Summary
Отсутствует надежный неинвазивный подход к функциональной оценке донорского сердца во время нормотермической перфузии сердца ex situ (NESP). Здесь мы описываем протокол оценки ex situ производительности миокарда с использованием эпикардиальной эхокардиографии и метода катетера проводимости.
Abstract
Трансплантация сердца остается золотым стандартом лечения прогрессирующей сердечной недостаточности. Однако нынешняя критическая нехватка органов привела к выделению все большего числа донорских сердец с расширенными критериями. Эти маргинальные трансплантаты связаны с высоким риском первичной недостаточности трансплантата и могут извлечь выгоду из перфузии ex situ перед трансплантацией. Эта технология позволяет обеспечить расширенную сохранность органов с использованием теплой оксигенированной крови с непрерывным метаболическим мониторингом. Единственный аппарат NESP, доступный в настоящее время для клинической практики, перфузирует орган в ненагруженном нерабочем состоянии, что не позволяет проводить функциональную оценку бьющегося сердца. Поэтому мы разработали оригинальную платформу NESP в условиях рабочего режима с регулировкой преднагрузки левого желудочка и перегрузки. Этот протокол применялся в свиных сердцах. Функциональная оценка сердца ex situ была достигнута с помощью внутрисердечной катетеризации проводимости и поверхностной эхокардиографии. Вместе с описанием экспериментального протокола мы здесь сообщаем об основных результатах, а также о жемчужинах и подводных камнях, связанных с приобретением контуров давления-объема и мощности миокарда во время NESP. Корреляции между гемодинамическими данными и ультразвуковыми переменными представляют большой интерес, особенно для дальнейшей реабилитации донорских сердец перед трансплантацией. Этот протокол направлен на улучшение оценки донорских сердец для увеличения донорского пула и снижения частоты первичной недостаточности трансплантата.
Introduction
Трансплантация сердца является золотым стандартом лечения прогрессирующей сердечной недостаточности, но ограничена текущей нехваткой органов1. Растущее число донорских сердец с расширенными критериями (возраст >45 лет, сердечно-сосудистые факторы риска, длительный низкий кровоток, острая дисфункция левого желудочка, вторичная по отношению к катехоламинергическому шторму) выделяются с повышенным риском первичной недостаточности трансплантата2. Кроме того, сердца, пожертвованные после контролируемой смерти кровообращения (DCD), могут быть представлены с повреждением миокарда, вторичным по отношению к длительной теплой ишемии3. Поэтому существует необходимость в лучшей оценке этих донорских сердец перед трансплантацией, особенно для оценки их права на трансплантацию сердца 4,5.
Нормотермическая перфузия ex situ (NESP) сохраняет бьющееся сердце с использованием теплой насыщенной кислородом крови. Единственное коммерчески доступное устройство для NESP сохраняет сердце в нерабочем состоянии (режим Лангендорфа). Этот подход был первоначально применен для расширения сохранения трансплантата за пределы критического 4-часового периода холодной ишемии6. Другим важным преимуществом этой технологии является обеспечение непрерывной оценки жизнеспособности миокарда на основе концентрации лактата в перфусате6. Однако эта биохимическая оценка никогда не коррелировала с результатами после трансплантации на сегодняшний день. Аналогичным образом, режим Лангендорфа для NESP не позволяет проводить гемодинамическую и функциональную оценку сердца до трансплантации. Некоторые авторы сообщили о потенциальной пользе внутрисердечной катетеризации во время NESP для прогнозирования восстановления миокарда после трансплантации7.
Цель настоящего доклада состоит в том, чтобы представить воспроизводимую методологию оценки эффективности донорского сердца во время NESP. Мы модифицировали схему, чтобы обеспечить перфузию рабочего режима и, следовательно, для получения неинвазивных функциональных переменных с эпикардиальной эхокардиографией. Индекс работы миокарда, независимая от нагрузки переменная, регистрировался с помощью петель давления-деформации. Исследованы взаимосвязи между работой миокарда и гемодинамическими переменными, полученными при внутрисердечной проводимости катетеризации.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Настоящий протокол был одобрен местным комитетом по этике экспериментов на животных и Институциональным комитетом по благополучию животных (APAFIS#30483-2021031811339219 v1, Комитет по этике животных Университета Парижа Сакле, Франция). Животные лечились в соответствии с Руководством по уходу и использованию лабораторных животных, разработанным Национальным институтом здравоохранения, и Принципами ухода за лабораторными животными, разработанными Национальным обществом медицинских исследований.
ПРИМЕЧАНИЕ: Хирургические процедуры проводились в условиях строгой стерильности с использованием тех же методов, которые использовались для человека. Экспериментальные процедуры включали крупных белых поросят (45-60 кг) и проводились под общим наркозом.
