Method Article

Cardiale belasting met behulp van passieve linker atriale druk en passieve afterload voor transplantaatbeoordeling

DOI:

10.3791/66624

⸱

August 2nd, 2024

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

* These authors contributed equally

In This Article

Summary

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

Het protocol beschrijft een ex vivo hartperfusiesysteem bij varkens waarbij directe belasting van de linkerventrikel kan dienen als een beoordelingstechniek voor de gezondheid van het transplantaat en tegelijkertijd een holistische evaluatie van de transplantaatfunctie kan bieden. Er wordt ook een bespreking gegeven van het systeemontwerp en mogelijke beoordelingsmaatstaven.

Abstract

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

Ex vivo machineperfusie of normotherme machineperfusie is een conserveringsmethode die aan belang heeft gewonnen op het gebied van transplantatie. Ondanks de enorme kans op beoordeling als gevolg van de kloppende toestand van het hart, is de huidige klinische praktijk afhankelijk van beperkte metabole trends voor transplantaatevaluatie. Hemodynamische metingen verkregen uit de belasting van de linkerventrikel hebben in het veld veel aandacht gekregen vanwege hun potentieel als objectieve beoordelingsparameters. In feite biedt dit protocol een eenvoudige en effectieve manier om laadmogelijkheden te integreren in gevestigde Langendorff-perfusiesystemen door de eenvoudige toevoeging van een extra reservoir. Bovendien toont het de haalbaarheid aan van het gebruik van passieve linker atriale drukregeling voor belasting, een benadering die, voor zover wij weten, nog niet eerder is aangetoond. Deze aanpak wordt aangevuld met een passieve Windkessel-basisnabelasting, die fungeert als een compliantiekamer om de myocardiale perfusie tijdens de diastole te maximaliseren. Ten slotte benadrukt het de mogelijkheid om functionele meetgegevens vast te leggen tijdens hartbelasting, waaronder linkerventrikelpolsdruk, contractiliteit en ontspanning, om tekortkomingen in de harttransplantaatfunctie aan het licht te brengen na langere perioden van conserveringstijden (˃6 uur).

Introduction

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

Orthotope harttransplantatie is de huidige gouden standaard voor zorg voor eindstadium hartfalen1. Helaas wordt het veld aanzienlijk beperkt door een ernstige crisis met een donortekort, waardoor er elk jaar slechts 2.000 harttransplantaties worden uitgevoerd, terwijl meer dan 20.000 mensen baat zouden hebben bij de levensreddende procedure2. Dit tekort aan organen zal naar verwachting verergeren, aangezien de prevalentie van hartfalen alleen al in de Verenigde Staten naar verwachting in 2030 meer dan 8 miljoen mensen zal bedragen3. Gestage toename van de overlevingstijden op de wachtlijst - als gevolg van een verbeterd medisch beheer, vooruitgang in mechanische ondersteuning van de bloedsomloop en wijzigingen in het UNOS-toewijzingsbeleid - heeft geleid tot een verdere toename van het aantal patiënten dat op een bepaald moment een transplantatie nodig heeft 4,5.

Ex vivo machineperfusie of normotherme machineperfusie (NMP) is een conserveringsmodaliteit die de uitbreiding van de aanbodpool heeft vergemakkelijkt door het gebruik van organen die zijn gedoneerd na overlijden van de bloedsomloop (DCD) mogelijk te maken, terwijl de conserveringstijden enigszins worden verlengd 5,6,7,8. In tegenstelling tot statische koude opslag, de huidige gouden standaard voor conservering, houdt NMP organen in een metabolisch actieve toestand, wat de mogelijkheid creëert voor real-time monitoring en transplantaatbeoordeling, en de standaardconserveringsmethode wordt voor DCD-transplantaten 8,9. NMP-apparaten die momenteel klinisch worden gebruikt, zijn echter beperkt tot de Langendorff-perfusiemodus, die geen kwantitatieve metriek heeft om transplantatieresultaten te voorspellen en niet in staat is om functionele parameters vast te leggen6. De ophoping van lactaat tijdens de Langendorff-perfusie is bijvoorbeeld aangewezen als de beste metabole voorspeller van de resultaten na transplantatie en wordt momenteel in de klinische setting gebruikt als een proxy voor de gezondheid van het harttransplantaat10. Maar zelfs als de beste biomarker voor beoordeling, slaagt het er niet in om op betrouwbare wijze te anticiperen op de behoefte aan mechanische ondersteuning van de bloedsomloop na transplantatie11,12. Evenzo worden de voorspellende mogelijkheden van veelgebruikte hemodynamische parameters (d.w.z. aortadruk en coronaire bloedstroom) grotendeels beperkt door de retrograde aard van de huidige klinisch gebruikte configuraties voor hartmachineperfusie9.

