Summary
Falta un enfoque no invasivo fiable para la evaluación funcional del corazón del donante durante la perfusión cardíaca ex situ normotérmica (NESP). A continuación se describe un protocolo para la evaluación ex situ del rendimiento miocárdico utilizando el método de ecocardiografía epicárdica y catéter de conductancia.
Abstract
El trasplante de corazón sigue siendo el tratamiento estándar de oro para la insuficiencia cardíaca avanzada. Sin embargo, la actual escasez crítica de órganos ha resultado en la asignación de un número creciente de corazones de donantes con criterios extendidos. Estos injertos marginales se asocian con un alto riesgo de fracaso primario del injerto y pueden beneficiarse de la perfusión ex situ antes del trasplante. Esta tecnología permite la preservación extendida de órganos utilizando perfusión de sangre oxigenada caliente con monitoreo metabólico continuo. El único dispositivo NESP actualmente disponible para la práctica clínica perfunde el órgano en un estado descargado que no funciona, lo que no permite la evaluación funcional del corazón latiendo. Por lo tanto, desarrollamos una plataforma original de NESP en condiciones de modo de trabajo con ajuste de precarga y poscarga del ventrículo izquierdo. Este protocolo se aplicó en corazones porcinos. La evaluación funcional ex situ del corazón se logró con cateterismo de conductancia intracardíaca y ecocardiografía de superficie. Junto con una descripción del protocolo experimental, aquí informamos los principales resultados, así como las perlas y trampas asociadas con la adquisición de asas presión-volumen y potencia miocárdica durante NESP. Las correlaciones entre los hallazgos hemodinámicos y las variables ecográficas son de gran interés, especialmente para la rehabilitación adicional de los corazones de los donantes antes del trasplante. Este protocolo tiene como objetivo mejorar la evaluación de los corazones de los donantes para aumentar el grupo de donantes y reducir la incidencia de fracaso primario del injerto.
Introduction
El trasplante de corazón es el tratamiento estándar de oro para la insuficiencia cardíaca avanzada, pero está limitado por la escasez actual de órganos1. Un número creciente de corazones de donantes con criterios extendidos (edad >45 años, factores de riesgo cardiovascular, flujo bajo prolongado, disfunción ventricular izquierda aguda secundaria a tormenta catecolaminérgica) tienen un mayor riesgo de fracaso primario del injerto2. Además, los corazones donados después de la muerte circulatoria controlada (DCD) pueden presentar lesión miocárdica secundaria a isquemia caliente prolongada3. Por lo tanto, existe la necesidad de una mejor evaluación de estos corazones de donantes antes del trasplante, especialmente para evaluar su elegibilidad para el trasplante de corazón 4,5.
La perfusión normothermic ex situ (NESP) preserva el latido del corazón utilizando sangre oxigenada caliente. El único dispositivo disponible comercialmente para NESP preserva el corazón en un estado que no funciona (modo Langendorff). Este enfoque se aplicó inicialmente para ampliar la preservación del injerto más allá del período crítico de 4 h de isquemia fría6. Otra ventaja importante de esta tecnología es proporcionar una evaluación continua de la viabilidad miocárdica basada en la concentración de lactato en el perfusiónto6. Sin embargo, esta evaluación bioquímica nunca se ha correlacionado con los resultados posteriores al trasplante hasta la fecha. Del mismo modo, el modo Langendorff para NESP no permite la evaluación hemodinámica y funcional del corazón antes del trasplante. Algunos autores han relatado el beneficio potencial del cateterismo intracardíaco durante la NESP para predecir la recuperación miocárdica después del trasplante7.
El presente informe tiene como objetivo proporcionar una metodología reproducible para evaluar el rendimiento cardíaco del donante durante la NESP. Se modificó el circuito para permitir la perfusión en modo de trabajo y, por lo tanto, para la adquisición de variables funcionales no invasivas con ecocardiografía epicárdica. El índice de trabajo miocárdico, una variable independiente de la carga, se registró mediante bucles presión-deformación. Se investigaron las relaciones entre el trabajo miocárdico y las variables hemodinámicas obtenidas del cateterismo de conductancia intracardíaca.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
El presente protocolo fue aprobado por el comité de ética local sobre experimentos con animales y por el Comité Institucional de Bienestar Animal (APAFIS#30483-2021031811339219 v1, Comité de Ética Animal de la Universidad de París Saclay, Francia). Los animales fueron tratados de acuerdo con las Directrices para el Cuidado y Uso de Animales de Laboratorio desarrolladas por el Instituto Nacional de Salud y con los Principios de Cuidado de Animales de Laboratorio desarrollados por la Sociedad Nacional de Investigación Médica.
NOTA: Los procedimientos quirúrgicos se realizaron bajo estricta esterilidad utilizando las mismas técnicas utilizadas para un ser humano. Los procedimientos experimentales incluyeron lechones blancos grandes (45-60 kg) y se realizaron bajo anestesia general.