1. Протокол кондиционирования и анестезии животных
- Дайте животным акклиматизироваться в течение 7 дней, с конгенерами и обогащением окружающей среды, чтобы обеспечить благополучие животных.
- Не кормите животных за 12 ч до их включения в протокол эксперимента.
- Проводят премедикацию за 30 мин до процедуры с внутримышечной инъекцией эквимолярной смеси тилетамина и золазепама (10 мг/кг) в мышцы шеи.
- Как только животное успокоится, вставьте катетер в ушную вену и индуцируйте общую анестезию внутривенным болюсом пропофола (2 мг / кг) в сочетании с введением атракурия (2 мг / кг).
- Интубируйте животное с помощью 7,5 мм оротрахеального зонда.
- Контролируйте животное с помощью непрерывной ЭКГ, выдоха CO2 и оксиметрии.
- Поддерживайте общую анестезию ингаляционным изофлураном (2%), смешанным с 40% кислородной добавкой.
2. In situ гемодинамическая и эхокардиографическая оценка сердца
ПРИМЕЧАНИЕ: Гемодинамическая оценка проводится с помощью катетера Swan Ganz, в то время как базовая функциональная оценка сердца выполняется с помощью трансторакальной эхокардиографии.
- Вставьте чрескожную оболочку из 8 французских (Fr) в брахиоцефальный венозный ствол по методике Зельдингера8.
- После обезвоживания катетера и установки давления 0 вставьте катетер Swan Ganz в оболочку 8 Fr до тех пор, пока на экране мониторинга не будет наблюдаться профиль легочного давления.
- Получите давление окклюзии легочной артерии, протолкнув катетер Пило-Ганца в легочном кровообращении, пока баллон надувается.
- Оценить сердечный выброс с помощью терморазбавления путем инфузии 10 мл холодного (4 °C) физиологического раствора в проксимальной линии катетера Swan Ganz. Повторите измерение три раза.
- Оцените фракцию выброса левого желудочка (LVEF) с помощью биплана Симпсона по методике9.
- Исследуйте аортальный клапан и корень аорты, чтобы выявить любое структурное расстройство или регургитацию аорты выше степени 2, которые могут поставить под угрозу перфузию ex situ сердца через восходящую аорту (рисунок 1).
3. Описание и грунтовка нормотермической перфузионной машины ex situ (NESP)
ПРИМЕЧАНИЕ: Модифицированный модуль NESP используется для альтернативного выполнения перфузии Лангендорфа и перфузии рабочего режима. Вкратце, подключите аортальную линию цепи к камере соответствия через Y-образный разъем. Добавьте детский оксигенатор и резервуар для кардиотомии (высота 70-80 см над аортальным разъемом модуля), чтобы обеспечить постнагрузку левого желудочка примерно 70 мм рт.ст. во время режима работы. Подключите еще один резервуар кардиотомии (высота 7-10 см над аортальным разъемом модуля) к основной приточной линии с помощью Y-образного разъема для обеспечения предварительной нагрузки левого предсердия примерно 10 мм рт.ст. во время режима работы (рисунок 2). Коронарный поток оценивается с помощью датчика потока, подключенного к легочной канюле. К цепи подключены центробежный насос, мембранный оксигенатор и нагреватель-охладитель (рисунок 2). Описания решений приведены в таблице 1.
- Грунтуйте перфузионный контур грунтовочным раствором (табл. 1).
- Установите производительность насоса на 1500 мл/мин.
- Добавьте кровь, полученную от свиньи-донора (1200-1500 мл) в схему.
- Установите газовый смеситель для достижения парциального давления кислорода >250 мм рт.ст.
- Подключите к схеме раствор для технического обслуживания и раствор адреналина (таблица 1) и установите начальную производительность соответственно на уровне 5 мл/ч и 0,1 мл/ч.
- Установите температуру перфусата при комнатной температуре (RT) перед размещением сердца в перфузионном модуле.
- Во время рабочего режима подключают шприц добутамина с концентрацией 2,5 мг/мл (выход в пределах 0,04-0,12 мг/ч).
4. Забор сердца и аппаратура для нормотермической перфузии сердца ex situ
- Закупка сердца
- Поместите животное в положение лежа на спине и продолжайте поддерживать общую анестезию.
- Выполняют срединную стернотомию и открывают перикард.
- Подвешивайте перикард четырьмя стойкими швами.
- Поместите 4-0 полипропиленовых швов на правое предсердие и на восходящую аорту, чтобы закрепить канюляции жгутами.
- После инфузии гепарина (300 UI/кг) и тщательного расслоения корня аорты вводят двухступенчатую венозную канюлю в правое предсердие для забора крови и однопросветную канюлю в восходящую аорту для инфузии кардиоплегии.
- Изолировать верхнюю и нижнюю полую вену силастическими жгутами.
