2024年8月2日
该方案描述了一种猪的ex vivo心脏灌注系统,其中对左心室进行直接负荷可作为移植物健康状况的评估手段,同时还能对移植物功能进行全面评价。本文还讨论了系统设计及可能的评估指标。
本研究涵盖心脏离体机械灌注的两个重要领域。首先,指出现有临床评估指标在判断移植物存活能力和可移植性方面的不足之处。其次,提供一种替代性评估技术,能够在常规指标无法区分的情况下,有效辨别可存活与不可存活的移植物。
通过本研究,我们开发了一种依赖重力的负荷储液装置,可显著简化并标准化将负荷功能整合到现有离体机器灌注系统中的过程。该装置与被动后负荷相结合,似乎能显著提升该技术的预测能力。该领域一直迫切需要能够消除当前实践主观性的定量评估指标。
本研究提供了一种获取定量客观指标以评估移植物存活能力的方法。该评估方法有望显著提高从实验和临床设置中得出结论的能力。首先,将器官腔室安装到支架上,随后安装风袋(windkessel bag)和较小的储液罐。
确认所有组件均已牢固连接。然后将一段四分之一英寸硅胶管的一端连接至氧合器的流出端口,另一端连接至远端的Y型接头。在Y型接头的一侧,连接另一段带鲁尔接头的四分之一英寸硅胶管,并将该管的另一端连接至风袋的底部端口。
随后,将一个三通鲁尔阀连接到扩张器的鲁尔接头,用于输送腺苷滴注液。在另一段四分之一英寸硅胶管上安装一个霍夫曼夹。进行加压灌注时,将该管路的一端连接至Y型连接器的第二个端口,另一端连接至较小储液管的顶部,以控制储液器的充液过程。
确保此时夹子已完全固定。然后,将加样储液槽顶部的溢流管连接至较大的储液槽。将一根四分之一英寸的管子安装在加样储液槽底部,并将其连接至器官室底部的接口。
确保管路装有单向阀。接着,在通向器官腔室的管路中间位置插入两个三通鲁尔阀,用于腺苷输送,并在到达器官腔室前安装一个单向阀。将风凯塞尔袋底部的第二个溢流口连接一段3英寸×8英寸的管路,将其与静脉储液器的任意进液口相连。
随后,在Langendorff模式下完全关闭Hoffman夹,并在负荷模式下调节该夹以调节主动脉压力。然后将一个三通旋塞阀连接到风袋顶部的溢流口。使用1/4英寸管路将风袋顶部的溢流口连接至静脉储液器的任意进液口。
将风袋的第三个流出端口连接到器官浴槽的主动脉端口,并在管路长度的下四分之三处插入温度探头。首先,取离体猪心,剪断主动脉弓的分支,形成单一的流出道。将主动脉插管经此流出道插入。
使用扎带和4-0丝线固定。然后将双极起搏导线置于右心室后壁。在左心房通道的周围分别置入两根带缝线的4-0 Prolene缝线。
使用止血带套索固定缝线,但在装载前不要打结。最后,用一条简单的连续4-0 Prolene缝线闭合左心耳。然后记录初始心脏重量。
首先,在主动脉插管口前方夹紧3英寸×8英寸的管路,以阻断灌注液流动。将准备好的猪心放置妥当,使其后壁朝向操作者,并将器官腔室倾斜至大约20度。然后将主动脉插管与主动脉插管口呈90度角插入,并缓慢松开主动脉管路的夹子。
通过让灌注液逐渐流入主动脉插管以排除其中的空气。然后缓慢降低主动脉插管的角度,直至其与主动脉接口对齐。随后将其完全连接至主动脉管路。
完全连接后,间歇性轻柔按摩心脏,以防止因左心室充盈导致的扩张。在此期间通过开放的左心房对左心室进行排气。开始数据采集,并以每分钟333 µL的速度输注腺苷溶液。
然后将起搏导线连接至起搏器,并将其设置为每分钟60次,以备临时起搏。若存在纤维性颤动,使用30焦耳的除颤板对心脏进行除颤。一旦出现有规律的心律,即停止人工通气,并使用钩针将心电图导联直接放置于心脏表面。
将直角套管连接到器官浴槽的心房端口。连接后,夹紧套管,并松开氧合器与加载储液器之间管路上的霍夫曼夹,使液体流入加载储液器。随后填充加载储液器,直至压力达到15至20毫米汞柱。
增加泵的输出以维持主动脉和心房压力。接下来,将直角金属尖端的一半插入左心房,尖端朝向左心耳,以促进二尖瓣的闭合功能。将压力传感器插入左心室,以记录左心室压力。
随后,松开套管上的夹具,使左心房充盈。排尽空气后,使用先前放置的缝线和导管套束带完全闭合左心房开口。根据需要调整套管和套束带,以尽量减少液体泄漏。
将套管固定在左心房后,夹闭从氧合器通往风袋的管路,完全停止向主动脉的逆行灌注。最后,将腺苷滴注管路从通向风袋的管路转移至连接加载储液器与心房端口的管路。在整个灌注期间,血管阻力、氧摄取率、乳酸蓄积、葡萄糖消耗以及钾离子蓄积均未表现出统计学差异。
同样,移植物增重方面也未观察到差异。然而,功能衰竭的移植物在负荷时间达到两小时后,心率持续下降,且曲线下面积在灌注三小时之前均未显示出统计学上的显著差异。此外,依赖于负荷的指标提示,在负荷开始仅30分钟时即已出现心脏功能下降,其中收缩力指标是首个提示功能丧失的参数。
与心率类似,左心室脉压在负荷灌注两小时后持续下降,灌注1.5小时后,移植物之间在脉压和舒张功能方面已出现统计学显著差异。
本文介绍了一种用于通过直接负荷左心室来评估移植物健康状况的猪离体心脏灌注系统。该系统针对当前评估指标的局限性,提出了一种评估移植物存活能力的新技术。
心脏移植物的客观评估在移植研究与开发中仍是一个关键瓶颈,目前的代谢指标在评估移植物存活能力方面缺乏足够的预测可信度。本方案引入了标准化的被动左心房加压与后负荷整合技术,可实现定量血流动力学测量,直接为移植物适用性提供判断依据。该方法通过提供功能性指标,有助于降低晚期生物学不确定性带来的风险,支持基于风险评估的推进决策与项目优先级筛选。
该方法将功能性移植物评估置于发现生物学与临床前验证的交汇点,在离体系统中整合了代谢与血流动力学评估。