Method Article

העמסת לב באמצעות לחץ פרוזדורים שמאלי פסיבי ועומס לאחר פסיבי להערכת השתל

DOI:

10.3791/66624

⸱

August 2nd, 2024

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Division of Cardiac Surgery, Massachusetts General Hospital, Harvard Medical School, 2Center for Engineering in Medicine and Surgery, Massachusetts General Hospital and Harvard Medical School, Shriners Children's Boston, 3VentriFlo Inc

* These authors contributed equally

In This Article

Summary

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

הפרוטוקול מתאר מערכת זילוח לב חזירית ex vivo שבה העמסה ישירה של החדר השמאלי עשויה לשמש כטכניקת הערכה לבריאות השתל ובו זמנית לספק הערכה הוליסטית של תפקוד השתל. דיון על תכנון המערכת ומדדי הערכה אפשריים מסופק גם כן.

Abstract

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

זילוח מכונת Ex vivo או זילוח מכונה נורמותרמית היא שיטת שימור שזכתה לחשיבות רבה בתחום ההשתלות. למרות ההזדמנות העצומה להערכה בשל המצב הפועם של הלב, הפרקטיקה הקלינית הנוכחית תלויה במגמות מטבוליות מוגבלות להערכת השתל. מדידות המודינמיות שהתקבלו מעומס בחדר שמאל זכו לתשומת לב משמעותית בתחום בשל הפוטנציאל שלהן כפרמטרי הערכה אובייקטיביים. למעשה, פרוטוקול זה מספק דרך קלה ויעילה לשלב יכולות העמסה למערכות זילוח לנגנדורף מבוססות באמצעות תוספת פשוטה של מאגר נוסף. יתר על כן, הוא מדגים את ההיתכנות של הפעלת לחץ פרוזדורים שמאלי פסיבי לצורך העמסה, גישה שלמיטב ידיעתנו לא הוכחה בעבר. גישה זו משלימה על ידי עומס בסיס Windkessel פסיבי, הפועל כתא ציות כדי למקסם את זילוח שריר הלב במהלך דיאסטולה. לבסוף, הוא מדגיש את היכולת של לכידת מדדים תפקודיים במהלך העמסת הלב, כולל לחץ דופק החדר השמאלי, התכווצות והרפיה, כדי לחשוף ליקויים בתפקוד השתלת הלב לאחר תקופות ממושכות של זמני שימור (˃6 שעות).

Introduction

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

השתלת לב אורתוטופית היא תקן הזהב הנוכחי לטיפול באי ספיקת לב סופנית1. למרבה הצער, התחום מוגבל משמעותית על ידי משבר מחסור חמור בתורמים, וכתוצאה מכך רק 2,000 השתלות לב מבוצעות מדי שנה, כאשר מעל 20,000 אנשים ייהנו מההליך מציל החיים2. מחסור זה באיברים צפוי להחמיר ככל שהשכיחות של אי ספיקת לב בארצות הברית לבדה צפויה לעלות על 8 מיליון אנשים עד 20303. עלייה מתמדת בזמני ההישרדות ברשימת ההמתנה - כתוצאה משיפור הניהול הרפואי, התקדמות בתמיכה מכנית במחזור הדם ותיקונים במדיניות ההקצאה של UNOS - הביאו לעלייה נוספת במספר החולים הזקוקים להשתלה בכל רגע נתון 4,5.

זילוח מכונה Ex vivo או זילוח מכונה נורמותרמית (NMP) הוא שיטת שימור שאפשרה את הרחבת מאגר האספקה על ידי מתן אפשרות לשימוש באיברים שנתרמו לאחר מוות במחזור הדם (DCD) תוך השגת הארכה מסוימת של זמני השימור 5,6,7,8. בניגוד לאחסון קר סטטי, תקן הזהב הנוכחי לשימור, תמ"א שומר על איברים במצב פעילות מטבולית, מה שיוצר הזדמנות לניטור והערכת השתלים בזמן אמת, והופך לשיטת השימור הסטנדרטית עבור שתלי DCD 8,9. עם זאת, מכשירי תמ"א הנמצאים בשימוש קליני מוגבלים למצב זילוח לנגנדורף, אשר חסר מדדים כמותיים לחיזוי תוצאות ההשתלה ואינו מסוגל ללכוד פרמטרים תפקודיים6. לדוגמה, הצטברות לקטט במהלך זילוח לנגנדורף סומנה כמנבא המטבולי הטוב ביותר של תוצאות לאחר השתלה ומשמשת כיום בסביבה הקלינית כפרוקסי לבריאות השתלת הלב10. עם זאת, אפילו כסמן הביולוגי הטוב ביותר להערכה, הוא אינו מצליח לחזות באופן מהימן את הצורך בתמיכה מכנית במחזור הדם לאחר ההשתלה11,12. באופן דומה, יכולות החיזוי של פרמטרים המודינמיים נפוצים (כלומר, לחץ אבי העורקים וזרימת הדם הכלילית) מוגבלות במידה רבה על ידי האופי המדרדר של התצורות הנוכחיות בשימוש קליני עבור זילוח מכונת לב9.

לפיתוח פרוטוקולי הערכה לקביעה מדויקת ומדויקת של בריאות השתלת הלב במהלך התמ"א תהיה השפעה עצומה בתחום מעבר לשיפור התוצאות לאחר ההשתלה. כלי ניבוי אובייקטיביים יאפשרו הערכה אמינה וניצול סביר של איברי קריטריון שוליים או מורחבים (כלומר, חום ממושך (> 30 דקות) ואיסכמיה קרה (> 6 שעות), גיל תורם מוגבר (> 55), תחלואה נלווית אחרת וכו ') הן מתורמי DCD והן מתורמי מוות מוחי (DBD) שכיום נדחים להשתלה בשל קריטריוני הבחירה המחמירים13. על ידי מתן אפשרות לשימוש בלבבות שוליים, תמ"א יכול להקל על הגדלת אספקת האיברים, שכן ההערכה היא כי השתלה מוצלחת של מחצית הלבבות שאינם בשימוש כיום תספיק כדי לחסל את רשימת ההמתנה ללב בתוך 2-3 שנים14. מדידות המודינמיות שהתקבלו מעומס חדר שמאל במהלך התמ"א זכו לתשומת לב רבה בשטח בשל הפוטנציאל שלהן כפרמטרי הערכה אובייקטיביים. מחקרים קודמים הראו כי פרמטרים אלה, כגון לחץ דופק בחדר שמאל, התכווצות והרפיה, מעידים יותר על תפקוד השתל הלבבי מאשר מגמות מטבוליות 15,16,17.

למעשה, הוקדשו מאמצים לפיתוח וזיהוי שיטות העמסה אופטימליות כדי למקסם את דיוק ההערכה. באמצעות מאמצים אלה, קבוצות אחרות זיהו את המצב הרלוונטי ביותר של זילוח אבי העורקים במהלך העמסה, לפיו נצפה מתאם חזק יותר בין פרמטרים המודינמיים לבין תפקוד לאחר ההשתלה בעת יישום עומס לוואי פסיבי (כלומר, ללא זילוח מדרדר לאבי העורקים במהלך העמסה) בהשוואה לעומס לאחר נתמך משאבה (כלומר, זילוח מדרדר לאבי העורקים במהלך העמסה)18. זה מצביע על כך שזילוח כלילי בסיוע ככל הנראה מסווה ליקויים תפקודיים. מחקרים קודמים שילבו בהצלחה עומסי לוואי פסיביים במערכי זילוח על ידי יישום מערכות המחקות את אפקט Windkessel 18,19,20. אפקט Windkessel מסייע בהפחתת התנודות בלחץ הדם, שמירה על זרימת דם רציפה לרקמות ושיפור הזילוח הכלילי. פרוטוקול זה משיג את העומס הפסיבי מבוסס Windkessel באמצעות שקית תוך ורידית שונה (IV) סגורה בשתי פלטות עמוסות קפיץ, כאשר זילוח כלילי תלוי באופן בלעדי בפליטת לב (פטנט ממתין).