1. Protocolo de acondicionamiento y anestesia animal
- Permitir que los animales se aclimaten durante 7 días, con congéneres y enriquecimiento ambiental, para garantizar el bienestar animal.
- No alimentar a los animales 12 h antes de su inclusión en el protocolo experimental.
- Realizar una premedicación 30 min antes del procedimiento con una inyección intramuscular de una mezcla equimolar de tiletamina y zolazepam (10 mg/kg) en los músculos del cuello.
- Una vez sedado el animal, insertar un catéter en la vena del oído e inducir la anestesia general con un bolo intravenoso de propofol (2 mg/kg) combinado con la administración de atracurio (2 mg/kg).
- Intubar al animal con una sonda orotraqueal de 7,5 mm.
- Monitoree al animal con ECG continuo,CO2 espiratorio y oximetría.
- Mantener la anestesia general con isoflurano inhalado (2%) mezclado con suplemento de oxígeno al 40%.
2. Evaluación hemodinámica y ecocardiográfica in situ del corazón
NOTA: La evaluación hemodinámica se realiza con un catéter de Swan Ganz, mientras que la evaluación funcional basal del corazón se realiza mediante ecocardiografía transtorácica.
- Insertar percutáneamente una vaina francesa 8 (Fr) en el tronco venoso braquiocefálico utilizando la técnica de Seldinger8.
- Después de desairear el catéter y ajustar la presión 0, inserte el catéter Swan Ganz en la vaina de 8 Fr hasta que se observe un perfil de presión pulmonar en la pantalla de monitorización.
- Obtenga la presión de oclusión arterial pulmonar empujando el catéter de Sawn-Ganz en la circulación pulmonar mientras se infla el balón.
- Evaluar el gasto cardíaco mediante el enfoque de termodilución mediante infusión de 10 ml de solución salina fría (4 °C) en la línea proximal del catéter de Swan Ganz. Repita la medición tres veces.
- Evaluar la fracción de eyección del ventrículo izquierdo (FEVI) mediante la técnica de Simpson biplano9.
- Explore la válvula aórtica y la raíz aórtica para identificar cualquier trastorno estructural o regurgitación aórtica por encima del grado 2 que pueda comprometer la perfusión ex situ del corazón a través de la aorta ascendente (Figura 1).
3. Descripción y cebado de la máquina normotérmica de perfusión ex situ (NESP)
NOTA: Se utiliza un módulo NESP modificado para realizar alternativamente la perfusión de Langendorff y la perfusión en modo de trabajo. Brevemente, conecte la línea aórtica del circuito a una cámara de cumplimiento a través de un conector en Y. Agregue un oxigenador pediátrico y un reservorio de cardiotomía (70-80 cm de altura por encima del conector aórtico del módulo) para proporcionar una poscarga del ventrículo izquierdo de aproximadamente 70 mmHg durante el modo de trabajo. Conecte otro depósito de cardiotomía (7-10 cm de altura por encima del conector aórtico del módulo) a la línea de entrada principal utilizando un conector en Y para proporcionar una precarga de la aurícula izquierda de aproximadamente 10 mmHg durante el modo de trabajo (Figura 2). El flujo coronario se evalúa con un sensor de flujo conectado a la cánula pulmonar. Una bomba centrífuga, un oxigenador de membrana y una máquina calentadora-enfriadora están conectados al circuito (Figura 2). Para obtener descripciones de las soluciones, consulte la Tabla 1.
- Prepare el circuito de perfusión con la solución de cebado (Tabla 1).
- Ajuste la salida de la bomba a 1500 mL/min.
- Añadir la sangre extraída del cerdo donante (1200-1500 mL) en el circuito.
- Ajuste el mezclador de gas para lograr una presión parcial de oxígeno >250 mmHg.
- Conecte la solución de mantenimiento y la solución de adrenalina (Tabla 1) al circuito y ajuste la salida inicial respectivamente a 5 ml / h y 0.1 ml / h.
- Ajuste la temperatura del perfusato a temperatura ambiente (RT) antes de colocar el corazón en el módulo de perfusión.
- Durante el modo de trabajo, conecte una jeringa de dobutamina con una concentración de 2,5 mg / ml (salida entre 0,04-0,12 mg / h).
4. Obtención e instrumentación cardíaca para la perfusión cardíaca normotérmica ex situ
- Procuración del corazón
- Coloque al animal en posición supina y continúe manteniendo la anestesia general.
- Realizar una esternotomía mediana y abrir el pericardio.
- Suspender el pericardio con cuatro suturas de estancia.
- Coloque suturas de polipropileno 4-0 en la aurícula derecha y en la aorta ascendente para asegurar las canulación con torniquetes.
- Después de la infusión de heparina (300 UI/kg) y la disección cuidadosa de la raíz aórtica, inserte una cánula venosa de doble etapa en la aurícula derecha para la extracción de sangre y una cánula de una sola luz en la aorta ascendente para la infusión de cardioplejia.
- Aislar la vena cava superior e inferior con torniquetes silásticos.
