常在3–6小时内达到4–6 mL/kg，并可能继续增加，但最终自然稳定在6–8 mL/kg范围内。TVi始终比TVe高出100–200 mL。同样，动态顺应性在最初1小时内为0–10 mL/mmHg，有时可能更高；在3–6小时期间，动态顺应性为10–20 mL/mmHg，并与TVe一同趋于稳定，这两个参数相互关联。随着肺动脉血流逐渐增加至心输出量的10%–30%，肺动脉压力（PAP）将逐步升高。在最初1小时内，PAP通常为10±2 mmHg，并在12小时运行期间轻微上升，最终达到12±2 mmHg的范围。在以心输出量50%的血流进行评估时，PAP可能显著升高，达到15–20 mmHg。肺血管阻力（PVR）在整个ESLP过程中将逐渐上升。.......

讨论

成功的ESLP实验运行需要若干关键的手术步骤以及相应的故障排除措施。与成人人类肺脏相比，幼猪肺脏极为脆弱，因此在处理猪肺时，获取器官的外科医生必须格外谨慎。必须尽力尝试 "非接触式" 避免在分离肺组织时造成创伤和肺不张的技术。 "非接触式" 意味着在获取肺脏过程中尽量减少对肺部的手动操作。在手术期间使用呼吸机时，肺复张操作在猪肺中的效果远不如在人肺中有效。与常用于人肺的操作不同，手动重新定向肺泡内的气流会对幼龄猪肺造成不可逆的损伤，因此不建议进行此类操作。在夹闭气管时，应使潮气量与诱导潮气量相匹配，这对于提高NPV-ESLP成功运行的概率至关重要。在获取过程中任何顺应性的丧失，在猪肺的NPV-ESLP过程中都难以恢复；相比之下，使用NPV-ESLP的人肺在此方面更具耐受性。理想情况下，应在无需增加峰值压力的情况下于诱导潮气量水平夹闭肺脏；然而，温暖缺血开始后不久顺应性即开始下降，有时需要更高的压力以维持肺泡复张。在心脏切除术后，切换至吸呼比（I:E）为2:1有助于维持甚至轻微增加肺泡复张，尤其是在启动肺切除术前使呼出潮气量（TVe）保持在10 ml/kg以上。在分离后侧胸膜与食管的附着时，切勿像在人肺获取.......

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
0 号 ETHIBOND 绿色 1 x 36" 内科环线 0	ETHICON	D8573
2-0 丝线 黑色 12" x 18" 股线	ETHICON	SA77G
ABL 800 FLEX 血气分析仪	Radiometer	989-963
成人-儿童静电过滤 HME - 小号	Covidien	352/5877
动脉过滤器	SORIN GROUP	01706/03
Backhaus 毛巾钳	Pilling	454300
Biomedicus 泵	Maquet	BPX-80
扎带 – 白色 12”	HUASU International	HS4830001
氯化钙	Fisher Scientific	C69-500G
Cooley 胸骨牵开器	Pilling	341162
CUSHING Gutsch 换药钳	Pilling	466200
D-葡萄糖	Sigma-Aldrich	G5767-500G
深部 Deaver 牵开器	Pilling	481826
Debakey 直血管组织钳	Pilling	351808
Debakey-Metzenbaum 解剖剪	Pilling	342202
剪刀	Pilling	342202
气管插管 9.0 mm CUFD	Mallinckrodt	9590E	为 ESLP 装置移除气囊
流量换能器	BIO-PROBE	TX 40
人血清白蛋白	Grifols Therapeutics	2223708
输液泵	Baxter	AS50
Inspire 7 M 中空纤维膜氧合器	SORIN GROUP	K190690
Intercept 管路 1/4" x 1/16" x 8'	Medtronic	3108
Intercept 管路 3/8" x 3/32" x 6'	Medtronic	3506
Intercept 管路连接头 3/8" x 1/2"	Medtronic	6013
MAYO 解剖剪	Pilling	460420
医用二氧化碳气瓶	Praxair	5823115
医用氮气瓶	Praxair	NI M-K
医用氧气瓶	Praxair	2014408
器官浴槽	Tevosol
PlasmaLyte A	Baxter	TB2544
Poole 吸引管	Pilling	162212
磷酸钾	Fischer Scientific	P285-500G
电子秤	TANITA	KD4063611
硅胶支撑膜	Tevosol
碳酸氢钠	Sigma-Aldrich	792519-1KG
0.9% 氯化钠	Baxter	JB1324
Sorin XTRA 血液回收机	SORIN GROUP	75221
胸骨锯	Stryker	6207
外科电凝设备	Kls Martin	ME411
温度传感器探头	Omniacell Tertia Srl	1777288F
THAM 缓冲液	Thermo Fisher Scientific	15504020	由 UltraPureTM Tris 配制
TruWave 压力换能器	Edwards	VSYPX272
双腔中心静脉导管 7fr	Arrowg+ard	CS-12702-E
Vorse 管夹	Pilling	351377
Willauer-Deaver 牵开器	Pilling	341720
Yankauer 吸引管	Pilling	162300