De ontwikkeling van beoordelingsprotocollen voor nauwkeurige en precieze bepaling van de gezondheid van harttransplantaten tijdens NMP zou een enorme impact hebben in het veld die verder gaat dan het verbeteren van de resultaten na transplantatie. Objectieve voorspellende instrumenten zouden de betrouwbare evaluatie en het waarschijnlijke gebruik mogelijk maken van organen met marginale of verlengde criteria (d.w.z. langdurige warme (> 30 minuten) en koude ischemietijden (> 6 uur), verhoogde donorleeftijd (> 55), andere comorbiditeiten, enz.) van zowel DCD- als hersendooddonoren (DBD) die momenteel worden afgewezen voor transplantatie vanwege de strenge selectiecriteria13. Door het gebruik van marginale harten mogelijk te maken, zou NMP een toename van het orgaanaanbod kunnen vergemakkelijken, aangezien naar schatting een succesvolle transplantatie van de helft van de harten die momenteel ongebruikt blijven, voldoende zou zijn om de wachtlijst voor het hart binnen 2-3 jaar te elimineren14. Hemodynamische metingen verkregen van de linkerventrikelbelasting tijdens NMP hebben veel aandacht gekregen in het veld vanwege hun potentieel als objectieve beoordelingsparameters. Eerdere studies hebben aangetoond dat deze parameters, zoals linkerventrikelpolsdruk, contractiliteit en ontspanning, meer indicatief zijn voor de functie van het harttransplantaat dan metabole trends 15,16,17.

In feite zijn de inspanningen gericht op de ontwikkeling en identificatie van optimale laadmethoden om de nauwkeurigheid van de beoordeling te maximaliseren. Door deze inspanningen hebben andere groepen de meest relevante wijze van aortaperfusie tijdens belasting geïdentificeerd, waarbij een sterkere correlatie tussen hemodynamische parameters en post-transplantatiefunctie werd gezien bij het implementeren van een passieve nabelasting (d.w.z. geen retrograde perfusie van de aorta tijdens het laden) in vergelijking met pompondersteunde nabelasting (d.w.z. retrograde perfusie van de aorta tijdens het laden)18. Dit geeft aan dat geassisteerde coronaire perfusie waarschijnlijk functionele tekortkomingen maskeert. Eerdere studies hebben met succes passieve afterloads opgenomen in perfusie-opstellingen door systemen te implementeren die het Windkessel-effect nabootsen 18,19,20. Het Windkessel-effect helpt bij het dempen van de fluctuaties in de bloeddruk, het handhaven van een continue bloedtoevoer naar de weefsels en het verbeteren van de coronaire perfusie. Dit protocol bereikt de op Windkessel gebaseerde passieve afterload met behulp van een gemodificeerde intraveneuze (IV) zak die is ingesloten in twee veerbelaste platen, waarbij coronaire perfusie uitsluitend afhankelijk is van hartejectie (patent aangevraagd).