השימוש בלחץ אטריום שמאלי פסיבי (LA) (כלומר, לחץ תלוי כבידה) במהלך העמסה, למרות שהוא נפוץ בזילוח לב של בעלי חיים קטנים, משמש לעתים רחוקות בהעמסת לבבות גדולים 21,22,23. במקום זאת, הרוב הגדול של השיטות המדווחות בספרות מסתמכות על משאבות משניות עבור לחץ LA 18,24,25,26,27,28. הלחץ של לוס אנג'לס דרך מאגר תלוי כבידה, ולא על ידי משאבה, מפשט באופן משמעותי את יישום פרוטוקולי העמסה. השימוש בכוח הכבידה מספק מקור לחץ קבוע וקבוע, מה שמקטין מאוד את הצורך במערכות בקרה מסובכות כדי להשיג ולשמור על לחץ LA נאות. יתר על כן, באמצעות גישת לחץ זו, הדרישה למשאבה משנית מתבטלת, מה שמקל על שילוב יכולות העמסה בהגדרות Langerdoff הנוכחיות, שכן יש צורך רק במאגר נוסף. שילוב יכולות העמסה במערכות זילוח מכונה בשימוש קליני יגביר את היישום של מכשירי תמ"א לבביים בכך שיקל על הערכה מפורטת של שתלי לב במהלך תקופת השימור. למעשה, מקסום התועלת של מערכת המהווה התחייבות כספית משמעותית לטיפול בחולה עקב שינוע ושימוש במכשירים29.

פרוטוקול זה מדגים את ההיתכנות של הפעלת עומס לוואי פסיבי ולחץ LA פסיבי במהלך העמסת החדר השמאלי. באמצעות תיקוף של לחץ פאסיבי/לחץ LA כשיטת טעינה, פרוטוקול זה מספק גם דרך קלה ויעילה לשלב יכולות העמסה במערכות זילוח לנגנדורף מבוססות. חשוב לציין, הוא מדגיש את היכולת של הערכה תפקודית לחשוף הבדלים בלבבות בני קיימא לעומת כושלים לאחר תקופות ממושכות של שימור (˃6 שעות).

Protocol

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

מחקר זה נערך בהתאם לוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים (IACUC), בית החולים הכללי של מסצ'וסטס וההנחיות לבעלי חיים של Jove. לבבות (170 - 250 גרם) נקטפו מחזירי יורקשייר (30 - 35 ק"ג, גיל 3-4 חודשים, מין מעורב) באמצעות מודל של תרומה לאחר מוות מוחי ומחוררים בנסיגה (Langendorff) במשך 6 שעות לפני ההעמסה. כל השתלים נחשפו לזמן איסכמיה קר של כשעה במהלך המכשור.

1. תכנון מערכת

  1. בדוק שהמערכת מורכבת מתא עוגב (11.046 אינץ 'x 7.595 אינץ 'x 3.095 אינץ '), שני מאגרים (4 L ו 1 L), אחד חמצן כפול מעיל, ותיק Windkessel (WB). בדקו ששני המאגרים מכילים מפיג מובנה, המסלק קצף.
  2. בדקו שהרכיבים מחוברים היטב באמצעות צינורות סיליקון, כאשר המאגר הקטן יותר, ה-WB ותא האיברים נמצאים בשתי תצורות שונות (איור 1A) בהתאם לאופן הזילוח (כלומר, לנגנדורף לעומת העמסה).
    1. חבר את בסיס תא האיברים לחלק העליון של המאגר הגדול (ורידי) באמצעות צינור 3/8 אינץ '. הניחו את המאגר הגדול מתחת לתא האיבר כדי לאפשר לכוח הכבידה להזרים את הפרבוסט מהחדר אל המאגר.
    2. חבר את תחתית המאגר הגדול ליציאת הזרימה של ראש המשאבה באמצעות צינורות 3/8 אינץ '.
    3. חבר את יציאת היציאה של ראש המשאבה לצינור בגודל 3/8 אינץ 'המצויד במפחית 3/8 אינץ 'עד 1/4 אינץ 'וצינור 1/4 אינץ 'בקצה השני. חבר את 1/4 אינץ 'ליציאת הזרימה של המחמצן.
    4. התאם את יציאת הזרימה של המחמצן עם צינור בגודל 1/4 אינץ 'עם מחבר Y בקצה. התאם את שני הקצוות של מחבר Y עם צינורות בגודל 1/4 אינץ '.
    5. רצף 1 - תבנית זרימת פרפוזט במהלך זילוח לנגנדורף (קו מקווקו כחול באיור 1A)
      1. התאם את הקצה הראשון של מחבר Y עם הרחבה בגודל 1/4 אינץ' עד 3/8 אינץ' עם חיבור luer מוטבע. חבר את הצינור בגודל 3/8 אינץ 'ליציאה הראשונה בתחתית WB. חבר שסתום פיתוי תלת-כיווני לחיבור הלואר בהרחבה והשתמש בו להעברת טפטוף אדנוזין.
    6. רצף 2 - תבנית זרימת פרפוזאט במהלך זילוח טעון (קו מקווקו כתום באיור 1A)
      1. חבר את הקצה השני של מחבר Y לחלק העליון של המאגר הקטן יותר (טעינה). חברו מהדק הופמן לצינור והשתמשו בו לבקרת מילוי המאגר.
      2. הניחו קו גלישה מראש מאגר ההעמסה למאגר הגדול יותר.
      3. התאם את תחתית מאגר הטעינה עם צינור בגודל 1/4 אינץ 'וחבר ליציאה בבסיס תא האיבר. הוסף שסתום פיתוי תלת-כיווני באמצע אורך הצינור להעברת אדנוזין ושסתום חד-כיווני ממש לפני ההגעה לתא האיבר.
      4. חבר את הקצה השני של יציאת תא האיברים לצינורית ישרת זווית.
    7. הניחו את שקית Windkessel (WB) ישירות מעל תא האיבר. התאם את יציאת ההצפה השנייה בתחתית ה- WB עם צינור בגודל 3/8 אינץ 'והתחבר לכל יציאת זרימה של המאגר הוורידי. חבר מהדק הופמן וסגור אותו לחלוטין כדי לעצור נוזל דרך יציאה זו במהלך לנגנדורף וכוונן במהלך מצב טעינה כדי לווסת את הלחצים באבי העורקים.
    8. חבר שסתום פיתוי תלת-כיווני ליציאת ההצפה בחלק העליון של ה- WB והשתמש בצינורות בגודל 1/4 אינץ 'כדי לחבר את ה- WB לכל יציאת זרימה במאגר הוורידי. חבר מהדק הופמן לצינורות בגודל 1/4 אינץ '. שמור על המהדק סגור לחלוטין במהלך זילוח לנגנדורף וכוונן במהלך מצב העמסה כדי לווסת את לחץ אבי העורקים.
    9. חבר את יציאת הזרימה השלישית ב- WB ליציאת אבי העורקים בתא האיברים דרך צינורות 3/8 אינץ ', עם הפרעה ב- 3/4 התחתון של האורך עבור בדיקת טמפרטורה.

