用于大型动物模型的离体工作心脏系统

本实验的总体目标是在离体循环系统中评估大型动物的心脏功能。首先组装工作心脏装置，然后清洗血液并用生理盐水重新配制，在最后一步中优化电解质水平。

心脏被连接以复制体内血流动力学参数。最终，可通过将导管插入心室来定量测量心室功能。与使用小型动物模型等现有方法相比，该技术的主要优势在于能够产生具有临床相关性的数据，同时避免了在大型动物移植中出现的免疫干扰因素。

构建兰戈尔装置时，首先使用3/8英寸管路将心脏储液器与血液储液器连接，确保管路穿过蠕动泵。接着，使用更多的3/8英寸管路将血液储液器连接至加热氧合器，然后将加热氧合器连接至一个Y型接头。将Y型接头的一支连接至离心泵。

然后将离心泵连接至第二个Y型接头，以形成气泡捕获装置，并提供插入压力传感器的途径。使用一段3/8英寸的管路将止血阀固定在朝上的支臂上。再将一段3/8英寸的管路连接至向下的支臂，并将Y型接头的另一支臂连接到预载室的流入端。

确保该导管穿过第二个滚柱泵。首先将预充管路连接到预充室的流出部分，该部分最终将连接至左心房。

将多余的3/8英寸管路连接到该腔室的流出端，然后将氧气罐和加热装置连接到加热氧合器上。最后，夹闭从Y型接头通向预负荷腔室的管路，因为此管路在心脏进入工作模式前不会使用。现在，打开氧气罐加热装置、蠕动泵，连接两个储液器和离心泵，并按照制造商的说明清洗血液。

接下来，用生理盐水重悬洗涤后的红细胞，调整至所需血细胞比容浓度。将稀释后的血液加入langor装置，并检测血细胞比容。调节两个泵的速度，使血液开始流经系统（不包括预负荷室）。

检测血液混合物的 pH 值和电解质，并根据所用物种的生理需求进行调整，以防止再灌注时发生有害的钙离子内流。最初将离体心脏装置中的钙离子浓度维持在 0.3 至 0.5 毫摩尔每升。校准离体心脏装置后，迅速从储存容器中取出已充分休息的心脏。

倒出心室中的任何保存液。用吸水纸吸干组织并称重。然后将心脏放回保存容器中，并调整方向使主动脉朝上，以帮助维持心肌的低温状态。

接下来，将一根3/8英寸的套管插入主动脉，并用扎带固定。将离心泵调至缓慢滴流状态，将血液滴入主动脉，直至主动脉完全充盈且血液不再流动。当主动脉充满血液后，小心地将主动脉套管连接到Lendorf装置的主动脉导管上，并记录连接时间。

然后将校准后的压力传感器通过止血阀插入原位主动脉。开始进行压力测量，并调节离心泵转速，直至达到所需再灌注压力。密切监测主动脉压力，尤其是在初始再灌注期间，并逐步提高加温装置的温度，直至心肌内温度达到37摄氏度。

从静脉血储液器中获取时间零点的基线样本，用于测定pH值、电解质及其他生化指标。随后将温度探针插入隔膜，监测心肌温度。每15分钟采集一次血样，根据实验需要调整生理参数，并每隔5分钟向血液溶液中添加约1毫摩尔的钙。

确保在启动工作模式前，离子钙浓度大于0.8毫摩尔每升。将心脏转入工作模式后，使用3-0聚丙烯缝线在左心室心尖部行荷包缝合。随后用16号针头在荷包缝合范围内进行穿刺切口。

将压力-容积导管插入心尖切口。观察数据输出，以确定有多少容积段处于激活状态。如果并非所有段均被激活，需调整导管位置直至全部激活，必要时可轻微旋转导管以优化环路形态。

然后使用经过适当校准的导管，至少获取30秒的基础压力-容积数据，以确定与容积相关的心功能指标。在获得足够数量的心动周期后，使用管夹缓慢阻断前负荷管路。压力-容积环应逐渐变小，并向左下方移动。

此过程称为“下降步行法”（walk down）。在获取10至15秒的下降步行数据后，松开管路夹，使预负荷重新进入左心房，以获得与容积无关的心脏功能测量值。最后，点击停止按钮，结束数据采集，以获取重复测量结果。

五分钟后，重复该操作。从阻塞步骤开始，冠状动脉阻力的变化可能导致灌注压力波动。这些波动可能较为轻微，并随时间推移逐渐自行恢复正常。

然而，在某些情况下，这些变化可能较为剧烈，需要调节离心泵的流量以维持所需的再灌注压力。在本实验中，当首次将压力-容积导管插入一只在4°C下保存了两小时的猪心脏时，所获得的环形图质量较差，存在多处交叉重叠，且无法辨识出明显的心动周期成分。然而，仅需在心室内对导管进行轻微调整，环形图形态即显著改善，从而能够在优化导管位置的情况下成功获取测量数据。

在离体循环中获得的环形图可能与体内环形图具有不同的形态，这可能是由于心脏在循环装置上的方向与仰卧动物体内的方向不同，以及缺乏活体动物中存在的解剖附着结构所致。此外，使用起搏导线帮助调节心率会引入外部电流，导致离体环形图右下区域出现尖峰。然而，只要这些环形图仍包含心脏周期的各个组成部分，就仍然可以获得可解读的数据。

按照此操作步骤，还可进行心电图和超声心动图等其他方法，以检测心脏的其他物理特性，包括传导功能。