מערכת העבודה לב מבודדת למודלים בבעלי חיים גדולים

המטרה הכללית של הליך זה היא למדוד את התפקוד הלבבי של בעלי חיים גדולים במעגל ex vivo. דבר זה מושג תחילה על ידי הרכבת מכשיר הלב הפועל. בשלב השני, הדם נשטף ומוחזר למצבו המקורי באמצעות תמיסת סליין נורמלית, ובשלב הסופי מבוצעת אופטימיזציה של האלקטרוליטים.

הלב מחובר באופן המשחזר פרמטרים המודינמיים in vivo. לבסוף, ניתן להשתמש בקטטר מוליכות (conductance catheter) המוחדר לחדר כדי להשיג מדידות כמותיות של תפקוד החדר. היתרון העיקרי של טכניקה זו על פני שיטות קיימות, כגון שימוש במודלים של בעלי חיים קטנים, הוא שהיא מייצרת נתונים רלוונטיים מבחינה קלינית תוך הימנעות מגורמים immunological משבשים הנצפים בהשתלות בבעלי חיים גדולים.

כדי להרכיב את מכלול ה-langor, התחילו בחיבור מאגר הלב למאגר הדם באמצעות צינורית בקוטר 3/8 אינץ', תוך וידאי ששובב הצינורית עובר דרך משאבת גלילים. לאחר מכן, חברו את מאגר הדם למחמם-חממצנן (heater oxygenator) באמצעות צינורית נוספת בקוטר 3/8 אינץ', ואז חברו את המחמם-חממצנן למחבר Y. חברו את אחד הזרועות של מחבר ה-Y למשאבה הצנטריפוגלית.

לאחר מכן, חברו את משאבת הצנטריפוגה למחבר Y שני כדי ליצור מלכודת בועות ואמצעי להחדרת מתמר הלחץ. חברו קטע של צינור בקוטר 3/8 אינץ' כדי לקבע שסתום המוסטזיס לזרוע הפונה כלפי מעלה. לאחר מכן, חברו קטע של צינור בקוטר 3/8 אינץ' לזרוע הפונה כלפי מטה וחברו את הזרוע השנייה של מחבר ה-Y לכניסה של תא הטעינה המוקדמת (preload chamber).

יש לוודא שצינור זה עובר דרך משאבת הגלגל השנייה. חברו תחילה את קו הטעינה המקדימה (preload line) לחלק המוצא של תא הטעינה המקדימה. קו זה יחובר בהמשך לעליה השמאלית.

חברו את שאר הצינורית בקוטר three eighth inch למוצא של תא זה, ולאחר מכן חברו את מיכל החמצן ומערכת החימום למחמם-חמצנן (heater oxygenator). לבסוף, סגרו באמצעות תפס את הקו העובר ממחבר ה-Y לתא הטעינה המוקדמת (preload chamber), שכן קו זה לא יהיה בשימוש עד שהלב יועבר למצב עבודה. כעת, הפעילו את מערכת החימום של מיכל החמצן, את משאבת הגלגלים, את החיבור בין שני המאגרים ואת המשאבה הצנטריפוגלית, ושטפו את הדם בהתאם להוראות היצרן.

בשלב הבא, השב את תאי הדם האדומים השטופים באמצעות סליין נורמלי (normal saline) לריכוז ההמטוקריט הרצוי. הוסף את הדם המדולל למכשירי ה-langor ובדוק את ההמטוקריט. כוון את מהירויות שתי המשאבות כדי להתחיל את זרימת הדם במערכת, למעט בתא הטעינה המוקדמת (preload chamber).

בדקו את ה-pH והאלקטרוליטים של תערובת הדם וכווננו אותם עד להשגת רמות פיזיולוגיות עבור המין שבו נעשה שימוש, כדי למנוע זרימה מזיקה של סידן בעת הרפרפוזיה. שמרו על רמת הסידן במכשיר ה-languor בתחילה על 0.3 עד 0.5 millimole per liter. לאחר כיול מכשיר ה-languor, הוציאו במהירות לב שנח כראוי ממכל האחסון.

שפכו החוצה כל תמיסת שימור מהחדרים. ייבשו את הרקמה בעזרת נייר סופג ושקלו אותה. לאחר מכן, החזירו את הלב למכל השימור והניחו אותו כך שהאאורטה פונה כלפי מעלה כדי לסייע בשמירה על טמפרטורה מיוקרדיאלית נמוכה.

בשלב הבא, הכניסו קנולה בקוטר 3/8 אינץ' לאורטה ואבטחו אותה באמצעות אזיק פלסטיק. הפחיתו את מהירות משאבת הצנטריפוגה לזרימה איטית וטפטפו דם לאורטה עד שהיא תהיה מלאה ומיונקת לחלוטין. כאשר האורטה מלאה בדם, חברו בזהירות את קנולת האורטה לצינור האורטה ב-L endorf, ורשמו את זמן החיבור.