- Подключите венозную канюлю к пакету для сбора крови, содержащему 10 000 МЕ нефракционированного гепарина.
- Поместите тело поросенка в положение Тренделенбурга, чтобы улучшить дренаж крови в собирающий мешок.
- После завершения забора крови перекрестно зажмите восходящую аорту, введите кардиоплегию Дель Нидо в корень аорты (таблица 1) и проверьте, что восходящая аорта находится под давлением (без регургитации аорты).
- Разгрузите правое и левое предсердие, открыв нижнюю полую вену и правую легочную вену соответственно, в то время как верхняя полая вена зажимается жгутом.
- Как только инфузия кардиоплегии завершена, обжаривают левую гемазигосную вену двумя швами 4-0 полипропилена.
- Приступайте к сердечным закупкам, сохраняя 2 см легочного ствола вместе с задней стенкой левого предсердия.
- Убедитесь, что нет патентного овального отверстия, осмотрев межпредсердную перегородку и закройте ее при необходимости с помощью 4-0 полипропиленовых швов.
- Аппаратура сердца перед NESP
- Поместите сердце в физиологический раствор с температурой 4 °C и отделите восходящую аорту от легочного ствола. Убедитесь, что аортальный клапан и коронарная остия не повреждены.
- Вставьте четыре заложенных шва (4-0 полипропилена) на 5 мм ниже дистального отдела восходящей аорты и вставьте инфузионную канюлю в аорту. Зажмите зажим шланга вокруг аорты, чтобы закрепить канюлю.
- Вставьте дренажную канюлю в легочный ствол и закрепите 3-0 полипропиленовым шовом.
- Закройте нижнюю и верхнюю полую вену 5-0 полипропиленовыми ходовыми швами.
- Закройте заднюю стенку левого предсердия скользящим швом 4-0 полипропилена.
- Вставьте левую вентиляционную канюлю через заднюю стенку стенки левого предсердия и зажгите жгут вокруг.
- Вставьте канюлю предварительной загрузки в придаток левого предсердия и зажмите жгут вокруг.
5. Подключение к аппарату NESP и реанимация сердца
ПРИМЕЧАНИЕ: Перед приборами сердца убедитесь, что материалы, необходимые для реанимации, доступны рядом с перфузионным контуром, особенно дефибриллятор с внутренними зондами и внешний кардиостимулятор с эпикардиальными электродами. Убедитесь, что напорная линия подключена к линии аорты, а выходной датчик размещен на линии коронарного потока. Линия догрузки должна быть зажата, как и линия предварительной нагрузки цепи рабочего режима.
- Уменьшите расход насоса до 200 мл/мин.
- Подключите сердце к аортальному разъему после обезвоживания разъема. Убедитесь, что сердце надлежащим образом подключено к перфузионному модулю так, чтобы нижние стенки желудочков и левое и правое предсердие находились перед оператором. Избегайте скручивания восходящей аорты, чтобы предотвратить регургитацию аорты.
- Отрегулируйте аортальное давление до 30 мм рт.ст. при РТ.
- Во время реанимации выполняйте плавный массаж сердца до восстановления синусового ритма.
- Медленно увеличивайте расход насоса в течение 15-25 мин с шагом 50 мл/мин для достижения аортального давления 65 мм рт.ст. При этом увеличивают температуру перфузата с шагом 2-4 °C до 37 °C.
- Как только аортальное давление достигнет 65 мм рт.ст., а температура перфузата - 37 ° C, подайте электрический удар при 5 Дж, если это необходимо, и повторяйте до тех пор, пока синусовый ритм не восстановится.
- Закрепите эпикардиальный электрод на задней стенке правого желудочка и подключите к внешнему кардиостимулятору. Темп сердца при 80 BPM, чтобы перегрузить спонтанный ритм.
- Подключите легочную канюлю к линии коронарного потока.
- Выполните образцы артериальной и венозной крови для газового и биохимического анализа перфузата. Регистрируют начальную концентрацию лактата и корректируют биохимические нарушения для достижения следующих целей: глюкоза >1 г/л, K+ 3,5-5,5 ммоль/л, Ca2+ 1,0-1,20 ммоль/л, рН 7,35-7,45, Na+ 135-145 ммоль/л и HCO3-20-24 ммоль/л.
- Отрегулируйте расход насоса для достижения среднего аортального давления 65-75 мм рт.ст. и коронарного потока 650-850 мл/мин.
- Выполняйте анализ газов артериальной крови каждые 15 минут, чтобы убедиться, что экстракция лактата миокардом эффективна. Если венозный лактат выше артериального лактата, то увеличивают среднее аортальное давление до 80 мм рт.ст., уменьшая поддерживающий раствор, и проверяют концентрацию лактата через 15 мин. Если клиренс артериовенозного лактата все же нарушен, то увеличьте коронарный поток до >850 мл и проверьте концентрацию лактата через 15 мин.