2. הכנת מערכת פרפוזאט

  1. הכינו פרפוזט בסיס המורכב מ-0.96% חיץ קרבס-הנסלייט, דקסטרן 9.915 מילימול, סודיום ביקרבונט 25 מילימול, אלבומין בסרום בקר 1.054 מילימול, 1% סטרפ עט, 0.13% אינסולין, 0.02% הידרוקורטיזון, 0.5% הפרין ו-2.75 מילימטר סידן כלורי. מביאים את הנפח ל-4 ליטר בעזרת מים מזוקקים.
  2. הגדרת מערכת זילוח
    1. שטפו את כל הצינורות, רכיבי המערכת והמאגרים במים מזוקקים והתחברו מחדש ברצף הנכון (איור 1A).
    2. הניחו את שקית Windkessel בין שני לוחות אקריליים והדקו אותה בעזרת מערך קפיצי הבורג (איור משלים 1).
    3. חברו שסתום פיתוי תלת-כיווני לחיבור הלואר של יציאת אבי העורקים והיציאה הפרוזדורית של תא האיברים (איור 1B). חבר שני חיישני לחץ לקופסת האיבר, אחד בשסתום המחובר ליציאת אבי העורקים בחלק העליון של תא האיבר, ואחד בשסתום המחובר ליציאת הפרוזדורים בתחתית תא האיבר.
    4. כייל את חיישני הלחץ על ידי פתיחתם לאוויר (לחץ 0 מ"מ כספית) והגדרת קריאה זו ל- 0 במכשיר ההקלטה.
    5. חבר שני חיישני זרימה לצינורות המערכת. חבר את החיישן המודד את זרימת אבי העורקים לצינורות בגודל 3/8 אינץ' המחבר את ה- WB עם יציאת אבי העורקים. חבר את החיישן המודד זרימת פרוזדורים לצינור המחבר את מאגר ההעמסה ליציאת הפרוזדורים.
    6. חבר בדיקת טמפרטורה לצינורות בגודל 3/8 אינץ 'המחבר את ה- WB ליציאת אבי העורקים. חבר צינור ביטול אוורור ליציאה השלישית של השסתום המחובר ליציאת אבי העורקים והשאר אותו פתוח בכל עת. חבר את הקצה השני של הקו לכל זרימה של המאגר הוורידי.
    7. חבר את מחליף החום למחמצן והגדר אותו ל 38 ° C. חבר את צינור החמצן 100% ליציאת זרימת הגז במחמצן. הפעל חמצן ל-0.5 ליטר/דקה.
  3. מערכת פריימינג
    1. הוסף 2 L של perfusate למערכת באמצעות תא האיבר. הפעל את המשאבה הפועמת ואפשר לפרפוזט להסתובב (דילוג על מאגר הטעינה) עד שהפרפוזט מחומצן ל- pO2 מינימלי של 400 מ"מ כספית והטמפרטורה הגיעה ל~ 35 מעלות צלזיוס.
    2. אפשר לפרבוסט לזרום ומלא את כל רכיבי המערכת כדי להוציא אוויר. עסו את הצינורות המכילים שאריות בועות אוויר כדי להסיר אותן. לאחר מכן, הסר את כל האוויר הכלוא ביציאת אבי העורקים על ידי הגדלת הלחץ על ידי חסימה חלקית של זרימת הנוזל החוצה והגדלת קצב זרימת המשאבה. עלייה זו בלחץ תאלץ כל אוויר לעבור דרך צינור הטיהור/ביטול האוורור.
    3. לאפשר לפרבוסט להסתובב עד שהוא מגיע לטמפרטורה הרצויה (37 מעלות צלזיוס, מנוטר ברציפות באמצעות בדיקת טמפרטורה), בצע הערכה ראשונית של הפרמטרים הביוכימיים כדי להבטיח ריכוז יונים נכון (טבלה 1) וחמצון נאות.
      הערה: קרא את רמות היונים וה- pH לאחר שהתמיסה הועלתה לטמפרטורה (37 ° C) וחומצנה כראוי.

3. רכישת שתל לב

  1. בעלי חיים מרגיעים עם הזרקה תוך שרירית של אטרופין (0.04 מ"ג/ק"ג), טלזול (4.4 מ"ג/ק"ג) וקסילזין (2.2 מ"ג/ק"ג).
  2. לאחר ההרגעה, העבירו את בעלי החיים לחדר הניתוח וקבלו גישה ורידית באמצעות קו עירוי שהונח באחת האוזניים.
  3. יש לתת בולוס של פרופופול (0.16-0.33 מ"ג/ק"ג) דרך קו העירוי ולבדוק גירויים מזיקים 3 דקות לאחר ההזרקה. אם אין רפלקסים, יש לבצע אינטובציה לבעל החיים ולשמור על הרדמה באמצעות שאיפת איזופלורן רציפה (3%-5%) ופנטניל תוך ורידי (5-20 מק"ג/ק"ג/שעה) לפי הצורך.
  4. לאחר ההחדרה, יש להניח שרוול לחץ באחת הגפיים הקדמיות ולחבר חיישן אק"ג בקודקוד השפה התחתונה לצורך ניטור ריווי חמצן.
  5. יש ליזום טפטוף מי מלח ולהעביר אותו דרך קו העירוי של האוזן. הניחו וילון כירורגי על האספקט הגחוני של החיה.
  6. מתן בולוס של פנטניל ציטראט (5 מיקרוגרם / ק"ג) תוך ורידי כהכנה לסטרנוטומיה.
  7. בצע חתך אנכי בין החריץ החזה לבין xiphoid עם אזמל 10 להבים (~ 25 ס"מ). לאחר החתך, יש להשתמש בצריבה חשמלית כדי לחלק את השומן התת עורי והפאשיה עד להגעה לחזה.
  8. לאחר החשיפה, להפריד את קרום הלב הדבוק מן עצם החזה באמצעות דיסקציה אצבע קהה באספקט הקאודלי של עצם החזה. לשם כך, הניחו את האצבע על האספקט הגבי של עצם החזה והפרידו כל רקמה דבקה בין עצם החזה לקרביים.
  9. הכנס איזמל באספקט הקאודלי של עצם החזה. תוך הפעלת כוח שמיימי על האיזמל, השתמש במלט כדי לקדם את האיזמל דרך עצם החזה.
  10. לאחר השלמת החזה החציונית, הנקבעת על ידי הפרדה מוחלטת של עצם החזה (מקסיפואיד לחריץ עצם החזה), מניחים מסיר עצם החזה ופותחים אותו עד לחשיפה מלאה.
  11. חותכים את קרום הלב באופן גולגולתי עם מספריים מצנבאום עד שאבי העורקים ועורק הריאה גלויים.
  12. מניחים שני תפרי חוט ארנק (4-0 Prolene) על אבי העורקים ומאבטחים באמצעות חוטם עורקים. יש לדאוג שהתפרים יעברו דרך שכבת המדיה של אבי העורקים אך לא דרך הלומן. תפרים שטחיים לא יצליחו לשמור על צינורית שורש אבי העורקים במקומה, ותפרים עמוקים יגרמו לאבי העורקים לדמם.
  13. יש לתת בולוס של הפרין (100 U/kg) דרך העירוי באוזן ולאפשר לו לזרום במשך 3 דקות.
  14. יש להכניס צינורית שורש אבי העורקים 9F בניצב לאבי העורקים בין תפרי חוט הארנק ולאבטח על ידי הידוק עדין של חוסם העורקים. יש לוודא שאין דליפה סביב אתר הקנולציה. אפשר לקו הקרדיופלגיה של צינורית שורש אבי העורקים להיות de-aired על ידי מתן זרימת דם מאבי העורקים.
  15. חברו שקית של תמיסה קרדיופלגית לחיבור נעילת הלואר. לחץ על שקית הקרדיופלגיה באמצעות שקית לחץ כדי לגרום ל- 80 מ"מ כספית במהלך השטיפה. חבר משאבה פריסטלטית לקו השני של צינורית שורש אבי העורקים והשתמש בה כדי לחלץ 1 ליטר דם ישירות מאבי העורקים.
  16. יש להפריד בין תאי הדם האדומים באמצעות מכשיר להצלת דם (תאי הדם האדומים עוברים צנטריפוגה ונשטפים במי מלח). הוסף תאי דם אדומים למערכת הזילוח לאחר שהגיע לטמפרטורה הרצויה.
  17. לאחר איסוף מספיק דם, השתמש בצלב טרנס-חזה כדי להדק את אבי העורקים ולפתוח את קו הקרדיופלגיה כדי לשטוף את האיבר.
  18. מיד לאחר הידוק צולב והתחלת סומק, אווררו את הלב דרך חתך של 5 ס"מ בתוספתן פרוזדורים שמאלי ועל ידי ניתוק מוחלט של הווריד הנבוב התחתון. הוסף קרח לחלל החזה בשלב זה כדי לסייע בהפחתת הטמפרטורה של האיבר.
  19. לאחר אוורור מוצלח, חמור או לקשור את הווריד הנבוב העליון כדי למנוע מדם חם מהראש להגיע ללב המקורר.
  20. לאחר שהלב סמוק עם 1 L של פתרון cardioplegia, לחלק את כלי הדם הגדולים, כולל אבי העורקים, עורק הריאה הראשי, vena-cavae העליון והנחות, ורידים ריאתיים דו צדדיים. זה משלים את explantic הלב. הסר את הלב מן החלל.
    הערה: שמור על אורך רב ככל האפשר של הכלים הגדולים המחוברים לשתל. לחתוך את ורידים ריאתי קרוב ככל האפשר לריאות.
  21. עטפו את האיבר בספוג לפרוטומי והניחו אותו על קרח.