Het gebruik van passieve druk in het linker atrium (LA) (d.w.z. zwaartekrachtafhankelijke druk) tijdens het laden, hoewel gebruikelijk bij hartperfusies van kleine dieren, wordt zelden gebruikt bij het laden van grote harten 21,22,23. In plaats daarvan is de overgrote meerderheid van de methoden die in de literatuur worden gerapporteerd, gebaseerd op secundaire pompen voor LA-drukregeling 18,24,25,26,27,28. De drukregeling van de LA door een zwaartekrachtafhankelijk reservoir, in plaats van door een pomp, vereenvoudigt de implementatie van laadprotocollen aanzienlijk. Het gebruik van zwaartekracht zorgt voor een vaste en constante drukbron, waardoor er veel minder ingewikkelde regelsystemen nodig zijn om voldoende LA-druk te bereiken en te behouden. Bovendien wordt door deze drukbenadering de noodzaak van een secundaire pomp geëlimineerd, waardoor de integratie van laadmogelijkheden in de huidige Langerdoff-opstellingen wordt vergemakkelijkt, aangezien er alleen een extra reservoir nodig is. De integratie van laadmogelijkheden in klinisch gebruikte machineperfusiesystemen zou de toepassing van cardiale NMP-apparaten versterken door een gedetailleerde beoordeling van harttransplantaten tijdens de conserveringsperiode te vergemakkelijken. In feite wordt het nut van een systeem gemaximaliseerd dat een aanzienlijke financiële verplichting met zich meebrengt voor de patiëntenzorg vanwege het transport en het gebruik van apparaten29.

Dit protocol toont de haalbaarheid aan van het gebruik van zowel passieve afterload als passieve LA-drukregeling tijdens linkerventrikelbelasting. Door de validatie van passieve nabelasting/LA-drukregeling als laadmethode, biedt dit protocol ook een gemakkelijke en effectieve manier om laadmogelijkheden op te nemen in gevestigde Langendorff-perfusiesystemen. Belangrijk is dat het het vermogen van functionele beoordeling benadrukt om verschillen in levensvatbare versus falende harten aan het licht te brengen na langere perioden van bewaring (˃6 uur).

Protocol

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

Deze studie werd uitgevoerd in overeenstemming met het Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC), het Massachusetts General Hospital en de dierrichtlijnen van Jove. Harten (170 - 250 g) werden geoogst van Yorkshire-varkens (30 - 35 kg, leeftijd 3-4 maanden, gemengd geslacht) met behulp van een model van donatie na hersendood en retrograde geperfundeerd (Langendorff) gedurende 6 uur voorafgaand aan het laden. Alle transplantaten werden tijdens de instrumentatie blootgesteld aan een koude ischemietijd van ongeveer 1 uur.