- Conecte la cánula venosa a una bolsa recolectora de sangre que contenga 10,000 UI de heparina no fraccionada.
- Coloque el cuerpo del lechón en la posición de Trendelenburg para mejorar el drenaje de sangre en la bolsa de recolección.
- Después de completar la recolección de sangre, pinza cruzada de la aorta ascendente, infundir cardioplejía de Del Nido en la raíz aórtica (Tabla 1) y verificar que la aorta ascendente esté bajo presión (sin regurgitación aórtica).
- Descargue la aurícula derecha e izquierda abriendo la vena cava inferior y la vena pulmonar derecha, respectivamente, mientras que la vena cava superior está sujeta por un torniquete.
- Una vez completada la infusión de cardioplejia, ligar la vena hemiácigos izquierda con dos puntos de polipropileno 4-0.
- Proceder a la obtención del corazón, manteniendo 2 cm del tronco pulmonar junto con la pared posterior de la aurícula izquierda.
- Verifique que no haya foramen oval permeable inspeccionando el tabique auricular y ciérrelo si es necesario con suturas de polipropileno 4-0.
- Instrumentación del corazón antes de NESP
- Colocar el corazón en una solución salina a 4 °C y separar la aorta ascendente del tronco pulmonar. Verifique que la válvula aórtica y los ostios coronarios no estén lesionados.
- Inserte cuatro puntos de sutura (polipropileno 4-0) 5 mm por debajo de la sección distal de la aorta ascendente e inserte la cánula de infusión en la aorta. Apriete una abrazadera de manguera alrededor de la aorta para asegurar la cánula.
- Inserte una cánula de drenaje en el tronco pulmonar y asegúrela con una sutura de polipropileno 3-0.
- Cerrar la vena cava inferior y superior con suturas de polipropileno 5-0.
- Cierre la pared posterior de la aurícula izquierda con una sutura de polipropileno 4-0.
- Inserte una cánula de ventilación izquierda a través de la pared posterior de la pared de la aurícula izquierda y atrape un torniquete alrededor.
- Inserte una cánula de precarga en el apéndice auricular izquierdo y atrape un torniquete alrededor.
5. Conexión a la máquina NESP y reanimación del corazón
NOTA: Antes de la instrumentación del corazón, asegúrese de que los materiales necesarios para la reanimación estén disponibles junto al circuito de perfusión, especialmente un desfibrilador con sondas internas y un marcapasos externo con electrodos epicárdicos. Asegúrese de que la línea de presión esté conectada a la línea aórtica y que el sensor de salida se coloque en la línea de flujo coronario. La línea de poscarga debe estar sujeta, así como la línea de precarga del circuito de modo de trabajo.
- Disminuya el caudal de la bomba a 200 ml/min.
- Conecte el corazón al conector aórtico después de desairear el conector. Asegúrese de que el corazón esté conectado adecuadamente al módulo de perfusión para que las paredes ventriculares inferiores y la aurícula izquierda y derecha estén frente al operador. Evite torcer la aorta ascendente para prevenir la regurgitación aórtica.
- Ajustar la presión aórtica a 30 mmHg en RT.
- Durante la reanimación, realice un masaje cardíaco suave hasta que se restablezca un ritmo sinusal.
- Aumente lentamente el flujo de la bomba dentro de 15-25 min por pasos de 50 ml / min para lograr una presión aórtica de 65 mmHg. Al mismo tiempo, aumente la temperatura de perfusión en pasos de 2-4 ° C para alcanzar 37 ° C.
- Una vez que la presión aórtica esté en 65 mmHg, y la temperatura de perfusión esté a 37 °C, aplique una descarga eléctrica a 5 J si es necesario, y repita hasta que se restablezca el ritmo sinusal.
- Asegure un electrodo epicárdico en la pared posterior del ventrículo derecho y conéctelo a un marcapasos externo. Acelera el corazón a 80 BPM para sobrecargar el ritmo espontáneo.
- Conecte la cánula pulmonar a la línea de flujo coronario.
- Realizar muestras de sangre arterial y venosa para análisis gaseosos y bioquímicos del perfusión. Registrar la concentración inicial de lactato y corregir los trastornos bioquímicos para lograr los siguientes objetivos: glucosa >1 g/L, K+ 3.5-5.5 mmol/L, Ca 2+ 1.0-1.20 mmol/L, pH 7.35-7.45, Na+ 135-145 mmol/L, y HCO3- 20-24 mmol/L.
- Ajustar el flujo de la bomba para alcanzar una presión aórtica media de 65-75 mmHg y un flujo coronario de 650-850 mL/min.
- Realice análisis de gases en sangre arteriovenosa cada 15 minutos para asegurarse de que la extracción miocárdica de lactato sea efectiva. Si el lactato venoso es más alto que el lactato arterial, aumente la presión aórtica media a 80 mmHg disminuyendo la solución de mantenimiento y verifique la concentración de lactato 15 minutos después. Si el aclaramiento de lactato arteriovenoso sigue afectado, aumente el flujo coronario a >850 ml y verifique la concentración de lactato 15 minutos después.
