Summary
正常温候性 ex situ 心灌流(NESP)中のドナー心臓の機能評価のための信頼できる非侵襲的アプローチは不足しています。本明細書では、心外エコー検査およびコンダクタンスカテーテル法を用いた心筋性能の ex situ 評価のためのプロトコルについて説明します。
Abstract
心臓移植は、進行性心不全のゴールドスタンダードの治療法であり続けています。しかし、現在の重大な臓器不足により、基準が拡張されたドナー心臓の数が増えています。これらの辺縁移植片は、一次移植片の失敗のリスクが高く、移植前の その場灌 流の恩恵を受ける可能性があります。この技術は、継続的な代謝モニタリングを備えた温酸素化血液灌流を使用した臓器保存の延長を可能にします。現在臨床診療に利用可能な唯一のNESPデバイスは、無負荷の非動作状態で臓器を灌流するため、鼓動する心臓の機能評価はできません。そこで我々は、左心室の前負荷と後負荷を調整した作業モード条件におけるNESPの独自のプラットフォームを開発しました。このプロトコルはブタの心臓に適用されました。心臓の Ex situ 機能評価は、心臓内コンダクタンスカテーテル法と表面心エコー検査で達成されました。実験プロトコルの説明とともに、ここでは、NESP中の圧力-体積ループと心筋パワーの獲得に関連する主な結果、真珠と落とし穴を報告します。血行動態所見と超音波変数との相関関係は、特に移植前のドナー心臓のさらなるリハビリテーションにとって大きな関心事です。このプロトコルは、ドナーハートの評価を改善して、ドナープールを増やし、一次移植片の失敗の発生率を減らすことを目的としています。
Introduction
心臓移植は進行性心不全のゴールドスタンダード治療ですが、現在の臓器不足によって制限されています1。拡張基準(45歳>、心血管危険因子、長期低流量、カテコールアミン作動性ストームに続発する急性左心室機能障害)を持つドナー心臓の数の増加は、一次移植片不全のリスクの増加に割り当てられます2。さらに、制御循環死(DCD)後に提供された心臓は、長期の温虚血に続発する心筋損傷を呈する可能性があります3。したがって、移植前にこれらのドナー心臓のより良い評価が必要であり、特に心臓移植の適格性を評価する必要があります4,5。
正常母性 ex situ 灌流(NESP)は、温かい酸素化された血液を使用して鼓動する心臓を保存します。NESP用の唯一の市販のデバイスは、心臓を非動作状態(ランゲンドルフモード)で保存します。このアプローチは当初、寒冷虚血の重要な4時間期間を超えて移植片の保存を拡大するために適用されました6。この技術の別の大きな利点は、灌流物6中の乳酸濃度に基づく心筋生存率の連続評価を提供することである。しかし、この生化学的評価は、これまで移植後の結果と相関したことはありません。同様に、NESPのランゲンドルフモードは、移植前の心臓の血行動態および機能評価を可能にしません。一部の著者は、移植後の心筋の回復を予測するために、NESP中の心臓内カテーテル法の潜在的な利点を報告しています7。
本レポートは、NESP中のドナーの心臓パフォーマンスを評価するための再現可能な方法論を提供することを目的としています。作業モード灌流を可能にし、心外エコー検査による非侵襲的な機能変数の取得を可能にするために回路を変更しました。負荷に依存しない変数である心筋仕事指数は、圧力-ひずみループを使用して記録されました。心筋内コンダクタンスカテーテル法で得られた心筋仕事と血行動態変数との関係を検討した。
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
本議定書は、動物実験に関する地方倫理委員会および動物福祉に関する機関委員会(APAFIS#30483-2021031811339219 v1、パリ大学サクレー校動物倫理委員会、フランス)によって承認されました。動物は、国立衛生研究所によって開発された実験動物の世話と使用のためのガイドラインと、国立医学研究協会によって開発された実験動物の世話の原則に従って扱われました。
注:外科的処置は、人間に使用されたのと同じ技術を使用して、厳格な無菌下で行われました。実験手順は、大型の白い子豚(45〜60 kg)を含み、全身麻酔下で行われた。
1.動物のコンディショニングと麻酔のプロトコル
- 動物福祉を確保するために、同族体と環境を豊かにして、動物を7日間順応させます。
- 実験プロトコルに含める12時間前に動物に餌を与えないでください。.
- 手順の30分前に、首の筋肉にチレタミンとゾラゼパムの等モル混合物(10 mg / kg)を筋肉内注射して前投薬を行います。.
- 動物が鎮静されたら、耳静脈にカテーテルを挿入し、アトラクリウム(2 mg / kg)の投与と組み合わせたプロポフォール(2 mg / kg)の静脈内ボーラスで全身麻酔を誘発します。.