6. Процедура режима работы
ПРИМЕЧАНИЕ: Эффективный артериовенозный клиренс лактата обычно достигается в течение 30 мин после начала перфузии Лангендорфа. Рабочий режим затем может быть инициирован путем подключения канюли предварительной нагрузки к резервуару предварительной нагрузки (эта линия ранее была зажата во время режима Лангендорфа). Аналогично линия послегрузки соединена с линией аорты (рисунок 2). Установите датчик потока на линии послегрузки для измерения сердечного выброса.
- Откройте линию предварительной загрузки и отрегулируйте расход насоса, чтобы обеспечить стабильное заполнение резервуара предварительной нагрузки. В этот период левое предсердие и левый желудочек постепенно наполняются кровью.
- Откройте линию аортальной догрузки и зажмите основную линию цепи, используемой для перфузии Лангендорфа. Резервуар послегрузки постепенно заполняется. Обеспечьте дренаж резервуара линией перелива, которая возвращает перфусат обратно в основной резервуар контура.
- Начинают инфузию добутамина со скоростью 0,04 мг/мин.
- Выполните анализ образцов газов артериальной и венозной крови, чтобы убедиться, что экстракция лактата миокарда по-прежнему эффективна.
- Как только сердечный выброс стабилен, выполните инвазивную гемодинамическую оценку вместе с эпикардиальными ультразвуковыми измерениями.
7. Оценка контура давления-объема (PV) методом проводимости
ПРИМЕЧАНИЕ: Все этапы калибровки должны выполняться в рабочем режиме.
- Установка фотоэлектрического катетера в левый желудочек
- Очистите катетер проводимости косички 7 Fr физиологическим раствором и подключите его к аппаратному интерфейсу.
- Осторожно протолкните катетер в интродуктор 8 Fr оболочку, предварительно вставленную через крышу левого предсердия, чтобы она была выровнена с митральным клапаном.
- Как только катетер пересечет митральный клапан, отрегулируйте соответствующее положение, учитывая оптимальное давление и объемные сигналы. Если шума слишком много, осторожно переместите катетер проводимости, чтобы улучшить качество петель.
- Калибровка катетера с фотоэлектрическим контуром
- Калибровка давления
- Как только катетер проводимости будет соответствующим образом расположен в левом желудочке, откройте интерфейс калибровки на программном обеспечении и откалибруйте значение давления с помощью программного обеспечения для сбора данных для измерения проводимости.
- Начните запись, выберите давление 0 мм рт.ст. и 100 мм рт.ст. на интерфейсе управления и записывайте в течение 5 с каждый.
- Затем остановите запись и откройте интерфейс калибровки давления. Сопоставьте соответствующий сигнал с уровнем давления.
- После калибровки убедитесь, что сигнал соответствует значениям, полученным при инвазивном мониторинге артериального давления.
- Калибровка объема
- Калибровка проводимости
- Откройте интерфейс управления в программном обеспечении для измерения проводимости.
- Начните запись, один за другим выберите объемы, предложенные интерфейсом калибровки.
- Позвольте интерфейсу записывать в течение 5 с каждый, затем остановите запись.
- Используйте полученные данные-трассировку и откройте интерфейс калибровки объема.
- Сопоставьте соответствующую трассировку с уровнем давления.
- Параллельная калибровка объема
- Окружающая сердечная ткань проводит электричество и способствует общему объемному сигналу. Удалите этот параллельный объем для точного измерения объема (калибровка после обработки).
- Чтобы оценить параллельный объем в этой установке (стенка миокарда), введите 10 куб. см гипертонического физиологического раствора (4%) в линию левого предсердия один раз.
- Не повторяйте операцию во избежание гипернатриемии.
- Калибровка проводимости
- Калибровка давления
- Калибровка поправочного коэффициента поля
- Введите значение объема штриха, полученное в результате ультразвуковых измерений.
ПРИМЕЧАНИЕ: Коэффициент альфа будет рассчитываться с учетом соотношения ударных объемов, полученных либо ультразвуковыми измерениями, либо катетеризацией проводимости.
- Введите значение объема штриха, полученное в результате ультразвуковых измерений.
- Сбор фотоэлектрических данных
- Остановите эпикардиальную стимуляцию сердца, чтобы избежать помех сигналу проводимости. Запись данных в установившемся состоянии при стабилизации сигнала (рисунок 3)
- Выберите серию из 10 последовательных циклов и откройте программное обеспечение для анализа. Программное обеспечение автоматически обеспечит работу с инсультом, предварительно рекрутируемую работу инсульта, максимальную dP / dt, минимальную dP / dt и тау-индекс.