6. Procedimiento del modo de trabajo
NOTA: El aclaramiento arteriovenoso eficiente del lactato generalmente se logra dentro de los 30 minutos posteriores al inicio de la perfusión de Langendorff. El modo de trabajo se puede iniciar conectando la cánula de precarga al depósito de precarga (esta línea se sujetó previamente durante el modo Langendorff). Del mismo modo, la línea de poscarga está conectada a la línea aórtica (Figura 2). Coloque el sensor de flujo en la línea de poscarga para medir el gasto cardíaco.
- Abra la línea de precarga y ajuste el flujo de la bomba para garantizar un llenado estable del depósito de precarga. Durante este período, la aurícula izquierda y el ventrículo izquierdo se llenan progresivamente de sangre.
- Abra la línea de poscarga aórtica y sujete la línea principal del circuito utilizado para la perfusión de Langendorff. El depósito de poscarga se llena progresivamente. Asegurar el drenaje del embalse mediante una línea de desbordamiento que lleve el perfusión de nuevo al depósito principal del circuito.
- Iniciar la perfusión de dobutamina a 0,04 mg/min.
- Realice análisis de muestras de gases en sangre arterial y venosa para asegurarse de que la extracción miocárdica de lactato sigue siendo efectiva.
- Una vez que el gasto cardíaco esté estable, realice una evaluación hemodinámica invasiva junto con mediciones de ultrasonido epicárdico.
7. Evaluación del bucle presión-volumen (PV) con el método de conductancia
NOTA: Todos los pasos de calibración deben realizarse en modo de trabajo.
- Colocación de catéter PV en el ventrículo izquierdo
- Limpie el catéter de conductancia pigtail 7 Fr con solución salina y conéctelo a la interfaz de hardware.
- Empuje suavemente el catéter en la vaina introductora de 8 Fr previamente insertada a través del techo de la aurícula izquierda para alinearla con la válvula mitral.
- Tan pronto como el catéter cruce la válvula mitral, ajuste la posición adecuada, teniendo en cuenta las señales óptimas de presión y volumen. Si hay demasiado ruido, mueva suavemente el catéter de conductancia para mejorar la calidad de los bucles.
- Calibración del catéter de asa fotovoltaica
- Calibración de presión
- Una vez que el catéter de conductancia esté ubicado adecuadamente en el ventrículo izquierdo, abra la interfaz de calibración en el software y calibre el valor de presión utilizando un software de adquisición para mediciones de conductancia.
- Comience a grabar, seleccione 0 mmHg de presión y 100 mmHg en la interfaz de control, y grabe durante 5 s cada uno.
- Luego, detenga la grabación y abra la interfaz de calibración de presión. Haga coincidir la señal correspondiente con el nivel de presión.
- Una vez calibrada, verifique que la señal coincida con los valores obtenidos mediante la monitorización invasiva de la presión arterial.
- Calibración de volumen
- Calibración de conductancia
- Abra la interfaz de control en el software para mediciones de conductancia.
- Comience a grabar, uno tras otro, seleccione los volúmenes sugeridos por la interfaz de calibración.
- Deje que la interfaz grabe durante 5 s cada una, luego detenga la grabación.
- Utilice el rastreo de datos obtenido y abra la interfaz de calibración de volumen.
- Haga coincidir la traza correspondiente con el nivel de presión.
- Calibración de volumen paralelo
- El tejido cardíaco circundante conduce la electricidad y contribuye a la señal de volumen general. Retire este volumen paralelo para una medición precisa del volumen (calibración posterior al procesamiento).
- Para evaluar el volumen paralelo en esta configuración (pared miocárdica), inyecte 10 cc de solución salina hipertónica (4%) en la línea de aurícula izquierda una vez.
- No repita la operación para evitar la hipernatremia.
- Calibración de conductancia
- Calibración de presión
- Calibración del factor de corrección de campo
- Introduzca el valor del volumen sistólico obtenido de las mediciones de ultrasonido.
NOTA: El factor alfa se calculará considerando la relación de volúmenes sistólicos obtenidos mediante mediciones ecográficas o cateterismo de conductancia.
- Introduzca el valor del volumen sistólico obtenido de las mediciones de ultrasonido.
- Recopilación de datos fotovoltaicos
- Detenga la estimulación epicárdica del corazón para evitar la interferencia con la señal de conductancia. Grabar datos en un estado estable cuando la señal se estabiliza (Figura 3)
- Seleccione una serie de 10 bucles consecutivos y abra el software de análisis. El software proporcionará automáticamente trabajo de accidente cerebrovascular, trabajo de accidente cerebrovascular pre-reclutable, máximo dP / dt, mínimo de dP / dt e índice tau.