4. הכנת השתל

  1. חתכו את ענפי קשת אבי העורקים כדי ליצור מערכת זרימה אחת. הכניסו את צינורית אבי העורקים דרך מערכת זו והדקו באמצעות אזיקון ותפר משי 4-0 (איור 2).
  2. מניחים חוט קצב דו קוטבי על הקיר האחורי של החדר הימני. חותכים את ורידים ריאתי כדי ליצור מערכת זרימה אחת לתוך אטריום שמאל.
  3. צור שני תפרי פרולין 4-0 עם חוטי ארנק דרך היקף מערכת האטריום השמאלית. הדקו את התפרים בעזרת חוסם עורקים והשאירו ללא קשר עד להעמסה.
  4. סגור את תוספתן אטריום שמאל באמצעות תפר רציף פשוט (4-0 Prolene). רשום את משקל הלב ההתחלתי.

5. החייאת שתל לב

  1. הדקו את הצינור בקוטר 3/8 אינץ' ממש לפני יציאת אבי העורקים כדי לעצור את זרימת המבלבל. מקם את הלב כשהקיר האחורי פונה למפעיל. סובבו את תא האיבר בזווית של כ-20°.
    הערה: מיקום זה של זילוח השתל נבחר להגדלת ניקוז פסיבי והוא עולה בקנה אחד עם נתונים שפורסמו בעבר המראים שיפור משמעותי בתפקוד בהשוואה לתלייה26.
  2. הניחו את צינורית אבי העורקים בזווית של 90° מיציאת אבי העורקים ושחררו את קו אבי העורקים באיטיות. נטרל את האוויר של צינורית אבי העורקים על ידי זרימה מתקדמת של perfusate לתוכו.
  3. הקטינו לאט את הזווית בצינורית אבי העורקים עד שהיא בקו אחד עם יציאת אבי העורקים, ומחוברת במלואה לקו אבי העורקים.
  4. לאחר החיבור המלא, עסו את הלב בעדינות לסירוגין כדי למנוע התנפחות עקב מילוי החדר השמאלי. במהלך תקופה זו, אווררו את החדר השמאלי דרך האטריום השמאלי הפתוח.
  5. במקביל, לפקח על הלחצים אבי העורקים ולשמור בתוך הטווח המקובל (30 - 40 מ"מ כספית).
  6. התחל איסוף נתונים והתחל את טפטוף האדנוזין בקצב של 333 uL/min
    הערה: אדנוזין (2 מ"ג/מ"ל) מתווסף לפרוטוקול הזלוף כדי לחקות את התנאים הנוכחיים של זילוח קליני. עם זאת, חשוב לציין כי הרחבת כלי הדם הקשורה עלולה להחמיר בצקת איברים לא רצויה 30,31,32.
  7. חבר את חוטי הקצב לתיבת הקצב והגדר אותה ל- 60 פעימות לדקה כקצב גיבוי.
  8. אם קיים פרפור, יש לנטרל את הלב באמצעות משוטים עם 30 J. לספק כמה זעזועים שצריך עד להשגת התכווצויות קצובות.
  9. ברגע שיש קצב מסודר (בקצב או פנימי), הפסיקו את האוורור הידני והניחו מוליכי אק"ג ישירות על הלב באמצעות מחטי קרס.
  10. הדקו את הברגים בשקית Windkessel עד שצורת הגל המוצגת מחיישן הלחץ של אבי העורקים תחקה גל סינוס. לב מחורר בתצורת לנגנדורף למשך 6 שעות כמתואר קודם33.

6. העמסת שתל לב

  1. חבר את הצינורית ישרת הזווית ליציאת הפרוזדורים של תא האיבר. לאחר החיבור, מהדקים את הצינורית ומאפשרים לנוזל להיכנס למאגר ההעמסה על ידי שחרור מהדק הופמן בקו שבין המחמצן למאגר הטעינה.
  2. מלא את מאגר הטעינה עד שהלחץ מגיע 15 - 20 מ"מ כספית. הגדל את התפוקה במשאבה כדי לשמור על לחץ אבי העורקים ועל לחץ פרוזדורים.
  3. הכניסו מחצית מקצה המתכת בזווית ישרה לאטריום השמאלי כשהקצה מצביע לכיוון התוספתן. מיקום זה מקדם באופן עקבי ביותר את יכולת המסתם המיטרלי.
  4. הכנס את חיישן הלחץ לתוך החדר השמאלי לרישום לחץ בחדר שמאל. שחררו את המהדק על הצינורית ואפשרו לאטריום השמאלי להתמלא.
  5. לאחר ביטול האוויר, השתמש בתפרים שהונחו בעבר ובחוטמי עורקים כדי לסגור לחלוטין את פתח האטריום השמאלי. כוונן את הצינורית ואת הנבלות לפי הצורך כדי למזער את דליפת הנוזלים.
  6. לאחר אבטחת הצינורית באטריום השמאלי, יש להפסיק לחלוטין את הזינוק המדרדר לאבי העורקים על ידי הידוק הקו מהמחמצן ל-WB.
  7. העבר את טפטוף האדנוזין מהקו המוביל ל- WB, לקו שבין מאגר הטעינה ליציאת הפרוזדורים.

7. סוף הזילוח

  1. הקלט קריאות ביוכימיות, קצב לב, זרימת אבי העורקים/פרוזדורים ולחצים כל 30 דקות למשך הניסוי (10 שעות). קבל קריאות ביוכימיות מקו הפרוזדורים למדידת זרימה פנימה וישירות מעורק הריאה לקריאות יציאה.
  2. בסוף הזילוח, עצרו את איסוף הנתונים, הסירו את הלב והשליכו אותו.
  3. גייסו את החלקים הלא קבועים של המערכת לכיור גדול, פרקו, שטפו ונקו בכמויות גדולות של מים.
  4. ברגע שלא נראים שאריות דם ברכיבים, הרכיבו מחדש את המערכת. הוסף כמויות גדולות של מים למערכת דרך תא האיברים וכ -100 מ"ל של חומר ניקוי אלקליין נוזלי כדי לזרום עם מים.
  5. לאחר ערבוב היטב של חומר הניקוי עם המים, הדקו את קווי המערכת כדי לשמור על כל המאגרים המלאים בתמיסת חומר הניקוי.
  6. נתקו את המחמצן משאר המערכת ושטפו שוב במים כדי להסיר את כל הסבון.
  7. לאחר הסרת הסבון לחלוטין, יש לייבש את המחמצן על ידי פיצוץ האוויר דרך כניסת הנוזלים בקצב הגבוה ביותר האפשרי.

