Normotherme Unterdruckbeatmung ex situ Lungenperfusion: Beurteilung der Lungenfunktion und des Lungenstoffwechsels

Dr. Darren Freed hat dieses ESLP-Gerät entwickelt, das eine patentierte Unterdruck-Beatmungstechnologie und -software verwendet, die nirgendwo sonst auf dem Gebiet der ESLP-Forschung zu finden ist. Unser Labor hat bereits gezeigt, dass die Unterdruckbeatmung im Vergleich zur Überdruckbeatmung weniger Lungenschäden während der ESLP verursacht. Dies ist wahrscheinlich auf den eher physiologischen Mechanismus der Unterdruckbeatmung zurückzuführen.

Dieses Gerät und dieses Protokoll wurden entwickelt, um die sichere Konservierungszeit von Spenderlungen zu verlängern und marginale Lungen auf akzeptable Transplantationsstandards zu bringen. Das Gerät selbst ist sehr einfach zu bedienen. Die größte Herausforderung besteht darin, die Lunge des Jungschweins operativ zu entfernen, ohne dass es zu Verletzungen kommt.

Sie sind im Vergleich zu erwachsenen menschlichen Lungen extrem zerbrechlich. Beginnen Sie mit der Aufrechterhaltung des exspiratorischen Tidalvolumens von 10 Millilitern pro Kilogramm, indem Sie den Spitzendruck für eine maximale Alveolarrekrutierung erhöhen. Führe eine Sternotomie in der Mittellinie durch.

Verwenden Sie Elektrokauterisation, um die Haut und das Unterhautgewebe einzuschneiden. Sezieren Sie stumpf die Weichteilansätze vom hinteren Tisch des unteren Brustbeins. Verwenden Sie eine Brustbeinsäge, um das Brustbein zu teilen.

Setzen Sie einen Brustbeinretraktor ein und öffnen Sie ihn weit. Nach der Durchführung der Kardiktomie wird die mediastinale Pleura beidseitig geöffnet und entfernt, um die Lunge freizulegen. Teilen Sie dann die Pleurabefestigungen vom Zwerchfell in Richtung des linken unteren Lungenlappens, indem Sie das Zwerchfell mit einem Deaver-Retraktor nach oben halten.

Teilen Sie nun das untere Pulmonalband auf der linken Seite und fahren Sie weiter nach oben in Richtung Hilum. Als nächstes trennen Sie die untere Hohlvene und die Pleurabefestigungen vom Zwerchfell und ziehen Sie dann das Zwerchfell mit dem Deaver-Retraktor nach oben zurück. Durchtrennen Sie das untere Pulmonalband auf der rechten Seite und fahren Sie weiter nach oben in Richtung Hilum.

Teilen Sie dann die Innominatvene und bogen Sie die Gefäße, um die Luftröhre freizulegen. Nachdem Sie das Gewebe, das die Luftröhre umgibt, stumpf präpariert haben, klemmen Sie die Luftröhre mit einer Schlauchklemme bei maximaler Inhalation ein, wobei Sie sicherstellen, dass das exspiratorische Tidalvolumen 10 Milliliter pro Kilogramm beträgt. Durchtrennen Sie die Luftröhre und heben Sie den Klemmteil nach oben, um die chirurgische Traktion zu gewährleisten.

Anschließend wird die hintere Luftröhre aus der Speiseröhre mittels stumpfer Präparation mit einer schweren Metzenbaum-Schere und einer freien Hand präpariert. Teilen Sie alle verbleibenden Pleurabefestigungen. Durchtrennen Sie die Aorta oberhalb und unterhalb des linken Bronchus und entfernen Sie die Lunge aus dem Brustkorb mit einem Segment der absteigenden Aorta.

Nachdem Sie die Lunge mit der Klemme gewogen haben, bewahren Sie sie schnell in einer Kühlbox voller Eis auf. Beginnen Sie mit der Zugabe von 500 Millilitern gepackter roter Blutkörperchen zum Perfusionskreislauf, um ein Endvolumen von 1,5 Litern Perfusat zu erreichen. Machen Sie Fotos von der Lunge für Datensätze.

Für die Lungenbiopsie umschließen Sie einen Kubikzentimeter langen Abschnitt ohne Seidennaht und binden ihn zusammen. Schneiden Sie dann diesen gebundenen Teil mit einer Schere zur Gewebeanalyse heraus, wie im Textmanuskript beschrieben, und teilen Sie das Biopsiesegment. Um den 3/8-Halbzoll-Schlauchadapter an der Hauptpulmonalarterie zu befestigen, fassen Sie als Nächstes die gegenüberliegenden Seiten der Hauptpulmonalarterie mit einer Pinzette oder Druckknöpfen.

Führen Sie dann den Adapter mit dem halben Zoll großen Teil in die Hauptpulmonalarterie ein und halten Sie ihn an Ort und Stelle, während Sie gleichzeitig den Adapter mit Seiden- oder Ethibond-Bändern in Position halten. Legen Sie nun die Lunge in Rückenlage auf die Silikon-Stützmembran und verbinden Sie sie mit dem ESLP-Gerät. Platzieren Sie eine zweite Schlauchklemme auf der Luftröhre in der Nähe der Position des Trachealbronchus.

Nachdem Sie die distalere Klemme entfernt haben, intubieren Sie die Luftröhre mit dem Endotrachealtubus und sichern Sie sie mit zwei Kabelbindern. Klemmen Sie dann die Beatmungsleitung mit einer Schlauchklemme ab, bevor Sie die proximale Klemme aus der Luftröhre lösen. Verbinden Sie den Pulmonalarterienadapter mit der Pulmonalarterienleitung.