- Para obtener la relación presión-volumen sistólica final y la relación presión-volumen diastólica final, registre la señal durante la oclusión previa a la carga. Sujetar gradualmente la línea de perfusión auricular hasta que la reducción de la precarga sea efectiva (Figura 4). Luego suelte lentamente la abrazadera.
8. Evaluación ecocardiográfica epicárdica del corazón en estado de trabajo
- Adquisición de bucles de ultrasonido
- Coloque tres electrodos epicárdicos de ECG conectados a la máquina de ecocardiograma.
- Aplique una cortina estéril alrededor del corazón y use una sonda de transesófago.
- Aplique la sonda a la pared superior de la aurícula izquierda y gire manualmente el transductor hasta obtener una vista de cuatro cámaras (Figura 5).
- Inicie el software de adquisición ecocardiográfica para la evaluación del rendimiento miocárdico utilizando el modo X-plan.
- Luego, haga funcionar el motor de la sonda de ultrasonido para obtener vistas de tres y dos cámaras. El análisis de estas vistas permite medir la fracción de eyección del ventrículo izquierdo y la tensión longitudinal global9.
- Evaluación del índice de trabajo miocárdico (MWI)
- Proceda a la adquisición de vistas de cuatro, tres y dos cámaras y registre la presión arterial simultánea (Figura 6).
- Evalúe la tensión longitudinal global utilizando estas vistas y abra el software MWI. Utilice la presión arterial invasiva detectada por el sensor externo en el circuito de perfusión durante la adquisición del bucle.
- Notifique manualmente al software el tiempo exacto de apertura y cierre de las válvulas aórtica y mitral.
NOTA: El software MWI proporcionará automáticamente MWI global, trabajo constructivo, trabajo desperdiciado y trabajo efectivo.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Aquí describimos un protocolo NESP en un estado de trabajo monoventricular, utilizando un módulo de perfusión cardíaca modificado generalmente empleado en la práctica clínica para la perfusión Langendorff del corazón del donante antes del trasplante. Este modelo de lechón de NESP utilizando el módulo personalizado actual se desarrolló en 2019. Las modificaciones del circuito fueron menores, ya que la mayor parte del circuito de perfusión fue reutilizado para experimentos. La tapa del módulo proporcionó una membrana flexible e impermeable para proteger el corazón durante el transporte. También permitió la ecocardiografía de superficie mientras permanecía en un ambiente estéril. El volumen de cebado recomendado con sangre mixta y solución de cebado es de aproximadamente 1200-1500 ml en la práctica clínica. En el protocolo actual, el volumen de cebado era mayor (2000 ml) porque se necesitaban tubos más largos y depósitos adicionales para la perfusión en modo de trabajo. Por lo tanto, tales consideraciones requerían animales de más de 50 kg para una recolección de sangre de >1500 ml.
La colocación del corazón porcino en el módulo de perfusión fue diferente en comparación con los modelos previamente reportados de NESP en modo de trabajo10,11. De hecho, la mayoría de ellos describieron corazones suspendidos por la aorta, sobre una cámara de recolección de sangre, en posición vertical. En este protocolo, utilizamos un módulo comercialmente personalizado y configuramos el corazón con el lado anterior colocado en la caja de perfusión en una posición ligeramente inclinada y el lado posterior mirando hacia el operador. Sin embargo, Hatami et al. sugirieron que la posición del corazón durante la NESP era un factor importante para la perfusión miocárdica óptima12 y sería mejor que la posición colgante.
El presente protocolo utilizó seis animales para realizar el modo experimental de Langendorff (LM) durante 30 min, seguido de la perfusión en modo de trabajo (WM) durante 2 h. La presión aórtica media (PAM) y el gasto cardíaco (CO) se monitorizaron continuamente y se registraron cada 30 min. El gasto de potencia cardíaca (CPO) se calculó de la siguiente manera: CO x MAP/451. La evaluación de la concentración de lactato en el perfusato se realizó cada 30 min para asegurar que la extracción miocárdica de lactato (MEL) fuera efectiva como evidencia de viabilidad miocárdica durante NESP. La evaluación hemodinámica se realizó tan pronto como fue posible en T0, T60 y T120 durante la perfusión de WM. Las mediciones metabólicas y hemodinámicas durante la NESP se resumen en la Tabla 2.
Considerando la evaluación hemodinámica por cateterismo cardíaco, se lograron asas PV óptimas con un catéter de conductancia colocado a través del techo auricular izquierdo, luego cruzando la válvula mitral, con la coleta colocada en el ápice del ventrículo izquierdo. La posición del catéter de conductancia se verificó mediante ecocardiografía epicárdica (Figura 5). La calidad de la señal del bucle fotovoltaico puede cambiar dependiendo de la posición del catéter y la interferencia con la estimulación externa (Figura 7).