Results

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

לבבות של 4 חזירי יורקשייר (30 - 35 ק"ג) נקטפו ונשמרו באמצעות תמ"מ לנגנדורף במשך 6 שעות לפני 4 שעות של העמסה רציפה. תנאי ניסוי זה נבחר מכיוון ש-6 שעות הוא משך השימור הקליני הממוצע (5.1 ± 0.7 שעות)34. באמצעות תוספת של 4 שעות נוספות של העמסה רציפה (סה"כ 10 שעות זמן ex vivo ), הייתה צפויה מידה מסוימת של אי ספיקת לב שכן בעבר דווח על מתאם ברור בין זמן זילוח לירידה בתפקוד שריר הלב35. ככזה, זה סיפק את ההזדמנות להציג את החשיבות של מדדים פונקציונליים להערכת השתל ואת יכולתם להבחין בין לבבות קיימא לעומת לבבות כושלים. בקיבולת זו, רוב המדדים המבוססים על לנגנדורף הצביעו על כך שלא ניתן להבחין בהבדל בכדאיות בין שתלי לב, כאשר התנגדות כלי הדם (CVR, איור 2C), קצב ספיגת החמצן (OUR, איור 2D), הצטברות לקטט (איור 2E), צריכת גלוקוז (איור 2F) והצטברות אשלגן (איור 2G) היו שונים באופן לא סטטיסטי במהלך כל זמן הזילוח. באופן דומה, לא נצפה הבדל במשקל שעלו השתלים (איור 2H). אולם ירידה מתמדת בקצב הלב נצפתה עבור שתלים כושלים לאחר שעתיים של זמן טעינה (איור 2A), כאשר האזור מתחת לעקומה היה שונה באופן לא סטטיסטי עד 3 שעות של זילוח (איור 2B). נוסף על כך, מדדים תלויי עומס שהוצגו באיור 3 הצביעו על אובדן תפקוד הלב כבר 30 דקות לתוך זמן הטעינה, כאשר מדד ההתכווצות (dP/dtmax) היה המדד הראשון שהצביע על אובדן תפקוד (איור 3C). בדומה לקצב הלב, נצפתה ירידה מתמדת בלחץ הדופק של החדר השמאלי (איור 3A) לאחר שעתיים של זילוח טעון, עם הבדלים מובהקים סטטיסטית בין לחץ הדופק של השתלים (איור 3B) לבין הרפיה (dP/dtmin, איור 3D) שנצפו לאחר שעה וחצי של זילוח.

figure-results-1
איור 1: הגדרת מערכת זילוח. (A) הגדרת זילוח. קווים שחורים מציינים את זרימת הפרפוזט במהלך שני אופני הזילוח. הקו המקווקו הכחול מציין את זרימת הפרפוזט במהלך זילוח לנגנדורף בלבד, והקווים הכתומים מציינים את זרימת הפרפוזט במהלך זילוח העומס. (B) מיקום חיישני הלחץ אבי העורקים (קו מוצק) וחיישני לחץ פרוזדורים (קו מקווקו). מכיוון שחיישן לחץ פרוזדורים ממוקם מרחבית מתחת לאטריום, הפרש הגובה נלקח בחשבון לצורך לחץ LA תקין. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-2
תרשים 2: מדדי הערכה קונבנציונליים. מדדים מסומנים כקונבנציונליים אם רכישתם אפשרית במהלך זילוח לנגנדורף. (A) קצב הלב חושב מגלי הלחץ שהתקבלו באמצעות חיישן הלחץ התוך-ורידי השמאלי. עם זאת, מכיוון שניתן לחשב מדד זה בקלות על פי עקבות EKG, הזמינים גם במהלך לנגנדורף, הוא נחשב למדד קונבנציונלי. הקו המוצק הוא החציון, והאזור המוצל הוא הטווח הבין-רבעוני (IQR). (B) אזור מתחת לעקומה (AUC) של נתוני הדופק עבור כל 30 דקות של זמן זילוח. (C) התנגדות כלי דם (CVR) של השתלים. (D) קצב ספיגת חמצן (OUR). (E) הצטברות לקטט. (F) צריכת גלוקוז. (G) הצטברות אשלגן. (H) אחוז עלייה במשקל כפרוקסי לבצקת. כל הנתונים מבוטאים כחציון ± טווח בין-רבעוני (IQR, n = 4). מדידות חוזרות ונשנות ANOVA דו-כיווני ו Tukey-Kramer HSD ניתוח פוסט-הוק על ריבועים סטנדרטיים לפחות פירושו. * = p <0.01. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-3
תרשים 3: מדדי הערכה לא קונבנציונליים. מדדים מסומנים כלא קונבנציונליים כאשר רכישתם אפשרית רק במהלך זילוח טעון. (A) לחץ הדופק של החדר השמאלי (LV) המשתנה לאורך זמן. הקו המוצק הוא החציון, והאזור המוצל הוא ה-IQR. (B) האזור מתחת לעקומה (AUC) של לחץ פולס LV עבור כל 30 דקות של זמן זילוח. (C) AUC של התכווצות הלב התקבל מהנגזרת המרבית של לחץ דופק LV עבור כל 30 דקות של זילוח. (D) AUC של הרפיה לבבית התקבל מן הנגזרת המינימלית של לחץ דופק LV במשך 30 דקות של זמן זילוח. כל הנתונים מבוטאים כחציון ± טווח בין-רבעוני (IQR, n = 4). מדידות חוזרות ונשנות ANOVA דו-כיווני ו Tukey-Kramer HSD ניתוח פוסט-הוק על ריבועים סטנדרטיים לפחות פירושו. * = p <0.01, ** = p <0.05, *** = p < 0.001, **** = p <0.0001. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

יוןריכוז (mmol / L) 
Na+ 135-145
K + 3.5-6.0
Ca +2 1.0-1.3
Cl - 96-106

טבלה 1: טווח מקובל של ריכוזי יונים בפרפוזט.

איור משלים 1: הגדרת מערכת זילוח. אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.

Discussion

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

זילוח מכונה נורמומית הוא שיטה רבת עוצמה לשימור והערכת איברים שהשפיעה רבות על תחום השתלות הלב על ידי הרחבת מאגר התורמים של לבבות בוגרים36. התרחבות זו היא תוצאה של היכולת לנצל כיום מאגר קטן של לבבות שנחשבו בעבר לא מתאימים להשתלה. זילוח מכונה נורממית משמר שתלי לב במצב פועם, ומציע הזדמנות להערכה תפקודית ומטבולית כאחד. עם זאת, למרות הפוטנציאל שלו, היישום הנוכחי של תמ"א נותר מוגבל לתת-קבוצה מוגבלת של איברים שוליים (כלומר, איברים שנתרמו לאחר מוות במחזור הדם עם זמן איסכמיה חם של < 30 דקות מתורמים < 55 שנים וללא תחלואה נלווית). מגבלה זו נגרמת על ידי היעדר טכניקות הערכה מדויקות ומדויקות, המעכבות הערכה אמינה של טווח רחב יותר של לבבות שוליים.