1. Systeem ontwerp

  1. Controleer of het systeem bestaat uit een orgelkamer (11.046 inch x 7.595 inch x 3.095 inch), twee reservoirs (4 L en 1 L), een dubbelwandige oxygenator en een Windkessel-tas (WB). Controleer of beide reservoirs een ingebouwde ontschuimer bevatten, waardoor opschuimen wordt voorkomen.
  2. Controleer of de componenten stevig zijn verbonden met siliconenslangen, waarbij het kleinere reservoir, de WB en de orgaankamer zich in twee verschillende configuraties bevinden (Figuur 1A), afhankelijk van de perfusiemodaliteit (d.w.z. Langendorff versus laden).
    1. Verbind de basis van de orgelkamer met de bovenkant van het grote (veneuse) reservoir met behulp van een 3/8 inch slang. Plaats het grote reservoir onder de orgaankamer zodat de zwaartekracht het perfusaat van de kamer naar het reservoir kan laten circuleren.
    2. Sluit de bodem van het grote reservoir aan op de instroompoort van de pompkop met behulp van een slang van 3/8 inch.
    3. Sluit de uitstroompoort van de pompkop aan op een 3/8 inch slang voorzien van een 3/8 inch naar 1/4 inch verloopstuk en 1/4 inch slang aan het andere uiteinde. Sluit de 1/4 inch aan op de instroompoort van de oxygenator.
    4. Monteer de uitstroompoort van de oxygenator van een slang van 1/4 inch met een Y-connector aan het uiteinde. Monteer beide uiteinden van de Y-connector met een slang van 1/4 inch.
    5. Sequentie 1 - Perfusaatstroompatroon tijdens Langendorff-perfusie (blauwe stippellijn in figuur 1A)
      1. Monteer het eerste uiteinde van de Y-connector met een 1/4 inch naar 3/8 inch expander met een ingebouwde luer-aansluiting. Sluit de 3/8 inch slang aan op de eerste poort aan de onderkant van de WB. Sluit een drieweg luer-klep aan op de luer-aansluiting op de expander en gebruik deze voor Adenosine-druppelafgifte.
    6. Sequentie 2 - Perfusaatstroompatroon tijdens belaste perfusie (oranje stippellijn in figuur 1A)
      1. Bevestig het tweede uiteinde van de Y-connector aan de bovenkant van het kleinere (laad)reservoir. Bevestig een Hoffman-klem aan de slang en gebruik deze voor het regelen van het vullen van het reservoir.
      2. Plaats een overlooplijn van de bovenkant van het laadreservoir naar het grotere reservoir.
      3. Monteer de bodem van het laadreservoir met een buis van 1/4 inch en sluit deze aan op een poort aan de onderkant van de orgelkamer. Voeg een driewegventiel toe halverwege de slanglengte voor adenosinetoediening en een eenrichtingsventiel vlak voordat het de orgaankamer bereikt.
      4. Bevestig het andere uiteinde van de orgelkamerpoort aan een haakse canule.
    7. Plaats de Windkessel zak (WB) direct boven de orgelkamer. Monteer de tweede overlooppoort aan de onderkant van de WB met een slang van 3/8 inch en sluit deze aan op elke instroompoort van het veneuze reservoir. Bevestig een Hoffman-klem en sluit deze volledig om vloeistof door deze poort te stoppen tijdens Langendorff en pas deze aan tijdens de geladen modus om de aortadruk te moduleren.
    8. Sluit een driewegklep aan op de overlooppoort aan de bovenkant van de WB en gebruik een slang van 1/4 inch om de WB aan te sluiten op een instroompoort in het veneuze reservoir. Bevestig een Hoffman-klem aan de 1/4 inch slang. Houd de klem volledig gesloten tijdens de Langendorff-perfusie en pas deze tijdens de belastingsmodus aan om de aortadruk te moduleren.