Evaluación funcional durante la perfusión en modo de trabajo
La evaluación ecocardiográfica durante la perfusión de WM se realizó en la configuración personalizada utilizada en este estudio y proporcionó la evaluación de la fracción de eyección del ventrículo izquierdo (FEVI), la tensión longitudinal global (GLS) y el índice de trabajo miocárdico (MWI) con reproducibilidad sobre los experimentos. Las tres vistas del ventrículo izquierdo se obtuvieron en cualquier momento en todos los experimentos (Figura 6). La FEVI, GLS y MWI medias fueron 40,8 (± 11)%, -8,00 (± 2)% y 652 (± 158) mmHg%, respectivamente. Las mediciones del catéter de conductancia se realizaron durante la perfusión WM. La media de SW, dP/dt máxima, dP/dt mínima, relación presión-volumen sistólica final (ESPVR), tau y trabajo de accidente cerebrovascular prereclutable (PRSW) fueron respectivamente 877 (± 246) mmHg·mL, 1463 (± 385) mmHg/s, -1152 (± 383) mmHg/s, 5,13 (± 3,16), 79,4 (± 23) ms y 63,4 (± 17,5) mmHg·mL durante la perfusión WM. Los parámetros hemodinámicos evaluados por catéter de conductancia o por ecocardiografía de superficie durante la perfusión de WM se resumen en las Tablas 3 y 4.
Se observó una disminución significativa en MWI durante la perfusión WM a lo largo del tiempo en todos los experimentos (Figura 8A), así como en el gasto cardíaco (Figura 8B) y otros parámetros relacionados con ESPVR (Figura 8C). El MWI global se correlacionó con el gasto cardíaco medido por catéter de conductancia (r = 0,85, p < 0,001) (Figura 9).
Figura 1: Ecocardiografía transtorácica paraesternal de la válvula aórtica. La válvula aórtica y la aorta ascendente se revisan para asegurar que no haya aneurisma aórtico ascendente ni regurgitación aórtica significativa por encima del grado 2. También se evalúa la fracción funcional de eyección del ventrículo izquierdo. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 2: Circuito modificado del sistema de cuidado de órganos para el modo de trabajo monoventricular . (A) Se coloca una cámara de cumplimiento en la línea de poscarga para reproducir la elasticidad vascular. Se coloca un conector en Y en la línea arterial principal para llenar un depósito a una altura de 10 cm por encima del injerto cardíaco para proporcionar una precarga para la aurícula izquierda a 13-15 mmHg. Se coloca otro conector Y en la línea arterial principal antes del conector aórtico. (B) Una de las ramas del conector en Y está conectada a un tubo de 3/8 de pulgada, conectando un oxigenador pediátrico y un depósito a una altura de 70 cm para proporcionar una poscarga del ventrículo izquierdo de 60 mmHg Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 3: Señal de conductancia estable proporcionada por el catéter de conductancia presión-volumen. Una señal estable de los bucles de presión-volumen registrados en el software es proporcionada por una posición central del catéter insertado en el ventrículo izquierdo a través de una vaina de 8 Fr colocada en la aurícula izquierda. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 4: Sujeción cruzada progresiva del depósito de precarga. El procedimiento de oclusión progresiva del tubo desde el depósito de precarga y la aurícula izquierda proporciona una disminución en el volumen inyectado en la aurícula izquierda. Los bucles de presión-volumen se registran con el software de adquisición. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 5: Posición de la sonda ecográfica del transesófago durante la evaluación ecocardiográfica superficial del injerto cardíaco durante la WM. (A) La sonda se coloca en la pared de la aurícula izquierda mientras que la cara posterior del corazón está orientada hacia el operador durante la NESP. (B) Tal colocación proporciona una vista ecocardiográfica de la aurícula izquierda, el ventrículo izquierdo y la válvula mitral. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 6: Vistas ventriculares izquierdas obtenidas con la sonda TEE durante NESP. La ecocardiografía epicárdica con una sonda de transesófago colocada en la pared posterior de la aurícula izquierda proporciona una vista de dos cámaras de la aurícula izquierda y el ventrículo izquierdo. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 7: Ejemplos de mala adquisición de señales de conductancia. (A) Catéter de conductancia sin posición central con señal perturbada por los movimientos del tabique ventricular. (B) Señal de conductancia perturbada por la estimulación externa. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 8: Regresión lineal en el tiempo durante la perfusión WM. (A) Índice de trabajo miocárdico (MWI, mmHg%), (B) gasto cardíaco (CO, mL.min-1) y (C) relación presión-volumen sistólico final (ESPVR). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 9: Relación entre MWI y gasto cardíaco durante la perfusión en modo de trabajo. Curva de correlación entre el índice de trabajo miocárdico (mmHg %) y el gasto cardíaco (mL·min-1) durante la perfusión cardíaca ex situ en modo de trabajo. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
| Solución de cebado | Solución de mantenimiento | Solución de adrenalina | Cardioplejía de Del Nido |
| 500 ml de solución de NaCl | 60 mg de adenosina | 0,25 mg de adrenalina | 500 mg de solución de Ringer |
| 150 mg de magnesio | 40 ml de solución de NaCl | 500 mL de glucosa 5% | 10 mL de KCl 10% |
| 250 mg de metilprednisolona | (concentración: 1,5 mg/ml) | 3 ml de Xilocaeïne 2% | |
| 1 g de cefotaxima | 6 ml de manitol 20% | ||
| 6 mL de bicarbonato de sodio 8.4% | |||
| 7 mL de sulfato de magnesio 15% |
Tabla 1: Descripciones de soluciones. La tabla proporciona los volúmenes y concentraciones de componentes utilizados para preparar las soluciones de cebado, mantenimiento, adrenalina y cardioplejía Del Nido utilizadas en este protocolo. La solución de cardioplejía Del Nido se utiliza para lograr un paro cardíaco junto con la protección miocárdica durante el tiempo isquémico frío. La solución de cebado se infunde en la máquina de perfusión, junto con la sangre recolectada durante el protocolo experimental. La solución de mantenimiento y la solución de adrenalina se infunden durante la perfusión cardíaca ex situ para mantener estables los parámetros de perfusión.