- 7.5 mmの気管プローブで動物を挿管します。
- 連続心電図、呼気CO2、および酸素濃度計で動物を監視します。
- 吸入イソフルラン(2%)と40%酸素サプリメントを混合して全身麻酔を維持する。
2.心臓の その場 血行動態および心エコー検査の評価
注:血行動態評価はスワンガンツカテーテルで行われ、心臓のベースライン機能評価は経胸壁心エコー検査で行われます。
- セルディンガー法8を使用して、8フレンチ(Fr)シースを腕頭静脈幹に経皮的に挿入します。
- カテーテルを抜いて圧力を0に設定した後、モニタリング画面で肺圧プロファイルが観察されるまで、スワンガンツカテーテルを8Frシースに挿入します。
- バルーンを膨らませながら、Sawn-Gannezカテーテルを肺循環に押し込むことにより、肺動脈閉塞圧を取得します。
- スワンガンツカテーテルの近位線に10 mLの冷(4°C)生理食塩水を注入することにより、熱希釈アプローチを使用して心拍出量を評価します。測定を3回繰り返します。
- 複葉シンプソン法9を使用して左心室駆出率(LVEF)を評価します。
- 大動脈弁と大動脈根を調べて、上行大動脈を介した心臓の その場外灌流を損なう可能性のあるグレード2を超える構造障害または大動脈閉鎖不全症を特定します(図1)。
3.正常熱 放出 灌流(NESP)装置の説明とプライミング
注意: 変更されたNESPモジュールは、ランゲンドルフ灌流と作業モード灌流を交互に実行するために使用されます。簡単に言うと、回路の大動脈ラインをYコネクタ を介して コンプライアンスチャンバーに接続します。小児用酸素供給器と心臓切開リザーバー(モジュールの大動脈コネクタから70〜80 cmの高さ)を追加して、作業モードで約70 mmHgの左心室後負荷を提供します。Yコネクタを使用して別の心臓切開リザーバー(モジュールの大動脈コネクタから7〜10 cmの高さ)をメイン流入ラインに接続し、作業モード中に約10 mmHgの左心房前圧を提供します(図2)。冠状動脈の流れは、肺カニューレに接続された流量センサーで評価されます。遠心ポンプ、膜型酸素供給装置、およびヒータークーラーマシンが回路に接続されています(図2)。ソリューションの説明については、 表 1 を参照してください。
- プライミング溶液で灌流回路をプライミングします(表1)。
- ポンプ出力を1500mL/minに設定します。
- ドナーブタ(1200〜1500mL)から採取した血液を回路に加える。
- ガスミキサーを酸素分圧>250mmHgになるように設定します。
- メンテナンス溶液とアドレナリン溶液(表1)を回路に接続し、初期出力をそれぞれ5 mL / hと0.1 mL / hに設定します。
- 灌流モジュールに心臓を配置する前に、灌流液の温度を室温(RT)に設定します。
- 作業モード中に、2.5 mg / mLの濃度のドブタミンの注射器を接続します(出力は0.04〜0.12 mg / h)。
4.正常温性 ex situ 心臓灌流のための心臓調達と器具
- 心臓調達
- 動物を仰臥位に置き、全身麻酔を維持し続けます。
- 胸骨正中切開術を行い、心膜を開きます。
- 4本のステー縫合糸で心膜を吊り下げます。
- 4-0ポリプロピレン縫合糸を右心房と上行大動脈に配置して、止血帯でカニューレを固定します。
- ヘパリン注入(300UI/kg)と大動脈根の慎重な解離後、採血のために右心房に二段静脈カニューレを挿入し、心筋麻痺注入のために上行大動脈にシングルルーメンカニューレを挿入します。
- 上大静脈と下大静脈をSilastic止血帯で隔離します。
- 静脈カニューレを10,000IUの未分画ヘパリンを含む採血バッグに接続します。
- 子豚の体をトレンデレンブルグの位置に置いて、収集バッグへの血液の排出を改善します。
- 採血が完了したら、上行大動脈をクロスクランプし、大動脈根にデルニド心筋麻痺を注入し(表1)、上行大動脈に圧力がかかっていることを確認します(大動脈逆流はありません)。
- 下大静脈と右肺静脈をそれぞれ開いて左右の心房を降ろし、上大静脈は止血帯で固定されます。
- 心筋麻痺の注入が完了したら、左半接合静脈を4-0ポリプロピレンの2つのステッチで結紮します。
- 左心房後壁と一緒に肺幹の2 cmを維持しながら、心臓の調達に進みます。
- 心房中隔を検査して卵円孔がないことを確認し、必要に応じて4-0ポリプロピレン縫合糸を使用して閉じます。
- NESP以前の心臓の計装
- 心臓を4°Cの生理食塩水に入れ、上行大動脈を肺幹から分離します。大動脈弁と冠状動脈口が損傷していないことを確認します。
- 上行大動脈の遠位部から5 mm下に4本の誓約ステッチ(4-0ポリプロピレン)を挿入し、注入カニューレを大動脈に挿入します。大動脈の周りにホースクランプを締めてカニューレを固定します。
- ドレナージカニューレを肺幹に挿入し、3-0ポリプロピレンランニング縫合糸で固定します。
- 下大静脈と上大静脈を5-0ポリプロピレンランニング縫合糸で閉じます。
- 左心房後壁を4-0ポリプロピレンランニング縫合糸で閉じます。
- 左心房壁の後壁に左通気カニューレを挿入し、止血帯を巻き付けます。
- プリロードカニューレを左心房付属器に挿入し、止血帯を巻き付けます。
5. NESPマシンへの接続と心臓の蘇生
注意: 心臓の計装を行う前に、蘇生に必要な材料が灌流回路の隣にあることを確認してください、特に内部プローブを備えた除細動器と心外膜電極を備えた外部ペースメーカー。圧力ラインが大動脈ラインに接続され、出力センサーが冠状動脈フローラインに配置されていることを確認してください。アフターロードラインと作業モード回路のプリロードラインをクランプする必要があります。
- ポンプ流量を200mL/分に減らします。
- コネクタを消気した後、心臓を大動脈コネクタに接続します。心臓が灌流モジュールに適切に接続され、下心室壁と左右の心房がオペレーターの前にあることを確認してください。大動脈の逆流を防ぐために、上行大動脈をねじることは避けてください。
- 大動脈圧をRTで30mmHgに調整します。
- 蘇生中は、洞調律が回復するまで滑らかな心臓マッサージを行います。
- ポンプ流量を15〜25分以内に50 mL / minのステップでゆっくりと増やし、65 mmHgの大動脈圧を達成します。同時に、灌流液の温度を2〜4°Cのステップで上げて37°Cにします。
- 大動脈圧が65 mmHgになり、灌流液の温度が37 °Cになったら、必要に応じて5 Jで電気ショックを与え、洞調律が回復するまで繰り返します。