    9. Sluit de derde uitstroompoort op de WB aan op de aortapoort op de orgelkamer via de 3/8 inch slang, met een onderbreking in de onderste 3/4 van de lengte voor een temperatuursonde.

2. Voorbereiding van het perfusaatsysteem

  1. Bereid een basisperfusaat dat bestaat uit 0,96% Krebs-Henseleit Buffer, 9,915 mM Dextran, 25 mM natriumbicarbonaat, 1,054 mM runderserumalbumine, 1% Penstreptokokken, 0,13% insuline, 0,02% hydrocortison, 0,5% heparine en 2,75 mM calciumchloride. Breng het volume op 4 L met behulp van gedestilleerd water.
  2. Opstelling van het perfusiesysteem
    1. Spoel alle slangen, systeemcomponenten en reservoirs af met gedestilleerd water en sluit ze in de juiste volgorde weer aan (Figuur 1A).
    2. Plaats de Windkessel-zak tussen twee acrylplaten en draai deze vast met de schroefveeropstelling (aanvullende afbeelding 1).
    3. Sluit een driewegluerklep aan op de luer-aansluiting van de aortapoort en de atriale poort van de orgaankamer (Figuur 1B). Sluit twee druksensoren aan op de orgelkast, één op de klep die is aangesloten op de aortapoort aan de bovenkant van de orgaankamer en één op de klep die is aangesloten op de atriale poort aan de onderkant van de orgaankamer.
    4. Kalibreer de druksensoren door ze open te stellen voor lucht (0 mmHg druk) en deze meting in te stellen op 0 in het registratieapparaat.
    5. Sluit twee debietsensoren aan op de systeemslang. Sluit de sensor die de aortastroom meet aan op de 3/8 inch slang die de WB verbindt met de aortapoort. Sluit de sensor die de atriale stroom meet aan op de slang die het laadreservoir verbindt met de atriale poort.
    6. Sluit een temperatuursonde aan op de 3/8 inch slang die de WB verbindt met de aortapoort. Sluit een ontluchtingsslang aan op de derde poort van de klep die aan de aortapoort is bevestigd en houd deze te allen tijde open. Sluit het andere uiteinde van de lijn aan op een eventuele instroom van het veneuze reservoir.
    7. Sluit de warmtewisselaar aan op de oxygenator en stel deze in op 38 °C. Sluit de 100% zuurstofleiding aan op de gasinstroompoort op de oxygenator. Zet de zuurstof aan tot 0,5 l/min.
  3. Systeem priming
    1. Voeg 2 L perfusaat toe aan het systeem met behulp van de orgelkamer. Zet de pulserende pomp aan en laat het perfusaat circuleren (sla het laadreservoir over) totdat het perfusaat is geoxygeneerd tot een minimum pO2 van 400 mmHg en de temperatuur ~35 °C heeft bereikt.
    2. Laat het perfusaat circuleren en vul alle systeemcomponenten om lucht te verwijderen. Masseer de buisjes met eventuele resterende luchtbellen om ze te verwijderen. Verwijder vervolgens alle lucht die in de aortapoort zit door de druk te verhogen door de vloeistofuitstroom gedeeltelijk af te sluiten en het pompdebiet te verhogen. Door deze drukverhoging wordt eventuele lucht door de spoel-/ontluchtingsbuis geperst.
    3. Laat het perfusaat circuleren tot het de gewenste temperatuur heeft bereikt (37 °C, continu bewaakt via een temperatuursonde), voer een eerste beoordeling uit van de biochemische parameters om een correcte ionenconcentratie (tabel 1) en voldoende oxygenatie te garanderen.
      OPMERKING: Lees de ionen- en pH-waarden af nadat de oplossing op temperatuur is gebracht (37 °C) en op de juiste manier van zuurstof is voorzien.