| T0 | T120 | |
| Concentración de lactato (mmol/L) | 2.4 (0.97–2.83) | 1.27 (0.36–2.48) |
| Extracción miocárdica de lactato (mmol/L) | 0.15 (0.14–0.19) | 0.08 (0.04–0.09) |
| pH | 7.37 ( 7.31–7.45) | 7.41 (7.31–7.47) |
| Potasio (mmol/L) | 4.6 ( 4.4–5.1) | 4.9 (4.3–5.5) |
| Presión aórtica sistólica (mmHg) | 132.5 (101.0–142.3) | 101.0 (96.2–109.3) |
| Presión aórtica media (mmHg) | 97.5 (73.0–106.8) | 77.0 (69.0–85.5) |
| Flujo coronario (ml/min) | 925 (550–1050) | 700 (550–875) |
| Potencia cardíaca | 326.5 (116.5–485.5) | 228.0 (185.5–361.0) |
Tabla 2: Parámetros hemodinámicos y metabólicos evaluados durante la perfusión de WM. Los datos se proporcionan con el rango mediano e intercuartílico.
| SW (mmHg·mL) | dP/dt máximo (mmHg/s) | min dP/dt (mmHg/s) | ESPVR | Tau (ms) | PRSW | |
| Significar | 877 | 1463 | -1152 | 5.13 | 79.4 | 63.4 |
| Mediana | 816 | 1423 | -1025 | 4.01 | 73.9 | 62.8 |
| Desviación estándar | 246 | 385 | 383 | 3.16 | 23.0 | 17.5 |
| Mínimo | 528 | 778 | -1856 | 2.19 | 52.0 | 40.0 |
| Máximo | 1244 | 2119 | -755 | 13.8 | 134 | 101 |
Tabla 3: Valores medios y medianos obtenidos por el método del catéter de conductancia durante la perfusión de WM. Abreviaturas: ESPVR: relación presión-volumen sistólica final; PRSW: trabajo de accidente cerebrovascular pre-reclutable; SW: trabajo de trazo.
| GLS (%) | FEVI (SB) | MWI | GCW | |
| Significar | -8.04 | 40.8 | 652 | 936 |
| Mediana | -8.00 | 37 | 642 | 919 |
| Desviación estándar | 2.03 | 11.0 | 158 | 208 |
| Mínimo | -11.5 | 27 | 389 | 579 |
| Máximo | -5.00 | 59 | 898 | 1268 |
Tabla 4: Valores medios y medianos obtenidos por ecocardiografía de superficie durante la perfusión de WM. Abreviaturas: GLS: tensión longitudinal global; FEVI: fracción de eyección del ventrículo izquierdo; MWI: índice de trabajo miocárdico; MWE: eficiencia miocárdica del trabajo; GCW: trabajo constructivo global.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Hay algunos pasos críticos a considerar en el protocolo NESP. La evaluación preliminar in situ del corazón siguió siendo importante, especialmente teniendo en cuenta la válvula aórtica que no debe presentar regurgitación aórtica significativa (grado 2 o más); de lo contrario, la reanimación del corazón se verá comprometida durante el período de Langendorff debido a la alteración de la perfusión coronaria y la isquemia miocárdica. El inicio de la WM después de la perfusión de Langendorff fue una maniobra desafiante, que requirió al menos dos personas para regular el llenado del depósito de precarga, el flujo de la bomba, la presión de la aurícula izquierda y la línea de salida aórtica. Este período de transición se realizó una vez que se logró la extracción miocárdica metabólica efectiva para el lactato. Durante este período, el circuito de perfusión podría detenerse debido a la desactivación de la bomba relacionada con una embolia aérea importante. La colocación óptima de la sonda de ultrasonido en la pared auricular izquierda para obtener vistas estables de dos y tres cámaras se vio parcialmente perturbada por las engorrosas cánulas y materiales colocados alrededor del corazón. Los datos ecocardiográficos debían registrarse con una señal ecográfica muy estable, con al menos tres ciclos de contracción.