- Чтобы получить отношение конечное систолическое давление-объем и отношение конец-диастолическое давление-объем, запишите сигнал во время окклюзии преднагрузки. Постепенно зажимайте линию перфузии предсердий до тех пор, пока не будет эффективным снижение преднатяга (рисунок 4). Затем медленно отпустите зажим.
8. Эпикардиальная эхокардиографическая оценка сердца в рабочем состоянии
- Приобретение ультразвуковых петель
- Поместите три эпикардиальных электрода ЭКГ, подключенных к аппарату эхокардиограммы.
- Нанесите стерильную драпировку вокруг сердца и используйте зонд чреспищевода.
- Приложите зонд к верхней стенке левого предсердия и вручную вращайте преобразователь до получения четырехкамерного вида (рисунок 5).
- Запустите программное обеспечение эхокардиографического сбора для оценки работоспособности миокарда в режиме X-plan.
- Затем запустите двигатель ультразвукового зонда для получения трех- и двухкамерных видов. Анализ этих видов позволяет измерить фракцию выброса левого желудочка и глобальную продольную деформацию9.
- Оценка индекса работы миокарда (MWI)
- Приступайте к приобретению четырех-, трех- и двухкамерных видов и регистрируйте одновременное артериальное давление (рисунок 6).
- Оцените глобальную продольную деформацию, используя эти представления и открытое программное обеспечение MWI. Используйте инвазивное артериальное давление, обнаруженное внешним датчиком на перфузионном контуре во время захвата петли.
- Вручную уведомлять программное обеспечение о точном времени открытия и закрытия аортального и митрального клапанов.
ПРИМЕЧАНИЕ: Программное обеспечение MWI автоматически обеспечит глобальный MWI, конструктивную работу, напрасную работу и эффективную работу.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Здесь мы описали протокол NESP в моновентрикулярном рабочем состоянии, используя модифицированный модуль перфузии сердца, обычно используемый в клинической практике для перфузии донорского сердца Лангендорфа перед трансплантацией. Эта модель поросенка NESP с использованием настоящего пользовательского модуля была разработана в 2019 году. Модификации схемы были незначительными, так как большая часть перфузионной цепи была повторно использована для экспериментов. Колпачок модуля обеспечивал гибкую и водонепроницаемую мембрану для защиты сердца во время транспортировки. Это также позволило поверхностную эхокардиографию, пока она оставалась в стерильной среде. Рекомендуемый объем прайминга со смешанной кровью и грунтующим раствором в клинической практике составляет около 1200-1500 мл. В настоящем протоколе объем грунтовки был выше (2000 мл), поскольку для перфузии рабочего режима требовались более длинные трубки и дополнительные резервуары. Поэтому для таких соображений животным требовалось более 50 кг для забора крови >1500 мл.
Размещение сердца свиньи в перфузионном модуле отличалось по сравнению с ранее сообщенными моделями NESP в рабочем режиме 10,11. Действительно, большинство из них описали сердца, подвешенные аортой, над камерой сбора крови, в вертикальном положении. В этом протоколе мы использовали коммерчески настроенный модуль и установили сердце с передней стороны, уложенной в перфузионной коробке, в слегка наклоненном положении, а задняя сторона обращена к оператору. Тем не менее, Hatami et al. предположили, что положение сердца во время NESP было важным фактором для оптимальной перфузии миокарда12 и было бы лучше, чем положение подвешивания.
В настоящем протоколе использовались шесть животных для выполнения экспериментального режима Лангендорфа (LM) в течение 30 минут с последующей перфузией в рабочем режиме (WM) в течение 2 ч. Среднее аортальное давление (MAP) и сердечный выброс (CO) непрерывно контролировались и регистрировались каждые 30 минут. Выходная мощность сердца (CPO) была рассчитана следующим образом: CO x MAP/451. Оценку концентрации лактата в перфусате проводили каждые 30 мин, чтобы убедиться, что экстракция лактата миокарда (MEL) была эффективной в качестве доказательства жизнеспособности миокарда во время NESP. Гемодинамическая оценка проводилась в кратчайшие сроки при Т0, Т60 и Т120 во время перфузии ВМ. Метаболические и гемодинамические измерения во время NESP обобщены в таблице 2.
Учитывая гемодинамическую оценку методом катетеризации сердца, оптимальные фотоэлектрические петли были достигнуты с помощью проводящего катетера, помещенного через левую крышу предсердий, затем пересекающего митральный клапан, с косичкой, помещенной в вершину левого желудочка. Положение проводящего катетера проверяли с помощью эпикардиальной эхокардиографии (рисунок 5). Качество сигнала фотоэлектрической петли может изменяться в зависимости от положения катетера и помех внешнему темпу (рисунок 7).