העמסת חדר שמאל במהלך תמ"א התגלתה כטכניקת הערכה מבטיחה, שכן פרמטרים המודינמיים המתקבלים במהלך ההעמסה יכולים להיות בקורלציה גבוהה לתוצאות לאחר ההשתלה 15,16,18. למעשה, שילוב העמסת הלב במהלך התמ"א כטכניקת הערכה עשוי להקל על הערכה וניצול סביר של איברי קריטריון מורחבים, ולהרחיב עוד יותר את מאגר התורמים. למרות פוטנציאל ההשפעה העצום, יכולות העמסה אינן זמינות כיום במערכות תמ"אקליניות 37. כדי לפשט ולתקנן את שילוב יכולות ההעמסה במערכות תמ"א מבוססות, פרוטוקול זה מדגים את ההיתכנות של לחץ פסיבי באטריום שמאלי (LA) (כלומר, לחץ תלוי כבידה), גישה שכמעט ולא משתמשים בה בזילוח לב גדול. שיטת לחץ זו מבטלת את הצורך במשאבות משניות, ומפשטת באופן משמעותי את יישום עומס הלב. עם זאת, מכיוון שכוח הכבידה הוא הגורם העיקרי הקובע את לחץ לוס אנג'לס, ההכרה במיקום המרחבי של מאגר ההעמסה וחיישן הלחץ הנלווה אליו (חיישן לחץ פרוזדורים) היא קריטית להעמסת לב מוצלחת. יש לנקוט משנה זהירות כדי לקחת בחשבון את הבדלי הלחצים הנגרמים על ידי הגובה, שכן הן לחץ יתר והן תת-לחץ של LA גורמים לתנאי העמסה לא אופטימליים ויכולים להוביל לכשל השתל באמצעות מנגנונים שונים.

חשיפת לוס אנג'לס ללחצים גבוהים באופן חריג גורמת ללחצי מילוי לב גבוהים (כלומר, פתיחת המסתם המיטרלי לפני הרפיה מוחלטת של החדר השמאלי), תופעה הידועה כגורמת לנזק לשתל הלב ולפרוגנוזה ירודה38. בנוסף, ופחות ניכר, לחצים גבוהים חושפים את LA למתיחה לא פיזיולוגית, מה שמוביל למודולציה לא תקינה של מכנו ולעלייה פוטנציאלית בהפרשת פפטידים נטריאורטיים פרוזדוריים (ANPs)39. הן אפנון מכנו והן ANPs ידועים כגורמים לפרפור פרוזדורים40,41. מצד שני, לחץ פרוזדורים שמאלי נמוך באופן לא פיזיולוגי עלול לגרום למילוי לקוי של החדר השמאלי במהלך הדיאסטולה, מה שמוביל לירידה בתפוקת הלב. מכיוון שפרוטוקול זה משתמש בעומס לוואי פסיבי (כלומר, ללא זילוח מדרדר לאבי העורקים במהלך העמסה עם תלות מוחלטת של זרימת הדם הכלילי בזילוח מקדים מהחדר השמאלי), ירידה בתפוקת הלב עלולה לגרום לזילוח שריר הלב מופחת ולאיסכמיה יחסית. לחץ יתר/תחת לחץ של LA יכול להתרחש גם במהלך תהליך הטעינה, מה שהופך אותו קריטי למלא מראש את מאגר ההעמסה ולוודא בזהירות את הלחץ שלו לפני סגירת האטריום סביב צינורית הטעינה. לחץ פרוזדורים שגוי הוא המקור הסביר ביותר לפגיעה בשתל תלוי טכניקה. זה היה גם החלק המאתגר ביותר לביצוע נכון, עם חזרות רבות שנערכו כדי לקבוע את הרצף בעל הביצועים הטובים ביותר ואת הגודל האידיאלי של צינורית הטעינה.

אלמנט חשוב במיוחד נוסף להצלחה ולרלוונטיות של פרוטוקול הוא השימוש בעומס לוואי פסיבי המחקה את אפקט Windkessel שנראה במחזור in vivo. בתנאים פיזיולוגיים, אפקט Windkessel מתייחס ליכולתם של עורקים מרכזיים גדולים, במיוחד אבי העורקים, לפעול כמאגר במהלך הסיסטולה וכצינור במהלך הדיאסטולה. במהלך הסיסטולה, הדפנות האלסטיות של אבי העורקים מתרחבות כדי להכיל עלייה בנפח הדם42. דם מאוחסן זה משתחרר בהדרגה במהלך הדיאסטולה, בסיוע הרתיעה האלסטית של דפנות העורקים. מנגנון זה מפחית את השונות הטמפורלית של זרימת הדם, ומבטיח זילוח איברים רציף במידתמה 43. זה חשוב במיוחד עבור הלב כמו43 בניגוד לאיברים אחרים, זילוח שריר הלב מתרחשת כמעט אך ורק במהלך דיאסטולה44. ככזה, שילוב אפקט Windkessel במערכות זילוח ex vivo מספק מקור פיזיולוגי יותר של זילוח כלילי, מועיל הן במצב פרזור מדרדר והן במצב זילוח טעון. יתר על כן, נראה כי הטמעת מערכת זו בזילוח טעון למטרות הערכה מגדילה את יכולות הניבוי עם ביצועי הלב של שתלים המחוררים עם עומס לאחר מבוסס Windkessel בקורלציה חזקה יותר לתוצאות לאחר ההשתלה, כפי שמראים אחרים18. אפקט Windkessel במערך זה מושג באמצעות שקית IV שונה הסגורה בין שני לוחות אקריליים המחוברים באמצעות קפיץ בורג (איור משלים 1), מערכת פשוטה יחסית ממכשירים אחרים שדווחו על ידי Windkessel 18,19,20. יתר על כן, היכולת להדק או להתיר את קפיץ ההעמסה סיפקה שליטה עצומה על לחץ הרתיעה, והקלה על כוונון עדין של הגדרות ניסיוניות.

באמצעות המערכת שלנו, ניתן לעבור בקלות את שיטת הזילוח הלוך ושוב בין Langendorff למצב טעון. מצב טעון איפשר קבלת נתונים תפקודיים מהחדר השמאלי של השתלים (כלומר, לחץ דופק בחדר שמאל, התכווצות, הרפיה, איור 3). נתונים פונקציונליים אלה חשפו הבדל מובהק בכדאיות השתל שלא ניכר במגמות ביוכימיות (איור 2), כולל לקטט (איור 2B), התקן הקליני להערכת שתל לב במערכות זילוח ex vivo 10. יתר על כן, זילוח במצב טעון, כמתואר בפרוטוקול זה, מאפשר את האפשרות למדוד את תפוקת הלב (CO = קצב לב * נפח שבץ), ומספק מדד נוסף וקונבנציונלי יותר של תפקוד הלב45,46. נפח שבץ, המשתנה המאתגר יותר לרכישה מהמערך הנוכחי, יכול להתקבל על ידי כימות זרימה כלילית, אשר, יחד עם זרימה פרוזדורית ואבי העורקים, ניתן להשתמש בו כדי לחשב נפחים דיאסטוליים סופיים וסיסטוליים סופיים. באופן דומה, ניתן לקבל נפח שבץ באמצעות מדידות אקו לב או לולאות נפח לחץ. חשוב להדגיש כי מערך זה מסוגל לטעון רק את הצד השמאלי של הלב, וכתוצאה מכך נתונים תפקודיים של החדר השמאלי. שיטה זו אינה מספקת מידע לגבי תפקוד החדר הימני. זוהי ככל הנראה המגבלה הגדולה ביותר של הפרוטוקול הנוכחי, במיוחד מכיוון שתפקוד לקוי של חדר ימין הוא תופעה שכיחה יותר בהשתלות מאשר בתפקוד לקוי של חדר שמאל47. עם זאת, תפקוד לקוי של החדר הימני מדווח כנפתר לאחר מספר שבועות לאחר ההשתלה, אולי תוך הפחתת סדר העדיפויות של חשיבותו47.

