Method Article

左心室辅助装置（LVAD）植入幼年兰德拉斯猪：儿童心力衰竭的LVAD植入模型

DOI:

10.3791/69151

⸱

January 16th, 2026

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Cardiac Surgery, Fuwai Hospital, National Center for Cardiovascular Diseases, Chinese Academy of Medical Sciences and Peking Union Medical College, 2Beijing Key Laboratory of Preclinical Research and Evaluation for Cardiovascular Implant Materials, Fuwai Hospital, National Center for Cardiovascular Diseases, Chinese Academy of Medical Sciences and Peking Union Medical College, 3Guangzhou First People's Hospital, The Second Affiliated Hospital of South China University of Technology, 4Department of Cardiac Surgery, Fuwai Yunnan Hospital, Chinese Academy of Medical Sciences, Affiliated Cardiovascular Hospital of Kunming Medical University, 5State Key Laboratory of Cardiovascular Disease, Fuwai Hospital, National Center for Cardiovascular Diseases, Chinese Academy of Medical Sciences and Peking Union Medical College, 6Shenzhen Key Laboratory of Cardiovascular Disease, Fuwai Hospital, Chinese Academy of Medical Sciences, 7Sanya Institute of China Agricultural University

In This Article

Summary

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本文介绍了将左心室辅助装置（LVAD）植入小猪的方案。该模型是研究儿童LVAD植入并揭示LVAD治疗中心室逆向重塑机制的有力途径。

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

建立了儿童左心室辅助装置（LVAD）植入模型，以模拟儿童LVAD支持并研究心脏逆转重塑的机制。心力衰竭（HF）是一种普遍存在的全球心血管疾病。LVAD植入是治疗心衰竭的重要方法。然而，现有的儿童LVAD植入模型尚未充分发展，LVAD治疗导致的心室逆向重塑机制尚不明确，尤其是在儿童中，尽管有大量研究揭示了可能的靶点。因此，有必要查明其机制，尤其是在儿童中。良好的模型是测试新型儿科LVAD功能并揭示关键机制的基础。我们建立了一种年轻的地主猪LVAD植入模型，可用于假设儿童LVAD的安全性和有效性。LVAD植入后，LVAD泵在一个多月内保持稳定且未中断的血流。此外，生命体征，包括血流动力学，都很稳定，处于理想和正常范围内。该模型准确复现了LVAD植入后临床患者的血流动动力学状况。它可用于追踪LVAD植入后持续的变化。同时，它也可用于揭示儿童LVAD植入的反应性和安全性。该方案是一个简单且标准的通用流程，用于构建儿童LVAD植入研究的统一模型。

Introduction

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LVAD治疗提升心力衰竭患者的存活率，并作为通往心脏移植的桥梁。LVAD在成人中已被使用数十年，被认为通过促进反向心肌重塑来恢复心脏功能。以往的研究主要针对成人LVAD植入患者2.然而，LVAD治疗的详细逆向重塑分子机制在儿童3中仍不明确。因此，需要一个良好的LVAD治疗机制研究模型，以实现逆向重塑。尽管小鼠模型广泛用于心血管疾病的药物评估和器械开发，但小鼠的免疫系统、心肌收缩力学、血流动力学和代谢与人类有很大不同。此外，小鼠的静息心率可达到每分钟500-600次，是人类的6-10倍。它太快，无法植入心室辅助装置。此外，小鼠左心室和血管的体积非常小。设计和植入足够细、柔韧、生物兼容且能保证流量充足且阻力低的管道极其困难。因此，有必要开发更能代表人类的动物模型。在循环系统方面，猪与人类非常相似，猪可以作为人体循环系统疾病或器械植入研究的良好模式动物，猪模型也广泛用于心室辅助装置的临床前转化研究。我们的方案建立了一种新的儿童LVAD植入模型，应用于幼年地型猪。

此外，儿童心力衰竭（PHF）影响每10万名儿童0....

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Protocol

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所有涉及猪只的作均经中国医学科学院福外医院机构动物护理与使用委员会（IACUC）批准（伦理批准号：0109-1-35-ZX（X）-5）。我们所有的实验都遵循了ARRIVE指南。实验动物为3个月大的雄性田主猪幼年（30-35公斤），提前被安置并隔离在富韦医院动物中心的实验设施中，以适应环境并减轻压力。动物在术前检查以确保其术前健康，若表现出异常行为特征、异常症状或体征，则排除在实验之外。实验动物在心脏移植和检查前被禁食，并按照动物实验中心的常规程序禁止饮酒。