Функциональная оценка при перфузии рабочего режима
Эхокардиографическая оценка во время перфузии WM проводилась в пользовательской установке, используемой в этом исследовании, и обеспечивала оценку фракции выброса левого желудочка (LVEF), глобальной продольной деформации (GLS) и индекса работы миокарда (MWI) с воспроизводимостью в экспериментах. Все три вида левого желудочка были получены в любой момент времени во всех экспериментах (рисунок 6). Средние значения LVEF, GLS и MWI составили 40,8 (± 11)%, -8,00 (± 2)% и 652 (± 158) мм рт.ст. соответственно. Измерения проводимости катетера проводились во время перфузии WM. Среднее значение SW, максимальное количество дП/дт, минимальное дП/дт, отношение конечного систолического давления к объему (ESPVR), тау и предрекрубируемая ударная работа (PRSW) составляли соответственно 877 (± 246) мм рт.ст.·мл, 1463 (± 385) мм рт.ст./с, -1152 (± 383) мм рт.ст./с, 5,13 (± 3,16), 79,4 (± 23) мс и 63,4 (± 17,5) мм рт.ст./мл во время перфузии ВМ. Гемодинамические параметры, оцениваемые либо с помощью катетера проводимости, либо с помощью поверхностной эхокардиографии при перфузии ВМ, обобщены в таблицах 3 и 4.
Значительное снижение MWI наблюдалось во время перфузии WM с течением времени во всех экспериментах (рисунок 8A), а также сердечного выброса (рисунок 8B) и других параметров, связанных с ESPVR (рисунок 8C). Глобальный MWI коррелировал с сердечным выбросом, измеренным катетером проводимости (r = 0,85, p < 0,001) (рисунок 9).
Рисунок 1: Парастернальная трансторакальная эхокардиография вида аортального клапана. Аортальный клапан и восходящая аорта проверяются, чтобы убедиться, что нет восходящей аневризмы аорты и нет значительной регургитации аорты выше степени 2. Также оценивается функциональная фракция выброса левого желудочка. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 2: Модифицированная схема системы ухода за органами для моновентрикулярного режима работы. (А) На линии послегрузки устанавливается камера соответствия для воспроизведения эластичности сосудов. Y-образный соединитель устанавливается в главной артериальной линии для заполнения резервуара на высоте 10 см над сердечным трансплантатом, чтобы обеспечить предварительную нагрузку на левое предсердие при 13-15 мм рт.ст. Еще один Y-образный соединитель размещается на главной артериальной линии перед аортальным соединителем. (B) Одна из ветвей Y-образного разъема соединена с 3/8-дюймовой трубкой, соединяющей детский оксигенатор и резервуар на высоте 70 см, чтобы обеспечить перегрузку левого желудочка 60 мм рт.ст . Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 3: Стабильный сигнал проводимости, обеспечиваемый катетером проводимости давление-объем. Стабильный сигнал напорно-объемных петель, записанных в программном обеспечении, обеспечивается центральным положением катетера, вставленного в левый желудочек через оболочку 8 Fr в левое предсердие. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 4: Прогрессивное поперечное зажим резервуара преднатяга. Процедура прогрессирующей окклюзии трубки из преднагрузочного резервуара и левого предсердия обеспечивает уменьшение объема, вводимого в левое предсердие. Затем контуры давления-объема записываются с помощью программного обеспечения для сбора. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 5: Положение эхографического зонда чреспищевода во время поверхностной эхокардиографической оценки сердечного трансплантата во время WM. (A) Зонд помещается на стенку левого предсердия, в то время как задняя поверхность сердца обращена к оператору во время NESP. (B) Такое размещение обеспечивает эхокардиографический вид левого предсердия, левого желудочка и митрального клапана. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 6: Виды левого желудочка, полученные с помощью зонда TEE во время NESP. Эпикардиальная эхокардиография с использованием зонда чреспищевода, установленного на задней стенке левого предсердия, обеспечивает двухкамерный вид левого предсердия и левого желудочка. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 7: Примеры получения сигнала плохой проводимости. (А) Нецентральный расположенный проводящий катетер с сигналом, нарушенным движениями желудочковой перегородки. (B) Сигнал проводимости, нарушенный внешним темпом. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 8: Линейная регрессия во времени во время перфузии WM. (A) Индекс работы миокарда (MWI, мм рт.ст.%), (B) сердечный выброс (CO, mL.min-1) и (C) отношение конечного систолического давления к объему (ESPVR). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 9: Связь между MWI и сердечным выбросом во время перфузии рабочего режима. Кривая корреляции между индексом работы миокарда (мм рт.ст.%) и сердечным выбросом (мл·мин-1) при перфузии сердца ex situ в рабочем режиме. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
| Грунтовочное решение | Решение для технического обслуживания | Адреналиновый раствор | Кардиоплегия Дель Нидо |
| 500 мл раствора NaCl | 60 мг аденозина | 0,25 мг адреналина | 500 мг раствора Рингера |
| 150 мг магния | 40 мл раствора NaCl | 500 мл глюкозы 5% | 10 мл KCl 10% |
| 250 мг метилпреднизолона | (концентрация: 1,5 мг/мл) | 3 мл ксилокаина 2% | |
| 1 г цефотаксима | 6 мл маннитола 20% | ||
| 6 мл бикарбоната натрия 8,4% | |||
| 7 мл сульфата магния 15% |
Таблица 1: Описания решений. В таблице приведены объемы и концентрации компонентов, используемых для приготовления растворов для прайминга, поддержания, адреналина и кардиоплегии Дель Нидо, используемых в этом протоколе. Раствор кардиоплегии Дель Нидо используется для достижения остановки сердца вместе с защитой миокарда во время холодного ишемического времени. Прайминговый раствор вводят в перфузионную машину вместе с кровью, собранной во время экспериментального протокола. Поддерживающий раствор и раствор адреналина вводят во время перфузии сердца ex situ для поддержания стабильных параметров перфузии.