- 心外膜電極を右心室後壁に固定し、外部ペースメーカーに接続します。心臓を80BPMでペースアップして、自発的なリズムをオーバードライブします。
- 肺カニューレを冠状動脈フローラインに接続します。
- 灌流液のガスおよび生化学的分析のために動脈および静脈血サンプルを実行します。最初の乳酸濃度を記録し、生化学的障害を修正して次の目的を達成します:グルコース>1 g / L、K + 3.5-5.5 ミリモル/ L、Ca2 + 1.0-1.20ミリモル/ L、pH 7.35-7.45、Na + 135-145ミリモル/ L、およびHCO3-20-24ミリモル/ L。
- ポンプ流量を調整して、平均大動脈圧65〜75 mmHg、冠状動脈流量650〜850 mL / minに達します。
- 15分ごとに動静脈血ガス分析を実行して、乳酸の心筋抽出が有効であることを確認します。静脈乳酸が動脈乳酸よりも高い場合は、維持液を下げて平均大動脈圧を80 mmHgに上げ、15分後に乳酸濃度を確認します。動静脈乳酸クリアランスがまだ損なわれている場合は、冠状動脈流量を>850 mLに増やし、15分後に乳酸濃度を確認します。
6.作業モードの手順
注:乳酸の効率的な動静脈クリアランスは、通常、ランゲンドルフ灌流の開始後30分以内に達成されます。.その後、プリロードカニューレをプリロードリザーバーに接続することで作業モードを開始できます(このラインは、以前はランゲンドルフモードでクランプされていました)。同様に、後負荷ラインは大動脈ラインに接続されています(図2)。後負荷ラインに流量センサーをセットして、心拍出量を測定します。
- プリロードラインを開き、ポンプ流量を調整して、プリロードリザーバーの安定した充填を確保します。この期間中、左心房と左心室は徐々に血液で満たされます。
- 大動脈後負荷ラインを開き、ランゲンドルフ灌流に使用される回路のメインラインをクランプします。アフターロードリザーバーは徐々にいっぱいになります。灌流液を回路のメインリザーバーに戻すオーバーフローラインによってリザーバーの排水を確保します。
- 0.04 mg /分でドブタミンの注入を開始します。.
- 動脈および静脈の血液ガスサンプル分析を実行して、乳酸の心筋抽出がまだ有効であることを確認します。
- 心拍出量が安定したら、心外膜超音波測定とともに侵襲的血行動態評価を実行します。
7. コンダクタンス法による圧力-体積(PV)ループ評価
注意: すべてのキャリブレーション手順は、作業モードで実行する必要があります。
- 左心室へのPVカテーテル留置
- 7 Frピグテールコンダクタンスカテーテルを生理食塩水で洗浄し、ハードウェアインターフェイスに接続します。
- カテーテルを左心房の屋根から挿入されたイントロデューサー8Frシースにそっと押し込み、僧帽弁と位置合わせします。
- カテーテルが僧帽弁を横切ったらすぐに、最適な圧力と体積の信号を考慮して適切な位置を調整します。ノイズが多すぎる場合は、コンダクタンスカテーテルをゆっくりと動かしてループの品質を向上させます。
- PVループカテーテルキャリブレーション
- 圧力校正
- コンダクタンスカテーテルが左心室に適切に配置されたら、ソフトウェアでキャリブレーションインターフェイスを開き、コンダクタンス測定用の取得ソフトウェアを使用して圧力値をキャリブレーションします。
- 録音を開始し、制御インターフェースで0 mmHgの圧力と100 mmHgを選択し、それぞれ5秒間記録します。
- 次に、録音を停止し、圧力校正インターフェースを開きます。対応する信号を圧力レベルに一致させます。
- キャリブレーションが完了したら、信号が侵襲的血圧モニタリングによって得られた値と一致することを確認します。
- ボリュームキャリブレーション
- コンダクタンスキャリブレーション
- コンダクタンス測定用のソフトウェアの制御インターフェースを開きます。
- 次々に録音を開始し、キャリブレーションインターフェイスによって提案された音量を選択します。
- インターフェイスをそれぞれ5秒間録音してから、録音を停止します。
- 取得したデータトレースを使用して、ボリュームキャリブレーションインターフェイスを開きます。
- 対応するトレースを圧力レベルに一致させます。
- 並列ボリュームキャリブレーション
- 周囲の心臓組織は電気を伝導し、全体的な音量信号に寄与します。正確な体積測定(後処理キャリブレーション)のために、この平行体積を削除します。
- このセットアップ(心筋壁)で平行体積を評価するには、10 ccの高張生理食塩水(4%)を左心房ラインに1回注入します。
- 高ナトリウム血症を避けるために手術を繰り返さないでください。
- コンダクタンスキャリブレーション
- 圧力校正
- フィールド補正係数のキャリブレーション
- 超音波測定から得られた一回拍出量を入力します。
注:ファクターアルファは、超音波測定またはコンダクタンスカテーテル法のいずれかによって得られた脳卒中体積の比率を考慮して計算されます。
- 超音波測定から得られた一回拍出量を入力します。
- 太陽光発電データ収集
- コンダクタンス信号との干渉を避けるために、心臓の心外膜ペーシングを停止します。信号が安定したときに定常状態でデータを記録します(図3)
- 一連の10個の連続ループを選択し、解析ソフトウェアを開きます。ソフトウェアは、ストロークワーク、事前募集可能なストロークワーク、最大dP / dt、最小dP / dt、およびタウインデックスを自動的に提供します。
- 収縮末期血圧-体積関係および拡張末期血圧-体積関係を取得するには、予圧閉塞中に信号を記録します。前負荷の減少が有効になるまで、心房灌流線を徐々にクランプします(図4)。次に、クランプをゆっくりと放します。
8.作業状態における心臓の心外エコー検査評価
- 超音波ループの取得
- 心エコー計に接続された3つのEKG心外膜電極を配置します。
- 心臓の周りに滅菌ドレープを適用し、経食道プローブを使用します。
- プローブを左心房の上壁に当て、4室のビューが得られるまで探触子を手動で回転させます(図5)。
- X-planモードを使用して心筋性能評価のための心エコー取得ソフトウェアを起動します。
- 次に、超音波プローブモーターを実行して、3チャンバービューと2チャンバービューを取得します。これらのビューの分析により、左心室駆出率と全体的な縦方向のひずみの測定が可能になります9。
- 心筋仕事指数(MWI)の評価
- 4室、3室、および2室のビューの取得に進み、同時動脈圧を記録します(図6)。
