Eine isolierte Arbeits Herz-System für Großtiermodelle

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist es, die Herzfunktion von Großtieren in einem ex vivo Schaltkreis zu messen. Dies wird erreicht, indem zunächst der funktionierende Herzapparat zusammengebaut wird. Im zweiten Schritt wird das Blut gewaschen, mit normaler Kochsalzlösung rekonstituiert und im letzten Schritt werden die Elektrolyte optimiert.

Das Herz ist befestigt und repliziert in vivo hämodynamische Parameter. Letztendlich kann ein Leitfähigkeitskatheter, der in den Ventrikel eingeführt wird, verwendet werden, um quantitative Messungen der Ventrikelfunktion zu erhalten. Der Hauptvorteil dieser Technik gegenüber bestehenden Methoden wie der Verwendung von Kleintiermodellen besteht darin, dass sie klinisch relevante Daten liefert und gleichzeitig immunologische Störfaktoren vermeidet, die bei Großtiertransplantationen auftreten.

Um den Langor-Apparat zu bauen, beginnen Sie damit, das Herzreservoir mit dem Blutreservoir mit drei Achtel Zoll Schlauch zu verbinden, wobei Sie sicherstellen, dass der Schlauch durch eine Rollenpumpe geleitet wird. Verbinden Sie als Nächstes das Blutreservoir mit dem Oxygenator der Heizung mit mehr als drei Achtel Zoll Schlauch und verbinden Sie dann den Oxygenator der Heizung mit einem Y-Anschluss. Verbinden Sie einen Arm des Y-Steckers mit der Kreiselpumpe.

Verbinden Sie dann die Kreiselpumpe mit einem zweiten Y-Anschluss, um eine Blasenfalle und eine Möglichkeit zum Einsetzen des Druckmessumformers zu schaffen. Befestigen Sie ein Stück drei Achtelzoll-Rohre, um ein Blutstillungsventil an dem nach oben gerichteten Arm zu befestigen. Befestigen Sie dann ein Stück Rohr mit drei Achtelzoll an den unteren Arm und verbinden Sie den anderen Arm des Y-Steckers mit dem Zufluss der Vorspannkammer.

So wird sichergestellt, dass dieser Schlauch durch die zweite Rollenpumpe geleitet wird. Befestigen Sie die Vorspannleitung zuerst am Auslaufteil der Vorspannkammer. Dieser wird schließlich mit dem linken Vorhof verbunden.

Verbinden Sie die überschüssigen drei Achtelzoll-Rohre mit dem Auslass dieser Kammer und verbinden Sie dann den Sauerstofftank und das Heizgerät mit dem Oxygenator der Heizung. Zum Schluss klemmen Sie die Leitung, die vom Y-Anschluss zur Vorspannkammer führt, da diese Leitung erst verwendet wird, wenn das Herz in den Arbeitsmodus versetzt wird. Schalten Sie nun die Heizung des Sauerstofftanks, die Rollenpumpe, den Anschluss der beiden Behälter und der Kreiselpumpe ein und waschen Sie das Blut gemäß den Anweisungen des Herstellers.

Als nächstes rekonstituieren Sie die gewaschenen roten Blutkörperchen mit normaler Kochsalzlösung auf die gewünschte Hämatokritkonzentration. Geben Sie das verdünnte Blut in den Langorapparat und überprüfen Sie den Hämatokrit. Stellen Sie die Drehzahlen der beiden Pumpen so ein, dass der Blutfluss durch das System beginnt, ohne die Vorspannkammer.

Überprüfen Sie den pH-Wert und die Elektrolyte des Blutgemisches und stellen Sie ihn so ein, dass er für die verwendete Spezies physiologisch ist, um einen schädlichen Kalziumeinstrom bei der Reperfusion zu verhindern. Halten Sie den Kalziumspiegel am Trägheitsapparat zunächst bei 0,3 bis 0,5 Millimol pro Liter. Nehmen Sie nach der Kalibrierung des Trägheitsapparats schnell ein ordnungsgemäß ausgeruhtes Herz aus dem Vorratsbehälter.

Gießen Sie jede Aufbewahrungslösung aus den Ventrikeln aus. Tupfen Sie das Taschentuch trocken und wiegen Sie es. Legen Sie dann das Herz wieder in den Vorratsbehälter und richten Sie ihn so aus, dass die Aorta nach oben zeigt, um eine kalte Myokardtemperatur aufrechtzuerhalten.

Führen Sie als Nächstes eine Kanüle mit drei Achtel Zoll in die Aorta ein und befestigen Sie sie mit einem Kabelbinder. Verringern Sie die Kreiselpumpe auf ein langsames Rinnsal und tropfen Sie das Blut in die Aorta, bis es vollständig gefüllt ist und die Aorta vollständig durchblutet ist. Befestigen Sie die Aortenkanüle vorsichtig an den Aortenschlauch am L endorf und notieren Sie sich dabei die Anlegezeit.