3. Verkrijging van harttransplantaten

  1. Dieren verdoven met een intramusculaire injectie van atropine (0,04 mg/kg), telazol (4,4 mg/kg) en xylazine (2,2 mg/kg).
  2. Eenmaal verdoofd, brengt u de dieren over naar de operatiekamer en verkrijgt u veneuze toegang met behulp van een infuuslijn die in beide oren wordt geplaatst.
  3. Dien een bolus Propofol (0,16-0,33 mg/kg) toe via de IV-lijn en test schadelijke prikkels 3 minuten na injectie. Als er geen reflexen aanwezig zijn, intubeer het dier dan en handhaaf de anesthesie door continue inhalatie van isofluraan (3%-5%) en intraveneuze fentanyl (5-20 μg/kg/uur) indien nodig.
  4. Eenmaal geïntubeerd, plaatst u een drukmanchet in een van de voorste ledematen en sluit u een ECG-sensor aan op de top van de onderlip voor bewaking van de zuurstofverzadiging.
  5. Start een infuus met zoutoplossing en dien deze toe via de oor-infuuslijn. Plaats een chirurgisch laken over het ventrale aspect van het dier.
  6. Dien een bolus fentanylcitraat (5 μg/kg) intraveneus toe ter voorbereiding op de sternotomie.
  7. Maak een verticale incisie tussen de sternale inkeping en xiphoid met een scalpel met 10 mesjes (~25 cm). Gebruik na de incisie een elektrocauterisatie om het onderhuidse vet en de fascia te verdelen tot het borstbeen wordt bereikt.
  8. Eenmaal blootgesteld, scheidt u het aanhangende hartzakje van het borstbeen met behulp van stompe vingerdissectie aan het caudale aspect van het borstbeen. Om dit te doen, plaatst u uw vinger op het dorsale aspect van het borstbeen en scheidt u eventueel aanhangend weefsel tussen het borstbeen en de ingewanden.
  9. Steek een beitel in bij de staart van het borstbeen. Terwijl u hemelwaartse kracht op de beitel uitoefent, gebruikt u een hamer om de beitel door het borstbeen te duwen.
  10. Nadat de mediane sternotomie is voltooid, bepaald door de volledige scheiding van het borstbeen (van xiphoid tot sternale inkeping), plaatst u een sternale retractor en opent u deze totdat deze volledig is blootgesteld.
  11. Snijd het hartzakje craniaal in met een Metzenbaum-schaar totdat de aorta en de longslagader zichtbaar zijn.
  12. Plaats twee purse string hechtingen (4-0 Prolene) op de aorta en zet vast met een tourniquet snare. Zorg ervoor dat de hechtingen door de medialaag van de aorta gaan, maar niet door het lumen. Oppervlakkige hechtingen zullen de canule van de aortawortel niet op zijn plaats houden en diepe hechtingen zullen de aorta doen bloeden.
  13. Dien een bolus heparine (100 E/kg) toe via het oor IV en laat het gedurende 3 minuten circuleren.
  14. Steek een 9F aortawortelcanule loodrecht op de aorta tussen de hechtingen van de portemonnee en zet vast door de tourniquetstrik voorzichtig aan te draaien. Zorg ervoor dat er geen lekkage rond de canulatieplaats is. Laat de cardioplegielijn van de canule van de aortawortel luchten door het bloed uit de aorta te laten stromen.
  15. Sluit een zak met cardioplegische oplossing aan op de luer lock-aansluiting. Zet de cardioplegiezak onder druk met een drukzak om tijdens het spoelen 80 mmHg te bereiken. Sluit een peristaltische pomp aan op de tweede lijn van de aortawortelcanule en gebruik deze om 1 liter bloed rechtstreeks uit de aorta te halen.
  16. Scheid rode bloedcellen met behulp van een bloedbergingsapparaat (rode bloedcellen worden gecentrifugeerd en gewassen met zoutoplossing). Voeg rode bloedcellen toe aan het perfusiesysteem nadat het de gewenste temperatuur heeft bereikt.
  17. Zodra er voldoende bloed is verzameld, gebruikt u een transthoracaal kruis om de aorta af te klemmen en opent u de cardioplegielijn om het orgaan door te spoelen.
  18. Onmiddellijk na het starten van de kruisklem en de spoeling, ontlucht het hart via een incisie van 5 cm in het linker hartoor en door de inferieure vena cava volledig door te snijden. Voeg op dit moment ijs toe aan de borstholte om de temperatuur van het orgaan te verlagen.
  19. Na succesvolle ontluchting, ernstige of bind de superieure vena cava af om te voorkomen dat warm bloed uit het hoofd het gekoelde hart bereikt.
  20. Zodra het hart is gespoeld met 1 L cardioplegie-oplossing, verdeelt u de grote bloedvaten, inclusief de aorta, de hoofdlongslagader, de superieure en inferieure vena-cavae en bilaterale longaders. Hiermee is de cardiale explantatie voltooid. Verwijder het hart uit de holte.
    OPMERKING: Houd zoveel mogelijk lengte aan van de grote vaten die aan het transplantaat zijn bevestigd. Snijd de longaders zo dicht mogelijk bij de longen door.
  21. Wikkel het orgaan in een laparotomiespons en leg het op ijs.

4. Voorbereiding van het transplantaat

  1. Knip de takken van de aortaboog af om één uitstroomkanaal te creëren. Steek de aortacanule door dit kanaal en zet vast met een kabelbinder en 4-0 zijden hechtdraad (Figuur 2).
  2. Plaats een bipolaire stimulatiedraad op de achterwand van de rechterventrikel. Snijd de longaders door om een enkel instroomkanaal in het linker atrium te vormen.
  3. Maak twee 4-0 proline-hechtingen met een portemonnee door de omtrek van het linker atriumkanaal. Zet de hechtingen vast met tourniquetstrikken en laat ze los tot ze worden geladen.
  4. Sluit het linker atrium aanhangsel met behulp van een eenvoudige doorlopende hechting (4-0 Prolene). Noteer het initiële hartgewicht.