Sobald die Hauptschlagader der Lunge entlüftet ist, beginnen Sie mit der Zeit für die Perfusion. Klicken Sie auf der Einstellungsseite auf Heizung starten und stellen Sie die Temperatur auf 38 Grad Celsius ein. Geben Sie das Gewicht des Schweins ein, um den Herzzeitvolumenfluss zu berechnen.

Stellen Sie auf der Hauptseite den kontinuierlichen positiven Atemwegsdruck auf 20 Zentimeter Wasser ein und klicken Sie auf kontinuierlichen positiven Atemwegsdruck starten. Wenn die Belüftung beginnt, klemmen Sie die Lüftungsleitung ab. Nachdem Sie den arteriellen Drucksensor auf Null gesetzt haben, klemmen Sie die Pulmonalarterienleitung über dem Drucksensor mit der Schlauchklemme ab.

Öffnen Sie den Sensor, klicken Sie auf der Einstellungsseite auf Null Pulmonalarteriendruck und Null Blutfluss und bestätigen Sie, dass die Messwerte auf der Hauptseite auf Null gesetzt werden. Schließen Sie den Absperrhahn des Drucksensors, um den Leitungsdruck abzulesen. Öffnen Sie den Zugang zur Kanüle der Pulmonalarterie.

Wählen Sie auf der Hauptseite 10 % Herzzeitvolumen aus. Klicken Sie auf Zurück zu PA Manual und lösen Sie die Klemmung der Lungenleitung. Wechseln Sie die Perfusatlösung im oberen Deckel, bevor Sie sie an der Maschine befestigen, um Kondensatbildung während der ESLP zu vermeiden.

Ziehen Sie 10 Milliliter Perfusat für die Zentrifugalanalyse und ziehen Sie eine Zeit Null arterielles Blutgas. Legen Sie die Probe vor dem Zentrifugieren auf Eis. Sobald die Lunge 10 Minuten lang durchblutet wurde, erhöhen Sie den Fluss auf 20 % des Herzzeitvolumens.

Wenn die Perfusattemperatur 32 Grad Celsius erreicht, befestigen Sie den Kammerdeckel mit Klemmen, um einen luftdichten Verschluss zu schaffen. Stellen Sie sicher, dass die Lunge optimal positioniert ist und die Luftlecks repariert werden. Klemmen Sie bei gesichertem Deckel den Beatmungsschlauch ab, bevor Sie den kontinuierlichen positiven Atemwegsdruck ausschalten.

Wählen Sie auf der Einstellungsseite den intrathorakalen Druck Null, den Atemwegsdruck und den Luftstrom aus. Bestätigen Sie dann, dass die Messwerte auf der Hauptseite auf Null gesetzt werden. Klicken Sie auf CPAP starten, bevor Sie den Beatmungsschlauch abklemmen.

Stellen Sie die im Textmanuskript genannten Belüftungsparameter ein und klicken Sie auf Drücken, um die Entlüftung zu starten, um die Unterdruckbeatmung zu aktivieren. Befestigen Sie den Sideport-Belüftungsschlauch an der Kammer. Halten Sie in den nächsten Atemzügen die Beatmungsparameter wie im Textmanuskript erwähnt aufrecht.

Erhöhen Sie nach 10 Minuten Perfusion den Fluss auf 20 % und nach 20 Minuten Perfusion erhöhen Sie den Fluss auf 30 % Herzzeitvolumen. Fügen Sie dem System Dextrose und Insulin hinzu. Beurteilen Sie die Lungenfunktion mit 50 % Herzzeitvolumen und einem sauerstoffentleerenden Mischgas über einen Zeitraum von fünf Minuten, wie in den Anweisungen des Manuskripts beschrieben.

Ziehen Sie während des Konservierungsmodus zu jeder ungeraden Stunde eine 10-Milliliter-Probe Perfusat für die zukünftige Analyse. Entnehmen Sie stündlich einen Milliliter arterielle Blutgasprobe vor dem Desoxygenator und nach fünf Minuten Auswertungsmodus aus den Anschlüssen vor und nach dem Desoxygenator. Die Trends des mittleren pulmonalarteriellen Drucks, der dynamischen Compliance und des pulmonalen Gefäßwiderstands über 12 Stunden Perfusion und Beatmung können durch das verwendete spezifische ESLP-Versuchsprotokoll beeinflusst werden.

Ein typischer Trend für das Verhältnis von Partialdruck von arteriellem Sauerstoff und Anteil an eingeatmetem Sauerstoff zu den Auswertungszeitpunkten von fünf und 11 Stunden während der Unterdruckbeatmung ex-situ Lungenperfusion wird hier demonstriert. Die Bildung von Ödemen ist ein weiterer wichtiger Entzündungsindex, der mit der Endothelpermeabilität verbunden ist und eine typische Gewichtszunahme von 30 % am Ende von 12 Stunden Unterdruckbeatmung ex-situ Lungenperfusion zeigt. Das Perfusat fungiert als Surrogatindikator für den allgemeinen Lungenstatus.

Die Blutgasanalyse des Perfusats liefert daher umfangreiche Informationen über den Stoffwechselzustand der Lunge. Während des Evaluierungsmodells von ESLP, das nach drei, fünf, sieben, neun und 11 Stunden während eines 12-stündigen Laufs auftritt, wird ein Aufwärtstrend des linksarteriellen Sauerstoffpartialdrucks beobachtet. Es ist sehr wichtig, bei der operativen Entfernung der Lunge so schonend wie möglich vorzugehen und sich auch schnell und effizient zu bewegen.

Die Etablierung dieses Geräts, Protokolls und Labors hat zu einer erfolgreichen klinischen Studie und mehreren Entdeckungen geführt, die die Konservierung und Wiederaufbereitung von Spenderlungen verlängern.