| Т0 | Т120 | |
| Концентрация лактата (ммоль/л) | 2.4 (0.97–2.83) | 1.27 (0.36–2.48) |
| Экстракция лактата миокарда (ммоль/л) | 0.15 (0.14–0.19) | 0.08 (0.04–0.09) |
| рН | 7.37 ( 7.31–7.45) | 7.41 (7.31–7.47) |
| Калий (ммоль/л) | 4.6 ( 4.4–5.1) | 4.9 (4.3–5.5) |
| Систолическое аортальное давление (мм рт.ст.) | 132.5 (101.0–142.3) | 101.0 (96.2–109.3) |
| Среднее аортальное давление (мм рт.ст.) | 97.5 (73.0–106.8) | 77.0 (69.0–85.5) |
| Коронарный поток (мл/мин) | 925 (550–1050) | 700 (550–875) |
| Сердечная выходная мощность | 326.5 (116.5–485.5) | 228.0 (185.5–361.0) |
Таблица 2: Гемодинамические и метаболические параметры, оцениваемые при перфузии ВМ. Данные предоставляются с медианным и межквартильным диапазоном.
| SW (мм рт.ст.·мл) | максимальный дП/дт (мм рт.ст./с) | мин дП/дт (мм рт.ст./с) | ЭСПВР | Тау (мс) | ПРСВ | |
| Значить | 877 | 1463 | -1152 | 5.13 | 79.4 | 63.4 |
| Медиана | 816 | 1423 | -1025 | 4.01 | 73.9 | 62.8 |
| Стандартное отклонение | 246 | 385 | 383 | 3.16 | 23.0 | 17.5 |
| Минимум | 528 | 778 | -1856 | 2.19 | 52.0 | 40.0 |
| Максимум | 1244 | 2119 | -755 | 13.8 | 134 | 101 |
Таблица 3: Среднее и медианное значения, полученные методом катетера проводимости при перфузии WM. Сокращения: ESPVR: конечно-систолическое отношение давления к объему; PRSW: предварительно набираемая инсультная работа; SW: ударная работа.
| GLS (%) | LVEF (SB) | MWI | ГКО | |
| Значить | -8.04 | 40.8 | 652 | 936 |
| Медиана | -8.00 | 37 | 642 | 919 |
| Стандартное отклонение | 2.03 | 11.0 | 158 | 208 |
| Минимум | -11.5 | 27 | 389 | 579 |
| Максимум | -5.00 | 59 | 898 | 1268 |
Таблица 4: Средние и медианные значения, полученные методом поверхностной эхокардиографии при перфузии WM. Сокращения: GLS: глобальная продольная деформация; LVEF: фракция выброса левого желудочка; MWI: индекс работы миокарда; MWE: эффективность работы миокарда; GCW: глобальная конструктивная работа.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Есть несколько критических шагов, которые следует учитывать в протоколе NESP. Предварительная оценка сердца in situ оставалась важной, особенно учитывая аортальный клапан, который не должен присутствовать со значительной аортальной регургитацией (степень 2 и более); в противном случае реанимация сердца будет скомпрометирована в период Лангендорфа из-за нарушения коронарной перфузии и ишемии миокарда. Инициирование WM после перфузии Лангендорфа было сложным маневром, требующим по крайней мере двух человек для регулирования заполнения резервуара предварительной нагрузки, потока насоса, давления в левом предсердии и линии оттока аорты. Этот переходный период был выполнен после достижения метаболической эффективной экстракции миокарда лактата. В течение этого периода перфузионный контур может остановиться из-за обезвреживания насоса, связанного с серьезной воздушной эмболией. Оптимальное размещение ультразвукового зонда на стенке левого предсердия для получения устойчивых двух- и трехкамерных видов было частично нарушено громоздкими канюлями и материалами, установленными вокруг сердца. Эхокардиографические данные должны были быть записаны с очень устойчивым ультразвуковым сигналом, по крайней мере, с тремя циклами сокращения.