- これらのビューとオープンMWIソフトウェアを使用して、グローバルな縦方向ひずみを評価します。ループ取得中に灌流回路の外部センサーによって検出された侵襲的血圧を使用します。
- 大動脈弁と僧帽弁の正確な開閉タイミングをソフトウェアに手動で通知します。
注:MWIソフトウェアは、グローバルMWI、建設的な作業、無駄な作業、および効果的な作業を自動的に提供します。
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
本発明者らは本明細書において、単心室作業状態におけるNESPプロトコルを、移植前のドナー心臓のランゲンドルフ灌流のために臨床診療において通常使用される修正心臓灌流モジュールを用いて記載する。このカスタムモジュールを用いたNESPの子豚モデルは、2019年に開発されました。灌流回路のほとんどが実験に再利用されたため、回路の変更は軽微でした。モジュールのキャップは、輸送中に心臓を保護するための柔軟で防水性の膜を提供しました。また、無菌環境にとどまっている間、表面心エコー検査を可能にしました。混合血液とプライミング溶液を使用した推奨プライミング量は、臨床診療で約1200〜1500mLです。現在のプロトコルでは、作業モード灌流にはより長いチューブと追加のリザーバーが必要だったため、プライミング容量は高かった(2000 mL)。したがって、そのような考慮事項は、>1500mLの採血のために50kgを超える動物を必要とした。
灌流モジュールにおけるブタの心臓の配置は、作業モード10,11におけるNESPの以前に報告されたモデルと比較して異なっていた。確かに、それらのほとんどは、大動脈によって、採血室の上、垂直位置に吊り下げられた心臓を説明しました。このプロトコルでは、市販のカスタムモジュールを使用し、灌流ボックスに横たわった前側をわずかに傾けた位置に置き、後側をオペレーターに向けるように心臓をセットしました。しかし、Hatamiらは、NESP中の心臓の位置が最適な心筋灌流12の重要な要素であり、吊り下げ位置よりも優れていることを示唆しました。
本プロトコルでは、6匹の動物を用いて、実験的なランゲンドルフモード(LM)を30分間行い、続いて作業モード(WM)灌流を2時間行った。平均大動脈圧(MAP)と心拍出量(CO)を継続的に監視し、30分ごとに記録しました。心拍出力(CPO)は次のように計算した:CO x MAP/451。灌流液中の乳酸濃度の評価は、乳酸の心筋抽出(MEL)がNESP中の心筋生存率の証拠として有効であることを確認するために30分ごとに実施されました。血行動態評価は、WM灌流中にT0、T60、およびT120でできるだけ早く実施されました。NESP中の代謝および血行動態測定を 表2に要約する。
心臓カテーテル検査による血行動態評価を考慮すると,コンダクタンスカテーテルを左心房屋根に通し,僧帽弁を横切り,ピグテールを左心室頂点に装着することで最適なPVループが得られた。コンダクタンスカテーテルの位置は心外エコー検査で確認した(図5)。PVループ信号の品質は、カテーテルの位置と外部ペーシングとの干渉によって変化する可能性があります(図7)。
作業モード灌流中の機能評価
WM灌流中の心エコー検査評価は、この研究で使用されたカスタムセットアップで実行され、左心室駆出率(LVEF)評価、グローバル縦断ひずみ(GLS)、および心筋仕事指数(MWI)を提供しました実験以上の再現性。3つの左心室ビューはすべて、すべての実験の任意の時点で取得されました(図6)。平均LVEF、GLS、MWIはそれぞれ40.8(±11)、-8.00(±2)%、652(±158)mmHg%でした。コンダクタンスカテーテル測定は、WM灌流中に実施した。WM灌流中、平均SW、最大dP/dt、最小dP/dt、収縮末期圧力-体積関係(ESPVR)、タウ、および募集前脳卒中作業(PRSW)は、それぞれ877(±246)mmHg·mL、1463(±385)mmHg/s、-1152(±383)mmHg/s、5.13(±3.16)、79.4(±23)ms、および63.4(±17.5)mmHg·mLであった。WM灌流中のコンダクタンスカテーテルまたは表面心エコー検査のいずれかによって評価された血行動態パラメータは、表 3 および 表4に要約されています。
WM灌流中に、すべての実験(図8A)、ならびに心拍出量(図8B)およびESPVRに関連する他のパラメータ(図8C)において、経時的にMWIの有意な減少が観察された。グローバルMWIは、コンダクタンスカテーテルによって測定された心拍出量と相関していました(r = 0.85、p < 0.001)(図9)。
図1:大動脈弁の胸骨傍経胸壁心エコー検査図。大動脈弁と上行大動脈は、上行大動脈瘤がなく、グレード2を超える重大な大動脈弁閉鎖不全症がないことを確認するためにチェックされます。機能的な左心室駆出率も評価されます。この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図2:単心室作業モード用に変更された臓器ケアシステム回路 。 (A)コンプライアンスチャンバーをアフターロードラインに設定し、血管の弾力性を再現します。Yコネクタを主動脈ラインに設定して、心臓移植片から10 cmの高さでリザーバーを満たし、左心房に13〜15 mmHgの予圧を提供します。別のYコネクタは、大動脈コネクタの前の主動脈ラインに配置されます。(B)Yコネクタの枝の1つを3/8インチのタブに接続し、小児用酸素供給器と70cmの高さのリザーバーを接続して、60mmHgの左心室の後荷重を提供します この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図3:圧力-体積コンダクタンスカテーテルによって提供される安定したコンダクタンス信号。 ソフトウェアに記録された圧力-体積ループの安定した信号は、左心房にセットされた8Frシースを介して左心室に挿入されたカテーテルの中央位置によって提供されます。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図4:予圧リザーバーのプログレッシブクロスクランプ。 プリロードリザーバーと左心房からのチューブの漸進的閉塞の手順は、左心房に注入される体積の減少をもたらす。次に、圧力-体積ループは、収集ソフトウェアで記録されます。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図5:WM中の心臓移植の表面心エコー検査中の経食道エコープローブの位置 。 (A)プローブは左心房壁に配置され、心臓の後面はNESP中にオペレーターに面しています。(B)そのような配置は、左心房、左心室、および僧帽弁の心エコー図ビューを提供する。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図6:NESP中にTEEプローブで得られた左心室図。左心房の後壁に設置した経食道プローブを用いた心外エコー検査では、左心房と左心室の2室ビューを提供します。この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図7:コンダクタンス信号の取得不良の例 。 (A)心室中隔の動きによって信号が乱れる中心位置のないコンダクタンスカテーテル。(B)コンダクタンス信号が外部ペーシングによって乱れます。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図8:WM灌流中の経時的な線形回帰。 (A)心筋仕事指数(MWI、mmHg%)、(B)心拍出量(CO、mL.min-1)、および(C)収縮末期血圧-体積関係(ESPVR)。この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図9:作業モード灌流中のMWIと心拍出量の関係。作業モードでのex situ心灌流中の心筋仕事指数(mmHg%)と心拍出量(mL·min-1)の相関曲線。この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
| プライミングソリューション | メンテナンスソリューション | アドレナリン溶液 | デルニド心筋麻痺 |
| 500 mL NaCl 溶液 | アデノシン60 mg | アドレナリン0.25 mg | 500 mgのリンガー溶液 |
| マグネシウム150mg | 40 mL の NaCl 溶液 | 500 mLのグルコース5% | 10 mL の KCl 10% |
| メチルプレドニゾロン250mgの | (濃度:1.5ミリグラム/ミリリットル) | キシロケーヌ3mL2% | |
| セフォタキシム1g | マンニトール6mL20% | ||
| 6 mLの重炭酸ナトリウム8.4% | |||
| 硫酸マグネシウム7 mL 15% |
表 1: ソリューションの説明。 この表は、このプロトコルで使用されるプライミング、メンテナンス、アドレナリン、およびデルニド心臓麻痺ソリューションの調製に使用される成分の量と濃度を示しています。Del Nido心筋麻痺ソリューションは、低温虚血時に心筋保護とともに心停止を達成するために使用されます。プライミング溶液は、実験プロトコル中に収集された血液とともに灌流装置に注入されます。維持溶液とアドレナリン溶液は、安定した灌流パラメータを維持するために、 ex situ 心臓灌流中に注入されます。
| T0 | T120 | |
| 乳酸濃度(ミリモル/L) | 2.4 (0.97–2.83) | 1.27 (0.36–2.48) |
| 乳酸の心筋抽出(ミリモル/ L) | 0.15 (0.14–0.19) | 0.08 (0.04–0.09) |
| ティッカー | 7.37 ( 7.31–7.45) | 7.41 (7.31–7.47) |
| カリウム | 4.6 ( 4.4–5.1) | 4.9 (4.3–5.5) |
| 収縮期大動脈圧(mmHg) | 132.5 (101.0–142.3) | 101.0 (96.2–109.3) |
| 平均大動脈圧(mmHg) | 97.5 (73.0–106.8) | 77.0 (69.0–85.5) |
| 冠動脈流量(mL/分) | 925 (550–1050) | 700 (550–875) |
| 心電力出力 | 326.5 (116.5–485.5) | 228.0 (185.5–361.0) |
表2:WM灌流中に評価された血行動態および代謝パラメータ。 データは、中央値と四分位範囲で提供されます。
| SW (mmHg·mL) | 最大 dP/dt (mmHg/s) | min dP/dt (mmHg/s) | ESPVR | タウ(ミリ秒) | ティッカー | |
| 意味する | 877 | 1463 | -1152 | 5.13 | 79.4 | 63.4 |
| 中央値 | 816 | 1423 | -1025 | 4.01 | 73.9 | 62.8 |
| 標準偏差 | 246 | 385 | 383 | 3.16 | 23.0 | 17.5 |
| 最低限 | 528 | 778 | -1856 | 2.19 | 52.0 | 40.0 |
| 最大 | 1244 | 2119 | -755 | 13.8 | 134 | 101 |
表3:WM灌流中のコンダクタンスカテーテル法によって得られた平均値および中央値。 略語:ESPVR:収縮末期血圧 - 体積比;PRSW:採用前の脳卒中作業。SW:ストロークワーク。
| 総勘定元数(%) | LVEF (SB) | ティッカー | ティッカー | |
| 意味する | -8.04 | 40.8 | 652 | 936 |
| 中央値 | -8.00 | 37 | 642 | 919 |
| 標準偏差 | 2.03 | 11.0 | 158 | 208 |
| 最低限 | -11.5 | 27 | 389 | 579 |
| 最大 | -5.00 | 59 | 898 | 1268 |
表4:WM灌流中の表面心エコー検査によって得られた平均値と中央値。 略語:GLS:グローバル縦ひずみ;LVEF:左心室駆出率;MWI:心筋仕事指数;MWE:心筋作業効率;GCW:グローバルな建設的な作業。
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
NESPプロトコルでは考慮すべきいくつかの重要なステップがあります。心臓の in situ 予備評価は、特に重大な大動脈弁閉鎖不全症(グレード2以上)を示さないはずの大動脈弁を考慮すると、依然として重要である。そうしないと、冠状動脈灌流障害と心筋虚血のために、ランゲンドルフ期間中に心臓の蘇生が損なわれます。ランゲンドルフ灌流後のWMの開始は困難な操作であり、予圧リザーバーの充填、ポンプ流量、左心房の圧力、および大動脈流出ラインを調整するために少なくとも2人が必要でした。この移行期間は、乳酸に対する代謝効果的な心筋抽出が達成されたら実施した。この期間中、主要な空気塞栓症に関連するポンプの減衰のために灌流回路が停止する可能性があります。安定した2室および3室の視野を得るために左心房壁に超音波プローブを最適に配置することは、心臓の周りに設置された面倒なカニューレと材料によって部分的に妨げられました。心エコーデータは、少なくとも3回の収縮サイクルで、非常に安定した超音波信号で記録する必要がありました。