5. Reanimatie van harttransplantaat

  1. Klem de 3/8 inch slang vlak voor de aortapoort vast om de perfusaatstroom te stoppen. Plaats het hart met de achterwand naar de bediener gericht. Kantel de orgelkamer in een hoek van ongeveer 20°.
    OPMERKING: Deze positie van de transplantaatperfusie is gekozen om de passieve drainage te vergroten en komt overeen met eerder gepubliceerde gegevens die een aanzienlijke verbetering van de functie aantonen in vergelijking met hangend26.
  2. Plaats de aortacanule in een hoek van 90° ten opzichte van de aortapoort en maak de aortalijn langzaam los. Ontlucht de aortacanule door de progressieve stroom van perfusaat erin.
  3. Verlaag langzaam de hoek in de aortacanule totdat deze in lijn is met de aortapoort en volledig is aangesloten op de aortalijn.
  4. Eenmaal volledig aangesloten, masseert u het hart met tussenpozen zachtjes om uitzetting door linkerventrikelvulling te voorkomen. Ontlucht tijdens deze periode de linkerventrikel door het open linker atrium.
  5. Houd tegelijkertijd de aortadruk in de gaten en houd deze binnen het aanvaardbare bereik (30 - 40 mmHg).
  6. Start de gegevensverzameling en start de adenosine-infuus met een snelheid van 333 uL/min
    OPMERKING: Adenosine (2 mg/ml) wordt toegevoegd aan het perfusieprotocol om de huidige omstandigheden van klinische perfusie na te bootsen. Het is echter belangrijk erop te wijzen dat de bijbehorende vasodilatatie ongewenst orgaanoedeem kan verergeren 30,31,32.
  7. Sluit de stimulatiedraden aan op de stimulatiebox en stel deze in op 60 bpm als back-upstimulatie.
  8. Als fibrillatie aanwezig is, defibrilleer dan het hart met behulp van peddels met 30 J. Dien zoveel schokken toe als nodig is totdat ritmische samentrekkingen worden bereikt.
  9. Zodra er een georganiseerd ritme aanwezig is (tempo of intrinsiek), stopt u met de handmatige ontluchting en plaatst u ECG-leads rechtstreeks op het hart met behulp van haaknaalden.
  10. Draai de schroeven op de Windkessel-zak vast totdat de golfvorm die wordt weergegeven door de aortadruksensor een sinusgolf nabootst. Perfuseer het hart in Langendorff-configuratie gedurende 6 uur zoals eerder beschreven33.

6. Cardiale transplantaat laden

  1. Sluit de haakse canule aan op de atriale poort van de orgelkamer. Eenmaal aangesloten, klemt u de canule vast en laat u de vloeistof in het laadreservoir door de Hoffman-klem in de leiding tussen de oxygenator en het laadreservoir los te laten.
  2. Vul het laadreservoir tot de druk 15 - 20 mmHg bereikt. Verhoog het vermogen op de pomp om zowel de aorta- als de atriale druk te behouden.
  3. Steek de helft van de rechthoekige metalen punt in het linker atrium met de punt naar het aanhangsel gericht. Deze plaatsing bevordert het meest consequent de competentie van de mitralisklep.
  4. Plaats de druksensor in de linkerventrikel voor de registratie van de linkerventrikeldruk. Laat de klem op de canule los en laat het linker atrium zich vullen.
  5. Eenmaal ontlucht, gebruikt u de eerder geplaatste hechtingen en tourniquetstrikken om de opening van het linker atrium volledig te sluiten. Pas de canule en strikken indien nodig aan om vloeistoflekkage tot een minimum te beperken.
  6. Nadat u de canule in het linker atrium hebt vastgezet, stopt u de retrograde perfusie naar de aorta volledig door de lijn van de oxygenator naar de WB vast te klemmen.
  7. Verplaats de adenosinedruppelaar van de leiding die naar de WB leidt, naar de lijn tussen het laadreservoir en de atriale poort.

7. Einde van de perfusie

  1. Noteer biochemische metingen, hartslag, aorta-/atriale stroom en druk elke 30 minuten voor de duur van het experiment (10 uur). Verkrijg biochemische metingen van de atriale lijn voor instroommeting en rechtstreeks van de longslagader voor uitstroommetingen.
  2. Stop aan het einde van de perfusie de gegevensverzameling, verwijder het hart en gooi het weg.
  3. Mobiliseer de niet-vaste delen van het systeem naar een grote gootsteen, demonteer, spoel af en reinig met grote hoeveelheden water.
  4. Zodra er geen bloedresten meer zichtbaar zijn in de componenten, zet u het systeem weer in elkaar. Voeg grote hoeveelheden water toe aan het systeem via de orgaankamer en ongeveer 100 ml vloeibaar alkalisch reinigingsmiddel om met water te circuleren.
  5. Zodra het wasmiddel goed met het water is gemengd, klemt u de systeemleidingen vast om alle reservoirs gevuld te houden met de wasmiddeloplossing.
  6. Koppel de oxygenator los van de rest van het systeem en spoel nog een keer met water om alle zeep te verwijderen.
  7. Zodra de zeep volledig is verwijderd, föhnt u de oxygenator droog door lucht door de vloeistoftoevoer met de hoogst mogelijke snelheid te blazen.