יש לציין כי ארבעת השתלים שהוצגו בתוצאות כתב יד זה נרכשו וחוללו באמצעות לנגנדורף במשך 6 שעות באותו אופן בדיוק. תנאי ניסוי זה נבחר מכיוון ש-6 שעות הוא משך השימור הממוצע של שתלים נורמותרמיים המחוררים במכונה, ותוספת של 4 שעות נוספות של העמסה רציפה (סה"כ 10 שעות זמן ex vivo ) הייתה צפויה לגרום למידה מסוימת של כישלון השתל. כישלון צפוי זה סיפק הזדמנות להדגיש את הצורך במדדים פונקציונליים והוכיח את יכולת ההערכה שלהם בהשוואה למדדים מבוססי לנגנדורף. ואכן, התוצאות בכתב יד זה מדגימות את יכולתם של כמה פרמטרים פונקציונליים שנרכשו באמצעות לחץ LA פסיבי והעמסה פסיבית לאחר עומס כדי לחשוף את הבדלי הכדאיות של שתלי לב DBD עם זמני שימור ארוכים יותר. למרות שלא הודגם כאן, סביר להניח שניתן לשכפל את יעילות הערכה זו כדי לקבוע את הכדאיות של שתלים עם פציעות ידועות אחרות ו / או ליקויים תפקודיים (כלומר, DCD, תורמים מבוגרים, תחלואה נלווית), אך נדרש מחקר נוסף כדי לקבוע את המאפיינים התפקודיים וההבדלים בתוך שתלים אלה. באופן דומה, נדרשת עבודה נוספת כדי לקבוע כיצד מדדים פונקציונליים מתואמים עם השתלות לב מושתלות לעומת השתלות לב שאינן ניתנות להשתלה, כמו גם מקורות אפשריים אחרים למדדי כדאיות. לדוגמה, ההבדל בין לחץ עומס אבי העורקים לבין לחץ עומס פרוזדורים יכול להיות מדד כדאיות אמין, שכן ההבדל בין קריאות לחץ אלה יכול להצביע על חוסר או נוכחות של הלם קרדיוגני48.

Disclosures

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

DV הוא עובד ומייסד של VentriFlo, Inc., Pelham, NH, ויש לו בקשות פטנט רלוונטיות למחקר זה. לקבלת מידע נוסף, ראה https://ventriflo.com/patents/. ל-SNT יש בקשות פטנט רלוונטיות למחקר זה והיא מכהנת בוועדה המדעית המייעצת של Sylvatica Biotech Inc., חברה המתמקדת בפיתוח טכנולוגיה לשימור איברים. כל האינטרסים המתחרים מנוהלים על ידי MGH ו- Partners HealthCare בהתאם למדיניות ניגוד האינטרסים שלהם. AR ו-AAO מקבלות מימון מחקר מ-Paragonix Technologies Inc.

Acknowledgements

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

אנו מודים בהכרת תודה על מימון SNT מהמכון הלאומי לבריאות של ארה"ב (K99/R00 HL1431149; R01HL157803; R01DK134590; R24OD034189), הקרן הלאומית למדע תחת מענק מס' EEC 1941543, פרס Claflin Distinguished Scholar מטעם הוועד המנהל של MGH למחקר, ופרס משפחת פולסקי למנהיגים בכירורגיה. אנו מכירים במימון מחקר ל-AAO מקרן משפחת הסנפלד, הוועד המנהל של MGH למחקר ומרכז MGH לגיוון והכללה. אנו מכירים במימון מחקר ל-GO מקרן סארנוף לחקר הלב וכלי הדם.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
4 כיוונים Stopcock סמיתס מדיקל 
4-0 תפרי פרולן אתיקון 8711
5-0 תפרFine Scientific Tools18020-50
מחבר אבי העורקים ונטריפלו בע"מ 
צינורית שורש אבי העורקיםMedtronic Inc 10012
סרום בקר אלבומיןסיגמאA7906
סידן כלורידסיגמאC7902
שומר תאים מדטרוניק בע"מ ATLG
Cell Saver מדטרוניק בע"מ ATLS00
DextranSigma31389
מוליכים אפיקרדיאלים EKG ונטריפלו בע"מ 
מעמד וסוגריים לציוד בהתאמה אישית ונטריפלו בע"מ 
יוצר קוצב לב חיצוני בהתאמה אישית מדטרוניק בע"מ 5392
פלקון בהירות גבוהה 50 מ"ל צינורות חרוטייםפישר סיינטיפיק14-432-22
בדיקות זרימה טרנסוניק סיטמס בע"מ 1828
הזרקת נתרן הפריןMedplusG-0409-2720-0409-2721
מחמצן סיבים חלולים וורידים  חברתמדטרוניק בע"מ BBP241Affinity Pixie, 1L
HTP 1500  משאבת טיפול בחוםHTP6826619
אינסוליןHumulin RMGH בית מרקחת
Iworx מערכת רכישת נתוניםIworxIX-RA-834
Krebs-Henseleit BufferSigmaK3753
מסנן לויקוציטיםHaemoneticsSB1E
תא איבריםVentriFLO Inc 
חוטי קוצבMedtronic Inc 6495
פניצילין-סטרפטומיציןThermoFisher מעבירי15140122
 IworxBP100
משאבה פועמתVentriFLO Inc 2100-0270
צינורות PVC מדטרוניק בע"מ 
צינורית קצה מתכת בזווית ישרה 20Fמדטרוניק בע"מ 67318
נתרן BicarobonateSigma5761
משאבת מזרק סטנדרטית PHD ULTRA CPהרווארד Aparatus88-3015
ערכת חוסם עורקים 7in מדטרוניק בע"מ 79006
קופסת זרימה טרנסוניתTranSonic Sytems Inc T402
משדר ורידים מדטרוניק בע"מ CB841Affinity Fusion, 4 ליטר
עם תיק קסלVentriFLO Inc Y בהתאמה אישית
מדטרוניק בע"מ  10005
MX9341L בהתאמה אישית מחסניות בהתאמה אישית Biopolar לחץ מדעייםHY10Z49R9 מתאם