NESP中の心臓の蘇生は、文献では明示的に報告されていません。.NESP13を開始するための蘇生手順を詳細に説明している研究はごくわずかです。このプロトコルでは、冠状動脈の流れと血液温度をゆっくりと上昇させること(室温から37°C)することにより、進行性再灌流を含む蘇生の最適な技術を実現するために、予備的な蘇生アプローチが開発されました。超音波イメージングの主な課題は、左心房屋根のプローブの最適な位置を見つけることでした。灌流された心臓の位置は、その後壁が術者に面しており、心臓を動かすことなく、そして大動脈弁逆流のリスクなしに表面心エコー検査を行うことを可能にした。回路内の気泡の存在は画像品質を変化させ、この問題は可能な限り回避する必要があります。回路の最適化は、特に後負荷リザーバーからメインリザーバーへの血液ドレナージを考慮して、血液の乱流を減らすために実行されました。左心室へのコンダクタンスカテーテルの非定常位置は、質の悪いPVループ曲線を提供しました。しかし、PVループ信号は、左心房後壁の中央、僧帽弁の中心、左心室の中央部にカテーテルを導入することで大幅に改善される可能性があります。
左心腔の負荷は、 その場 外心エコー検査に不可欠です。乳酸の傾向が安定している間に心拍出量の低下が他の研究で以前に記述されたとしても、実際の単心室作業モード灌流を用いてそのような考察を説明した記事はごくわずかである11。両心室作業モード灌流は、そのようなシステムがさらに複雑で面倒であるため、技術的な理由からこのモデルでは実行されなかった。ただし、LV評価の交絡要因であるLVとRVの相互依存性のために、RVの動作モードの欠如には疑問があります。RV不全は移植後の一般的な合併症であり、高い死亡率に関連しているため、右心室評価の欠如も疑わしい場合があります。カリウム濃度は、血液濾過膜がカスタム回路に含まれていなかったため、灌流液を除去する可能性なしに絶えず増加しました。この灌流モードに関する主な問題は、臓器自体が、その代謝を調節し、心筋代謝によって産生されるすべての代謝産物を除去することができる他の器官から分離されているという事実である。一部の著者は、作業モード14で長期のNESPを提供するための血液濾過システムを含む灌流モデルについて説明しており、灌流の終わりに心筋浮腫が有意に減少し、これは確かに時間の経過に伴う心筋性能の低下に関与しています。
心筋血行動態および心エコー検査のパフォーマンスは、私たちの経験では、作業モード中のNESPで低下し、コンダクタンスカテーテル法によって記録された心臓血行動態も低下しました。これは、灌流を移植前のドナー心臓の保存方法と見なすべきではないことを示唆しています。WM中、生化学的傾向はランゲンドルフモードと比較して異なっていた。WM中の乳酸の心筋抽出は継続的に有効でしたが、血行動態性能は徐々に低下しました。.この発見は、他の研究で以前に観察されたように、乳酸の傾向がWMにおける心筋性能を評価するための関連パラメータではない可能性があることを示唆しています15。
NESP中の心臓の機能評価は、臨床医にとって非常に興味深いものです。侵襲的評価法(PVループ技術)にはいくつかの制限があります。実際、コンダクタンス技術は、心筋自体と共に電気信号を通常誘発する生理学的生物学的環境なしに心臓移植片を単離するため、信頼できる結果を注意深く引き出すために考慮されるべきである16。NESP技術で保存された辺縁移植片を移植するという決定は、現在、乳酸の傾向にのみ基づいています17。このアプローチは、移植前にこの大きな問題を解決するために簡単に適用できると信じています。それは、ドナー心臓の解剖学的(弁膜症、心筋の厚さ)および機能的評価の両方を提供することができる。左心室の心エコー検査は前臨床モデルで達成され、コンダクタンスカテーテルによって評価された心拍出量と有意に相関する負荷に依存しないパラメーターであるMWIを取得することができました。これらの予備的な結果は、作業モードでのNESP中の表面心エコー評価の役割を強調しています。
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
すべての著者は、開示する利益相反はありません。
Acknowledgments
ジョルジュロペスインスティテュート、リシュー、69380、フランス
クラウディア・ラセルダ、ゼネラル・エレクトリック・ヘルスケア、バック、フランス
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 3T Heater Cooler System | Liva Nova, Châtillon, France | IM-00727 A | Extracorporeal Heater Cooler device |
| 4-0 polypropylene suture | Peters, bobigny, France | 20S15B | sutures |
| 5-0 polypropylene suture | Peters, bobigny, France | 20S10B | sutures |
| Adenosine | Efisciens BV, Rotterdam, Netherlands | 9088309 | Drugs for the ex-vivo perfusion |
| Adrenaline | Aguettant, Lyon, France | 600040 | Drugs for the ex-vivo perfusion |
| Atracurium | Pfizer Holding France, Paris, France | 582547 | Drugs for the induction of the anesthesia |
| DeltaStream | Fresenius Medical Care, L’Arbresle, France | MEH2C4024 | Extracorporeal blood pump |