La reanimación del corazón durante la NESP no se informa explícitamente en la literatura. Sólo unos pocos estudios describen en detalle el procedimiento de reanimación para iniciar NESP13. En este protocolo se desarrollaron enfoques preliminares de reanimación para lograr una técnica óptima para la reanimación, incluida la reperfusión progresiva, aumentando lentamente el flujo coronario y la temperatura sanguínea (de temperatura ambiente a 37 °C). El principal problema para las imágenes de ultrasonido fue encontrar la ubicación óptima para la sonda en el techo auricular izquierdo. La posición del corazón perfundido, con su pared posterior orientada hacia el operador, permitió realizar ecocardiografía superficial sin mover el corazón y sin riesgo de insuficiencia valvular aórtica. La presencia de burbujas en el circuito alteró la calidad de la imagen, y este problema debe evitarse tanto como sea posible. La optimización del circuito se realizó para reducir las turbulencias sanguíneas, especialmente considerando el drenaje de sangre desde el depósito de poscarga hasta el reservorio principal. Una posición no estable del catéter de conductancia en el ventrículo izquierdo proporcionó curvas de bucle PV de mala calidad. Sin embargo, la señal del bucle PV podría mejorarse significativamente introduciendo el catéter en el centro de la pared posterior auricular izquierda, a través del centro de la válvula mitral, y posicionado en la parte media del ventrículo izquierdo.
La carga de las cavidades cardíacas izquierdas es esencial para la evaluación ecocardiográfica ex situ . A pesar de que la disminución del gasto cardíaco ha sido previamente descrita en otros estudios, mientras que la tendencia del lactato se mantuvo estable, sólo unos pocos artículos describieron tal consideración utilizando una perfusión monoventricular real en modo de trabajo11. La perfusión del modo de trabajo biventricular no se realizó en este modelo por razones técnicas, porque dicho sistema es aún más complejo y engorroso. Sin embargo, la falta de modo de trabajo para el VD es cuestionable debido a la interdependencia del VI y el VD, un factor de confusión en la evaluación del VI. La falta de evaluación del ventrículo derecho también puede ser cuestionable ya que el fracaso del VD es una complicación frecuente después del trasplante, asociada con una alta mortalidad. La concentración de potasio aumentaba constantemente en el perfusato sin la posibilidad de eliminarlo porque no se incluía ninguna membrana de filtración de sangre en nuestro circuito personalizado. El principal problema relacionado con este modo de perfusión es el hecho de que el órgano en sí está aislado de los otros órganos que podrían regular su metabolismo y eliminar todos los metabolitos producidos por el metabolismo miocárdico. Algunos autores han descrito un modelo de perfusión que incluía un sistema de hemofiltración para proporcionar NESP prolongado en modode trabajo 14, con una disminución significativa del edema miocárdico al final de la perfusión, lo que ciertamente participa en la disminución de los rendimientos miocárdicos a lo largo del tiempo.
El rendimiento hemodinámico y ecocardiográfico miocárdico disminuyó en NESP durante el modo de trabajo en nuestra experiencia, así como la hemodinámica cardíaca registrada por cateterismo de conductancia. Esto sugiere que la perfusión no debe considerarse como un método conservante para los corazones de los donantes antes del trasplante. Durante WM, las tendencias bioquímicas fueron diferentes en comparación con el modo Langendorff. La extracción miocárdica de lactato durante la WM fue continuamente efectiva, mientras que el rendimiento hemodinámico disminuyó progresivamente. Este hallazgo sugiere que la tendencia del lactato puede no ser un parámetro relevante para evaluar el desempeño miocárdico en WM, como se observó previamente en otros estudios15.
La evaluación funcional del corazón durante la NESP sería de gran interés para los médicos. Los métodos de evaluación invasivos (técnica de bucle PV) presentan varias limitaciones. De hecho, la técnica de conductancia debe ser considerada para extraer cuidadosamente resultados confiables, debido al aislamiento del injerto cardíaco sin un ambiente biológico fisiológico que generalmente conduce la señal eléctrica junto con el miocardio mismo16. La decisión de trasplantar injertos marginales preservados con tecnología NESP se basa actualmente sólo en las tendencias del lactato17. Confiamos en que este enfoque pueda aplicarse fácilmente para resolver este importante problema antes del trasplante. Puede proporcionar evaluaciones anatómicas (enfermedad valvular, grosor del miocardio) y funcionales del corazón del donante. La evaluación ecocardiográfica del ventrículo izquierdo se logró en el modelo preclínico y permitió obtener MWI, un parámetro independiente de la carga que se correlacionó significativamente con el gasto cardíaco evaluado por un catéter de conductancia. Estos resultados preliminares resaltan el papel de la evaluación ecocardiográfica de superficie durante NESP en un modo de trabajo.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Todos los autores no tienen conflictos de intereses que revelar.
Acknowledgments
Instituto Georges López, Lissieu, 69380, Francia
Claudia Lacerda, General Electric Healthcare, Buc, Francia
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).