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Khush, K. K., et al. The international thoracic organ transplant registry of the international society for heart and lung transplantation: Thirty-fifth adult heart transplantation report-2018; Focus Theme: Multiorgan Transplantation. J Heart Lung Transplant. 37 (10), 1155-1168 (2018).
  2. Colvin, M., et al. OPTN/SRTR 2018 Annual Data Report: Heart. Am J Transplant. 20, Suppl s1 340-426 (2020).
  3. Truby, L. K., Rogers, J. G. Advanced heart failure: Epidemiology, diagnosis, and therapeutic approaches. JACC Heart Fail. 8 (7), 523-536 (2020).
  4. Bakhtiyar, S. S., et al. Survival on the heart transplant waiting list. JAMA Cardiol. 5 (11), 1227-1235 (2020).
  5. Jou, S., et al. Heart transplantation: advances in expanding the donor pool and xenotransplantation. Nat Rev Cardiol. 21 (1), 25-36 (2023).
  6. Higuita, M. L., et al. Novel imaging technologies for accurate assessment of cardiac allograft performance. Curr Transplantat Rep. 10 (3), 100-109 (2023).
  7. Pinnelas, R., Kobashigawa, J. A. Ex vivo normothermic perfusion in heart transplantation: a review of the TransMedics((R)) Organ Care System. Future Cardiol. 18 (1), 5-15 (2022).
  8. Bryner, B. S., Schroder, J. N., Milano, C. A. Heart transplant advances: Ex vivo organ-preservation systems. JTCVS Open. 8, 123-127 (2021).
  9. Pahuja, M., et al. Overview of the FDA's Circulatory System Devices Panel virtual meeting on the TransMedics Organ Care System (OCS) Heart-portable extracorporeal heart perfusion and monitoring system. Am Heart J. 247, 90-99 (2022).
  10. Hamed, A., et al. 19: serum lactate is a highly sensitive and specific predictor of post cardiac transplant outcomes using the organ care system. J Heart Lung Transplant. 28 (2), 71(2009).
  11. Cernic, S., et al. Lactate during ex-situ heart perfusion does not predict the requirement for mechanical circulatory support following donation after circulatory death (DCD) heart transplants. J Heart Lung Transplant. 41 (9), 1294-1302 (2022).
  12. Messer, S. J., et al. Functional assessment and transplantation of the donor heart after circulatory death. J Heart Lung Transplant. 35 (12), 1443-1452 (2016).
  13. Sommer, W., et al. Hemodynamic and functional analysis of human DCD hearts undergoing Normothermic ex vivo perfusion. Thoracic Cardiovascular Surg. 66 (01), 268(2018).
  14. Lewis, J. K., et al. The Grand Challenges of Organ Banking: Proceedings from the first global summit on complex tissue cryopreservation. Cryobiology. 72 (2), 169-182 (2016).
  15. Ribeiro, R. V. P., et al. A pre-clinical porcine model of orthotopic heart transplantation. J Vis Exp. (146), e59197(2019).
  16. Ribeiro, R., et al. Contractility versus metabolic cardiac assessment during ex situ heart perfusion: a pre-clinical transplant study. J Heart Lung Transplant. 38 (4), S240(2019).
  17. Ribeiro, R. V. P., et al. Comparing donor heart assessment strategies during ex situ heart perfusion to better estimate posttransplant cardiac function. Transplantation. 104 (9), 1890-1898 (2020).
  18. Gellner, B., et al. The implementation of physiological afterload during ex situ heart perfusion augments prediction of posttransplant function. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 318 (1), H25-H33 (2020).
  19. Kung, E. O., Taylor, C. A. Development of a physical Windkessel module to re-create in vivo vascular flow impedance for in vitro experiments. Cardiovasc Eng Technol. 2 (1), 2-14 (2011).
  20. Pigot, H., et al. A novel nonlinear afterload for ex vivo heart evaluation: Porcine experimental results. Artif Organs. 46 (9), 1794-1803 (2022).
  21. Hill, A. J., et al. In vitro studies of human hearts. Ann Thorac Surg. 79 (1), 168-177 (2005).
  22. Saito, S., et al. Mitral valve motion assessed by high-speed video camera in isolated swine heart. Eur J Cardiothorac Surg. 30 (4), 584-591 (2006).
  23. Rosenstrauch, D., et al. Ex vivo resuscitation of adult pig hearts. Tex Heart Inst J. 30 (2), 121-127 (2003).
  24. Hatami, S., et al. Normothermic ex situ heart perfusion in working mode: Assessment of cardiac function and metabolism. J Vis Exp. (143), e58430(2019).
  25. Xin, L., et al. A new multi-mode perfusion system for ex vivo heart perfusion study. J Med Syst. 42 (2), 25(2017).
  26. Hatami, S., et al. The position of the heart during normothermic ex situ heart perfusion is an important factor in preservation and recovery of myocardial function. ASAIO J. 67 (11), 1222-1231 (2021).
  27. Abicht, J. M., et al. Large-animal biventricular working heart perfusion system with low priming volume-comparison between in vivo and ex vivo cardiac function. Thorac Cardiovasc Surg. 66 (1), 71-82 (2018).
  28. Schechter, M. A., et al. An isolated working heart system for large animal models. J Vis Exp. (88), e51671(2014).
  29. Alamouti-Fard, E., et al. Normothermic regional perfusion is an emerging cost-effective alternative in donation after circulatory death (DCD) in heart transplantation. Cureus. 14 (6), e26437(2022).
  30. TransMedics, Inc. TransMedics Organ Care System OCS Heart User Guide. , (2021).
  31. Messerli, F. H. Vasodilatory edema: a common side effect of antihypertensive therapy. Curr Cardiol Rep. 4 (6), 479-482 (2002).
  32. Headrick, J. P., et al. Adenosine and its receptors in the heart: regulation, retaliation and adaptation. Biochim Biophys Acta. 1808 (5), 1413-1428 (2011).
  33. Watanabe, M., Okada, T. Langendorff perfusion method as an ex vivo model to evaluate heart function in rats. Methods Mol Biol. 1816, 107-116 (2018).
  34. Isath, A., et al. Ex vivo heart perfusion for cardiac transplantation allowing for prolonged perfusion time and extension of distance traveled for procurement of donor hearts: An initial experience in the United States. Transplant Direct. 9 (3), e1455(2023).
  35. Hatami, S., et al. Myocardial functional decline during prolonged ex situ heart perfusion. Ann Thorac Surg. 108 (2), 499-507 (2019).
  36. Villanueva, J. E., et al. Expanding donor heart utilization through machine perfusion technologies. Curr Transplantat Rep. 9 (4), 219-226 (2022).
  37. Niederberger, P., et al. Heart transplantation with donation after circulatory death: what have we learned from preclinical studies. Circulation: Heart Failure. 12 (4), e005517(2019).
  38. Hassan, O. K. A., Higgins, A. R. The role of multimodality imaging in patients with heart failure with reduced and preserved ejection fraction. Curr Opin Cardiol. 37 (3), 285-293 (2022).
  39. Sandefur, C. C., Jialal, I. Atrial Natriuretic Peptide. StatPearls Publishing. , Treasure Island, FL. (2024).
  40. Buttner, P., et al. Role of NT-proANP and NT-proBNP in patients with atrial fibrillation: Association with atrial fibrillation progression phenotypes. Heart Rhythm. 15 (8), 1132-1137 (2018).
  41. Kohl, P., Hunter, P., Noble, D. Stretch-induced changes in heart rate and rhythm: clinical observations, experiments and mathematical models. Prog Biophys Mol Biol. 71 (1), 91-138 (1999).
  42. Safar, M. E., Lévy, B. I. Resistance vessels in hypertension. Comp Hypertension. , 145-150 (2007).
  43. Belz, G. G. Elastic properties and Windkessel function of the human aorta. Cardiovasc Drugs Ther. 9 (1), 73-83 (1995).
  44. Heward, S. J., Widrich, J. Coronary perfusion pressure. StatPearls Publishing. , Treasure Island, FL. (2019).
  45. Conway, J. Clinical assessment of cardiac output. Eur Heart J. 11, Suppl I 148-150 (1990).
  46. Stonko, D. P., et al. A technical and data analytic approach to pressure-volume loops over numerous cardiac cycles. JVS-Vascular Science. 3, 73-84 (2022).
  47. D'Alessandro, D. A., et al. Hemodynamic and clinical performance of hearts donated after circulatory death. J Am Coll Cardiol. 80 (14), 1314-1326 (2022).
  48. Joseph, S. M., et al. Acute decompensated heart failure: contemporary medical management. Tex Heart Inst J. 36 (6), 510-520 (2009).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Ex Vivo PerfusionCardiac Graft AssessmentLeft Atrial PressurizationPassive AfterloadLangendorff PerfusionWindkessel ChamberHemodynamic MeasurementsLeft Ventricular LoadingGraft Viability MetricsMyocardial Perfusion

Related Articles