| EKG epicardial electrodes | Cardinal Health LLC, Waukegan, Illinois, USA | 31050522 | EKG detection electrodes |
| External pacemaker | Medtronic Inc. Minneapolis, Minneapolis, USA | 5392 | Pacemaker device |
| Glucose 5% | B.Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany | 3400891780017 | Drugs for the priming solution |
| Heart Perfusion Set, Organ Care System | Transmedics, Andover, MA, USA | Ref#1200 | Normothermic ex-vivo heart perfusion device |
| Intellivue MX550 | Philips Healthcare, Suresnes, France | NA | Permanent monitoring system |
| Istat 1 | Abbott, Chicago, Ill, USA | 714336-03O | Blood Analyzer machine |
| Labchart | AD Instruments Ltd, Paris, France | LabChart v8.1.21 | Pressure Volume loops aquisition software |
| Magnesium | Aguettant, Lyon, France | 564 780-6 | Drugs for the cardioplegia |
| Magnesium Sulfate | Aguettant, Lyon, France | 600111 | Drugs for the cardioplegia |
| Mannitol 20% | Macopharma, Mouvoux, France | 3400891694567.00 | Drugs for the cardioplegia |
| Methylprednisolone | Mylan S.A.S, Saint Priest, France | 400005623 | Drugs for the priming solution |
| Millar Conductance Catheter | AD Instruments Ltd, Paris, France | Ventri-Cath 507 | Pressure Volume loops conductance catheter |
| MWI software | General Electric Healthcare, Chicago, Ill, USA | NA | software used for the Ultrasound echocardiographic machine |
| Orotracheal probe | Smiths medical ASD, Inc., Minneapolis, Minneapolis, USA | 100/199/070 | probe for the intubation during anesthesia |
| Potassium chloride 10% | B.Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany | 3400892691527.00 | Drugs for the cardioplegia |
| Propofol | Zoetis France, Malakoff, France | 8083511 | Drugs for the induction of the anesthesia |
| Quadrox-I small Adult Oxygenator | Getinge, Göteborg, Sweden | BE-HMO 50000 | Extracorporeal blood oxygenator |
| Ringer solution | B.Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany | DKE2323 | Drugs for the cardioplegia |
| Sodium Bicarbonate | Laboratoire Renaudin, itxassou, France | 3701447 | Drugs for the cardioplegia |
| Sodium chloride | Aguettant, Lyon, France | 606726 | Drugs for the priming solution |
| Swan Ganz Catheter | Merit Medical, south jordan, utah, USA | 5041856 | Right pressure and cardiac output probe |
| Tiletamine | Virbac France, Carros, France | 3597132126021.00 | Drugs for the induction of the anesthesia |
| Transesophagus probe (3–8 MHz 6VT) | General Electric Healthcare, Chicago, Ill, USA | NA | Ultrasound echocardiographic transesophagus probe |
| Vivid E95 ultraSound Machine | General Electric Healthcare, Chicago, Ill, USA | NA | Ultrasound echocardiographic machine |
| Xylocaïne 2% | Aspen, Reuil-malmaison, France | 600550 | Drugs for the cardioplegia |
| Zolazepam | Virbac France, Carros, France | 3597132126021.00 | Drugs for the induction of the anesthesia |
References