1. 实验动物的术前管理与准备

  1. 让动物禁食12小时，手术前4小时不喝水。
  2. 用氯胺酮10-20 mg/kg，肌内注射诱导全身麻醉。
  3. 建立耳静脉通路。
    1. 在耳根紧紧绑定止血带，以充盈静脉。
    2. 用非惯用手拉伸并稳定耳朵。用惯用手像铅笔一样握住导尿管针，向上斜角，与皮肤呈15-30°角。
    3. 一次平滑地刺穿皮肤和静脉壁。
    4. 观察到腔内有回溯血液后，将整个组件再前移1-2毫米。然后稳定刺针（金属针），将塑料导管完全插入血管。
    5. 在导管尖端上方的皮肤施加压力以防止出血，迅速拔出导管，并将其放入锋利容器中处理。立即连接肝素盖或阀塞。
    6. 把止血带从耳根取下来。用注射器抽吸观察血液回流，确认血管内....

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Results

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为了建立儿童LVAD植入模型，我们对3个月大的年轻腺花品种（33.8公斤）男性使用该方案，手术4周后体重增加了2.6公斤。陆地品种猪通常在大约一岁时达到性成熟。因此，这绝对是年轻的猪。如图1A所示，我们按照方案完成了LVAD植入手术。正如术前12导联心电图（ECG）结果所示，术前心电图正常（见图1B）。术前超声心动图检查显示左右心室均正常，左心室和左心室心室均为62%和26%（见图1C，图2A，B）。术前血液常规和生化检测显示猪只一切正常（图2C，D及补充图2C，F）。

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Discussion

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年轻的地主类LVAD植入模型提供了研究LVAD导致逆向重塑的详细机制的方法。它可用于揭示LVAD植入后不同时间点心肌的持续动态变化。此外，心肌活检可追踪同一动物的心肌变化，这可能减少动物的使用。更何况，这只3个月大的幼小地主品种与儿童年龄相仿，这也是儿童LVAD植入的绝佳范例。该模型弥补了儿科LVAD研究中的关键空白。该模型至少可用于三个方面：（1）LVAD机制研究，导致心室逆向重塑;（2）儿童心脏反应性及LVAD植入安全性;（3）LVAD相关治疗的新仪器或药物评估。

该协议包含几个关键步骤。首先，因为这是用于儿童LVAD植入研究的，猪的品种和年龄非常重要。3个月大的幼年地主猪体型较小，心重约100克，与儿童相似。其次，需要一个尺寸和输出量合适的LVAD。由于儿童或幼猪的胸腔较小，合适的LVAD可以避免心脏受压。儿童的心输出量低于成人10。因此，LVAD的最低输出功率需要比普通LVAD低1.0升/分钟。此外，在植入LVAD前，还需进行超声检查以确认二尖瓣的位置和方向。.......

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Disclosures

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作者无需申报利益冲突。

Acknowledgements

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该研究由中国国家自然科学基金资助（82125004;宋江平撰），《自我开发的儿童专用植入式心室辅助装置大型动物实验评估及临床前突破确认及儿童末期心力衰竭诊断与治疗规范建立》（2023YFC2706204）;中国科技部国家重点研发项目前沿生物技术重点项目（2023YFC3404300;归宋江平称），中国科学技术部特别项目，由国家心血管疾病重点实验室、福卫医院和中国医学科学院支持（2024GZZD-03;转给宋江平）。