לאחר מכן, הכניסו את מתמר הלחץ המכולל דרך שסתום ההמוסטזיס אל תוך האורטה הטבעית. התחילו במדידות הלחץ וכווןו את מהירות משאבת הצנטריפוגה עד להשגת לחץ reperfusion הרצוי. עקבו מקרוב אחר הלחץ באורטה, במיוחד במהלך ה-reperfusion הראשוני, והעלו בהדרגה את הטמפרטורה ביחידת החממה עד שהטמפרטורה התוך-מיוקרדיאלית תגיע ל-37 degrees Celsius.

השג דגימת בסיס מזמן אפס ממאגר הדם הוורידי כדי למדוד את ה-pH, האלקטרוליטים ומדדים ביוכימיים אחרים. לאחר מכן, הכנס חיישן טמפרטורה לתוך המחיצה (septum) ונטר את טמפרטורת השריר הלבבי. קח דגימות דם מדי 15 דקות, תוך התאמת הפרמטרים הפיזיולוגיים בהתאם לדרישות הניסוי, והוסף כ-one millimole של סידן לתמיסת הדם מדי חמש דקות.

יש לוודא כי ריכוז הסידן היוני גבוה מ-0.8 millimoles per liter לפני תחילת מצב העבודה. לאחר העברת הלב למצב עבודה, השתמש בתפר פוליפרופילן 000 כדי לבצע תפר שקי (purse string suture) בשיא החוד של החדר השמאלי. לאחר מכן, השתמש במחט gauge 16 כדי לבצע חתך דקירה בתוך תפר השקי.

הכנס את קטטר מדידת המוליכות של נפח הלחץ (pressure volume conductance catheter) אל תוך החתך האפיקלי. בחן את פלט הנתונים כדי לקבוע כמה מקטעי נפח פעילים. אם לא כל המקטעים פעילים, התאם את מיקום הקטטר עד שיהיו; ייתכן שיהיה צורך בסיבוב קל של הקטטר כדי למקסם את מורפולוגיית הלולאה.

לאחר מכן, באמצעות קטטר מכויל כראוי, השג נתוני נפח-לחץ בקו הבסיס למשך 30 שניות לפחות כדי לקבוע את מדדי תפקוד הלב התלויים בנפח. לאחר קבלת מספר מספיק של לולאות, השתמש בתפסית צינור כדי לחסום לאט את צינור ה-preload. לולאות הנפח-לחץ אמורות להתחיל להצטמצם ולהיסחף כלפי מטה ושמאלה.

תהליך זה נקרא walk down. לאחר קבלת נתוני walk down למשך 10 עד 15 שניות, שחרר את תפסית הפיתול (tubing clamp) כדי לאפשר ל-preload להיכנס מחדש לעליה השמאלית ולהשיג מדידות של תפקוד הלב שאינן תלויות בנפח. לבסוף, לחץ על כפתור העצירה כדי להפסיק את איסוף הנתונים לצורך קבלת מדידות חוזרות.

לאחר חמש דקות, חזור על הפרוצדורה. החל משלב החסימה, שינויים בהתנגדות הכלילית עלולים לגרום לתנודות בלחץ הפרפוזיה. וריאציות אלו עשויות להיות מינוריות והדרגתיות ולהתקן עצמן עם הזמן.

עם זאת, במקרים מסוימים, וריאציות אלו עשויות להיות פתאומיות ולדרוש התאמה של הזרימה דרך המשאבה הצנטריפוגלית כדי לשמר את לחץ הרפרופוזיה הרצוי. בניסוי זה, עם ההחדרה הראשונית של קתטר לחץ-נפח ללב חזיר שאוחסן בטמפרטורה של 4 °C למשך שעתיים, הלולאות היו באיכות ירודה עם אזורים מרובים של חפיפה וללא רכיבי מחזור לבבי ניתנים לזיהוי. עם זאת, באמצעות מניפולציה מינימלית של הקתטר בתוך החדר, מורפולוגיית הלולאה השתפרה באופן דרמטי, מה שאפשר קבלת מדידות לאחר אופטימיזציה של מיקום הקתטר.

ייתכן שללולאות שהושגו במעגל ה-ex vivo יהיה מורפולוגיה שונה מזו של הלולאות ה-in vivo, ככל הנראה בשל האוריינטציה השונה של הלב במעגל בהשוואה לבעל חיים השוכב על גבו, וכן בשל היעדר החיבורים האנטומיים המצויים בבעל חיים חי. יתרה מכך, השימוש בחוטי קוצבי לב לסיוע בוויסות קצב הלב מביא זרם חשמלי חיצוני הגורם לפיק (spike) הנראה בחלק הימני התחתון של לולאות ה-ex vivo. עם זאת, כל עוד לולאות אלו עדיין כוללות את מרכיבי המחזור הלבבי, הן עדיין יכולות לספק נתונים הניתנים לפירוש.

לאחר ביצוע פרוצדורה זו, ניתן לבצע שיטות נוספות כגון אלקטרוקרדיוגרפיה ואקו-קרדיוגרפיה כדי לבחון תכונות פיזיות אחרות של הלב, כולל הולכה.