- Lund, L. H., et al. The registry of the international society for heart and lung transplantation: thirty-second official adult heart transplantation report-2015; focus theme: early graft failure. Journal of Heart and Lung Transplant. 34 (10), 1244-1254 (2015).
- Branger, P., Samuel, U. Annual report 2018 Eurotransplant International Foundation. , Available from: https://www.eurotransplant.org/cms/mediaobject.php?file=ET_Jaarv (2018).
- Guglin, M. How to increase the utilization of donor hearts. Heart Failure Reviews. 20 (1), 95-105 (2015).
- Tuttle-Newhall, J. E. Organ donation and utilization in the United States: 1998-2007. American Journal of Transplantation. 9 (4), 879-893 (2009).
- Dronavalli, V. B., Banner, N. R., Bonser, R. S.
- Reich, H. J., et al. Effects of older donor age and cold ischemic time on long-term outcomes of heart transplantation. Texas Heart Institute Journal. 45, 17-22 (2018).
- Dhital, K. K., et al. Adult heart transplantation with distant procurement and ex-vivo preservation of donor hearts after circulatory death: a case series. The Lancet. 385 (9987), 2585-2591 (2015).
- Garry, B. P., Bivens, H. E.
- Lang, R. M., et al. Recommendations for cardiac chamber quantification by echocardiography in adults: an update from the American Society of Echocardiography and the European Association of Cardiovascular Imaging. Journal of the American Society of Echocardiography. 28 (1), 1-39 (2015).
- White, C. W., et al. Assessment of donor heart viability during ex situ heart perfusion. Canadian Journal of Physiology and Pharmacology. 93 (10), 893-901 (2015).
- Hatami, S., et al. Myocardial functional decline during prolonged ex situ heart perfusion. Annals of Thoracic Surgery. 108 (2), 499-507 (2021).
- 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. American Society of Artificial Internal Organs Journal. 67 (11), 1222-1231 (2021).
- Hatami, S., et al. Normothermic ex situ heart perfusion in working mode: assessment of cardiac function and metabolism. Journal of Visualized Experiments. (143), e58430 (2019).
- Tchouta, L., et al. Twenty-four-hour normothermic perfusion of isolated ex situ hearts using plasma exchange. Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 164 (1), 128-138 (2020).
- Ribeiro, R., et al. Comparing donor heart assessment strategies during ex situ heart perfusion to better estimate posttransplant cardiac function. Transplantation. 104 (9), 1890-1898 (2020).
- Guihaire, J., et al. Are pressure-volume loops relevant for hemodynamic assessment during ex vivo heart perfusion. Journal of Heart and Lung Transplantation. 39 (10), 1165-1166 (2020).
- Hamed, A., et al. Serum lactate is a highly sensitive and specific predictor of post cardiac transplant outcomes using the Organ Care System. Journal of Heart and Lung Transplantation. 28 (2), 71 (2009).