Реанимация сердца во время NESP явно не сообщается в литературе. Лишь немногие исследования подробно описывают реанимационную процедуру для инициирования NESP13. В этом протоколе были разработаны предварительные подходы к реанимации для достижения оптимальной методики реанимации, включая прогрессирующую реперфузию, путем медленного увеличения коронарного кровотока и температуры крови (от комнатной температуры до 37 °C). Основной проблемой для ультразвуковой визуализации было нахождение оптимального местоположения зонда на крыше левого предсердия. Положение перфузированного сердца, с его задней стенкой лицом к оператору, позволяло выполнять поверхностную эхокардиографию без перемещения сердца и без риска регургитации аортального клапана. Наличие пузырьков в цепи изменяет качество изображения, и этой проблемы нужно максимально избегать. Проведена оптимизация контура для снижения турбулентности крови, особенно с учетом дренажа крови из резервуара после нагрузки в основной резервуар. Неустойчивое положение проводящего катетера в левом желудочке обеспечивало низкое качество кривых фотоэлектрической петли. Однако сигнал фотоэлектрической петли может быть значительно улучшен путем введения катетера в центр задней стенки левого предсердия, через центр митрального клапана и расположенного в средней части левого желудочка.
Загрузка левой полости сердца необходима для эхокардиографической оценки ex situ . Даже если снижение сердечного выброса было ранее описано в других исследованиях, в то время как тенденция лактата оставалась стабильной, только в нескольких статьях описано такое рассмотрение с использованием реальной перфузии моновентрикулярного рабочего режима11. Перфузия в бивентрикулярном рабочем режиме не выполнялась в данной модели по техническим причинам, поскольку такая система еще более сложная и громоздкая. Тем не менее, отсутствие режима работы для RV сомнительно из-за взаимозависимости LV и RV, что является мешающим фактором при оценке LV. Отсутствие оценки правого желудочка также может быть сомнительным, поскольку недостаточность RV является распространенным осложнением после трансплантации, связанным с высокой смертностью. Концентрация калия в перфусате постоянно увеличивалась без возможности его очистки, потому что в наш пользовательский цикл не была включена фильтрационная мембрана крови. Основной проблемой, касающейся этого режима перфузии, является тот факт, что сам орган изолирован от других органов, которые могли бы регулировать его метаболизм и очищать все метаболиты, вырабатываемые метаболизмом миокарда. Некоторые авторы описали перфузионную модель, которая включала систему гемофильтрации для обеспечения длительного NESP в рабочем режиме14 со значительным уменьшением отека миокарда в конце перфузии, что, безусловно, участвует в снижении показателей миокарда с течением времени.
Гемодинамические и эхокардиографические показатели миокарда снижались при NESP во время рабочего режима по нашему опыту, а также гемодинамика сердца, регистрируемая катетеризацией проводимости. Это говорит о том, что перфузию не следует рассматривать как консервирующий метод для донорских сердец перед трансплантацией. Во время WM тенденции биохимии отличались от режима Лангендорфа. Экстракция лактата миокардом во время ВМ была непрерывно эффективной, в то время как гемодинамические показатели постепенно снижались. Этот вывод говорит о том, что лактатный тренд может не быть релевантным параметром для оценки эффективности миокарда при ВМ, как это наблюдалось ранее в других исследованиях15.
Функциональная оценка сердца во время NESP будет представлять большой интерес для клиницистов. Инвазивные методы оценки (метод PV-петли) имеют несколько ограничений. Действительно, технику проводимости следует рассматривать, чтобы тщательно получать надежные результаты, из-за изоляции сердечного трансплантата без физиологической биологической среды, которая обычно индуцирует электрический сигнал вместе с самим миокардом16. Решение о пересадке маргинальных трансплантатов, сохраненных с помощью технологии NESP, в настоящее время основано только на тенденциях лактата17. Мы верим, что этот подход может быть легко применен для решения этой серьезной проблемы до трансплантации. Он может обеспечить как анатомические (заболевания клапанов, толщина миокарда), так и функциональные оценки донорского сердца. Эхокардиографическая оценка левого желудочка была достигнута в доклинической модели и позволила получить MWI, независимый от нагрузки параметр, который был достоверно коррелирован с сердечным выбросом, оцениваемым катетером проводимости. Эти предварительные результаты подчеркивают роль поверхностной эхокардиографической оценки во время NESP в рабочем режиме.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
У всех авторов нет конфликта интересов для раскрытия.
Acknowledgments
Институт Жоржа Лопеса, Лисье, 69380, Франция
Клаудия Ласерда, General Electric Healthcare, Бук, Франция
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).