Führen Sie dann den kalibrierten Druckmessumformer durch das Blutstillungsventil in die native Aorta ein. Beginnen Sie mit der Druckmessung und stellen Sie die Drehzahl der Kreiselpumpe ein, bis der gewünschte Reperfusionsdruck erreicht ist. Überwachen Sie den Aortendruck genau, insbesondere während der ersten Reperfusion, und erhöhen Sie die Temperatur an der Erwärmungseinheit schrittweise, bis die intramyokardiale Temperatur 37 Grad Celsius erreicht.

Entnehmen Sie eine Baseline mal Null-Probe aus dem venösen Blutreservoir, um den pH-Wert, die Elektrolyte und andere biochemische Messungen zu messen. Führen Sie dann einen Temperaturfühler in das Septum ein und überwachen Sie die Myokardtemperatur. Entnehmen Sie alle 15 Minuten Blutproben, passen Sie die physiologischen Parameter für das Experiment an und fügen Sie der Blutlösung alle fünf Minuten etwa ein Millimol Kalzium hinzu.

Sicherstellen, dass der ionische Kalziumgehalt vor Beginn des Arbeitsmodus größer als 0,8 Millimol pro Liter ist. Nachdem Sie das Herz in den Arbeitsmodus versetzt haben, verwenden Sie eine Polypropylen-Naht mit drei Nullen, um eine Beutelnaht an der linksventrikulären Spitze zu platzieren. Dann verwendet man eine 16-Gauge-Nadel, um einen Stichschnitt in der Geldbeutelschnur zu machen.

Führen Sie den Druckvolumenleitfähigkeitskatheter in den apikalen Schnitt ein. Sehen Sie sich die Datenausgabe an, um zu bestimmen, wie viele Volumensegmente aktiv sind. Wenn nicht alle Segmente aktiv sind, passen Sie die Katheterposition an, bis sie leicht verdreht sind, um die Morphologie der Schlinge zu optimieren.

Ermitteln Sie dann mit einem ordnungsgemäß kalibrierten Katheter mindestens 30 Sekunden lang Ausgangsdruckvolumendaten, um die volumenabhängigen Messungen der Herzfunktion zu bestimmen. Sobald genügend Schlaufen vorhanden sind, verwenden Sie eine Schlauchschelle, um das Vorspannrohr langsam zu verschließen. Die Druckvolumenschleifen sollten beginnen, kleiner zu werden und sich nach unten und links zu verschieben.

Dies wird als Walk Down bezeichnet. Nachdem Sie 10 bis 15 Sekunden lang Walk-Down-Daten erhalten haben, lösen Sie die Schlauchschelle, damit die Vorspannung wieder in den linken Vorhof gelangen kann und um volumenunabhängige Messungen der Herzfunktion zu erhalten. Klicken Sie abschließend auf die Schaltfläche Stopp, um die Datenerfassung zu stoppen und Replikationsmessungen zu erhalten.

Wiederholen Sie den Vorgang nach fünf Minuten. Beginnend mit dem Okklusionsschritt können Veränderungen des Koronarwiderstands zu Schwankungen des Perfusionsdrucks führen. Diese Schwankungen können geringfügig sein und sich im Laufe der Zeit allmählich korrigieren.

In einigen Fällen können diese Schwankungen jedoch abrupt sein und erfordern eine Anpassung des Durchflusses durch die Kreiselpumpe, um den gewünschten Reperfusionsdruck aufrechtzuerhalten. In diesem Experiment waren die Schleifen bei der ersten Einführung des Druckvolumenkatheters in ein Schweineherz, das zwei Stunden lang bei vier Grad Celsius gelagert worden war, von schlechter Qualität mit mehreren Crossover-Bereichen und ohne erkennbare Herzzykluskomponenten. Mit minimaler Manipulation des Katheters innerhalb des Ventrikels verbesserte sich die Morphologie der Schlinge jedoch dramatisch, so dass trotz Optimierung der Katheterposition Messungen durchgeführt werden konnten.

Die Schleifen, die an dem ex vivo-Schaltkreis gewonnen wurden, können eine andere Morphologie aufweisen als die in vivo-Schleifen wahrscheinlich, was die unterschiedliche Ausrichtung des Herzens auf dem Schaltkreis im Vergleich zu einem liegenden Tier sowie das Fehlen der anatomischen Befestigungen, die in einem lebenden Tier gefunden werden, betrifft. Darüber hinaus führt die Verwendung von Stimulationsdrähten zur Regulierung der Herzfrequenz einen externen elektrischen Strom ein, der zu der Spitze führt, die im unteren rechten Teil der Ex-vivo-Schleifen zu sehen ist. Solange diese Schleifen jedoch noch die Komponenten des Herzzyklus enthalten, können sie immer noch interpretierbare Daten liefern.

Befolgen Sie dieses Verfahren. Andere Methoden wie Elektrokardiographie und Echokardiographie können durchgeführt werden, um andere physikalische Eigenschaften des Herzens, einschließlich der Leitung, zu untersuchen.