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
10度主动脉交叉夹SinoviewCP40431-19主动脉闭塞
10度主动脉交叉夹SinoviewCP40431-19主动脉闭塞
30度弓支血管夹SinoviewCP40432-19
45度主动脉交叉夹SinoviewCP40044-18
ACT-K弹药阿博特03P74-25ACT监测
ACT-LR试管美敦力809ACT监测
亲和聚变氧合系统美敦力BB841心肺旁路手术
麻醉机心灵雷A9麻醉及其他
顶端环（缝纫袖口）心脏-植入组件。缝合在心脏顶端，以提供泵与心脏连接的支撑和密封。
动脉导管美敦力18Fr心肺旁路手术
阿曲库铵恒瑞制药-麻醉及其他
无创扁平钳SureMedGF04021-25
无创扁平钳SureMedGF04021-25
平衡手柄笔式显微外科钳SinoviewFC12010-21
幼年兰德拉斯猪中国科学院动物学研究所，北方大型动物研究设施-实验动物
血气分析仪电子诊断PT1000麻醉及其他
拉线工心脏-手术辅助。手术时用于拔除经皮电缆。
心肺旁路回路美敦力B-HL-159心肺旁路手术
中心静脉导管百合医药-麻醉及其他
充电器基地心脏-外部组件。给电池充电。
CoaguChek XS PT 测试纸罗什4015630936854 （EAN）INR监测
通信适配器心脏-可选外部组件，可重复使用。启用显示器与控制器之间的通信连接。
连接器保护器心脏-外部组件。用于加强经皮电缆与控制器电缆之间的连接，防止连接器旋转或松动。
连接器密封套管心脏-手术辅助。手术期间用于连接拔钢丝与经皮钢索，确保密封完整性。
控制器心脏-外部组件。连接并监控泵运行，提供异常报警功能。
取芯刀心脏-手术辅助。手术时用于在心脏顶端开口。
弯曲产钳SureMedGC01002-16
弯曲产钳SureMedGC01002-12
弯曲产钳SureMedGC01002-16
一次性血液微栓塞过滤器珊辛FAF-2心肺旁路手术
一次性血液储存过滤器珊辛FCR300K心肺旁路手术
一次性心肌瘫痪输送系统美敦力XP41心肺旁路手术
多巴胺九安制药-麻醉及其他
气管内插管雅新医学YS-0000麻醉及其他
肾上腺素金耀制药-麻醉及其他
细小的剥离钳SureMedGC01090-20
细细解剖钳SureMedGC01090-20
心肺机利瓦诺瓦第五季心肺旁路手术
肝素华北制药-麻醉及其他
冰桶SureMedGQ13018-00D
冰桶SureMedGQ13018-00D
输液泵Sino MDTSN-C8麻醉及其他
INRatio PT/INR 测试条血液感知参考：0100071 INR监测
静脉导管KDL16G-26G麻醉及其他
异氟醚鲁南药业-麻醉及其他
异前列醇丰收制药-麻醉及其他
乳酸林格溶液克伦制药-麻醉及其他
大型盆地SureMedGQ13033-00D
大型盆地SureMedGQ13033-00D
喉镜汉菲尔TD-C-III麻醉及其他
盐酸利多卡因注射克伦制药有限公司H20057816
注射用硫酸镁Zdjt制药有限公司H20051792
医用电动胸骨锯京东西吉HF-X01
医用胸骨锯，电动胸骨锯京东西吉HF-X01
中型胸骨牵开器SureMedGR04130-00
修正圣托马斯解决方案白手起家-麻醉及其他
显示器/计算机心脏-可选外部组件，可重复使用。连接控制器和心室辅助泵进行设置和操作。
多参数监控器心灵雷Benoversion N17麻醉及其他
口袋绳缝线用的针头传递器SureMedGR04074-00
去甲肾上腺素丰收制药-麻醉及其他
出流导管心脏-植入组件。固定连接人工容器，提供保护。
PCL ACT测试弹匣仪器实验室257
儿童胸骨牵开器SureMedGR04114-00
氯化钾注射克伦制药有限公司H42021164
电源适配器心脏-外部组件。为左心室辅助系统提供市电连接。
硫酸蛋白胨优关制药-
钱包绳缝合引发器SureMedGR04074-00
可充电锂电池组心脏-外部组件。为左心室辅助系统（LVAS）提供动力。
Resano 无创性魔术产钳SinoviewFC25501-23S型
直角产钳SureMedGC01110-14
直角产钳SureMedGC01089-18
直角夹具SureMedGC01110-14
直角夹具SureMedGC01089-18
小盆地SureMed-
碳酸氢钠注入克伦制药有限公司H20043739
乳酸钠林格注射浙江天睿制药H20033783
胸骨牵开器（中等尺寸）SureMedGR04130-00
直式产钳SureMedGC01001-12
直式产钳SureMedGC01001-16
直式产钳SureMedGC01001-12
直式产钳SureMedGC01001-16
缝合5-0 普罗林BB埃西孔-
缝合 Prolene Blum 4-0 SH 36埃西孔-
缝合 2-0 普罗林·布鲁 M SH埃西孔-
缝合 BB 4-0 普罗林埃西孔-
温度探头3岁月-麻醉及其他
四层钢 6%B. 布劳恩L6511（生态袋）
扁桃体钳SureMedGC09009-20D
碳化钨环柄针架SureMedGN01013-22K
碳化钨环柄针架SureMedGN01013-22K
碳化钨环柄针架SureMedGN01010-22K
静脉导管美敦力28法文，32法文心肺旁路手术
呼吸机心灵雷SV300麻醉及其他
心室辅助泵心脏-一种磁悬浮离心泵。植入组件。植入心脏以促进血液循环。

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Nickel, I., et al. Deactivation of LVAD support for myocardial recovery-surgical perspectives. J Heart Lung Transplant. 43 (9), 1489-1500 (2024).
  2. Burkhoff, D., Topkara, V. K., Sayer, G., Uriel, N. Reverse remodeling with left ventricular assist devices. Circ Res

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