Results

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

Harten van 4 Yorkshire varkens (30 - 35 kg) werden geoogst en geconserveerd via Langendorff NMP gedurende 6 uur voorafgaand aan 4 uur continu laden. Deze experimentele conditie werd gekozen omdat 6 uur de gemiddelde klinische conserveringsduur is (5,1 ± 0,7 uur)34. Door de toevoeging van 4 extra uur continue belasting (in totaal 10 uur ex vivo tijd), werd een zekere mate van hartfalen verwacht, aangezien eerder een duidelijke correlatie tussen perfusietijd en achteruitgang van de myocardfunctie is gerapporteerd35. Als zodanig bood dit de mogelijkheid om het belang van functionele metrieken voor de beoordeling van transplantaten en hun vermogen om levensvatbare versus falende harten te onderscheiden, te benadrukken. In deze hoedanigheid gaven de meeste op Langendorff gebaseerde metrieken geen waarneembaar verschil in levensvatbaarheid tussen harttransplantaten aan, waarbij vasculaire weerstand (CVR, figuur 2C), zuurstofopnamesnelheid (OUR, figuur 2D), lactaataccumulatie (figuur 2E), glucoseverbruik (figuur 2F) en kaliumaccumulatie (figuur 2G) niet-statistisch verschillend waren gedurende de gehele perfusietijd. Evenzo werd er geen verschil gezien in het gewicht dat door de grafts werd gewonnen (Figuur 2H). Er werd echter een gestage afname van de hartslag waargenomen voor falende transplantaten na 2 uur belastingstijd (Figuur 2A), waarbij het gebied onder de curve niet-statistisch anders was tot 3 uur perfusie (Figuur 2B). Bovendien suggereerden belastingsafhankelijke metrieken in figuur 3 een verlies van hartfunctie al na 30 minuten in de laadtijd, waarbij de maat voor contractiliteit (dP/dtmax) de eerste maatstaf was die functieverlies aangaf (figuur 3C). Net als bij de hartslag werd een gestage afname van de linkerventrikeldruk (Figuur 3A) waargenomen na 2 uur geladen perfusie, met statistisch significante verschillen tussen de polsdruk van het transplantaat (Figuur 3B) en ontspanning (dP/dtmin, Figuur 3D) na 1,5 uur perfusie.

figure-results-1
Afbeelding 1: Instelling van het perfusiesysteem. (A) Perfusie-opstelling. Zwarte lijnen geven de stroom van perfusaat aan tijdens beide perfusiemodaliteiten. De blauwe stippellijn geeft alleen de stroom van perfusaat aan tijdens Langendorff-perfusie en de oranje lijnen geven de stroom van perfusaat aan tijdens belastingsperfusie. (B) Locatie van de aorta (ononderbroken lijn) en atriale (stippellijn) druksensoren. Aangezien de atriale druksensor zich ruimtelijk onder het atrium bevindt, is er rekening gehouden met het hoogteverschil voor een goede LA-drukregeling. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

figure-results-2
Figuur 2: Conventionele beoordelingsmaatstaven. Metrieken worden als conventioneel aangeduid als hun verwerving mogelijk is tijdens de Langendorff-perfusie. (A) De hartslag werd berekend op basis van de drukgolven die werden verkregen met behulp van de linker intraventriculaire druksensor. Omdat deze metriek echter gemakkelijk kan worden berekend op basis van ECG-sporen, die ook beschikbaar waren tijdens Langendorff, wordt deze als een conventionele metriek beschouwd. De ononderbroken lijn is de mediaan en het gearceerde gebied is de interkwartielafstand (IQR). (B) Gebied onder de curve (AUC) van hartslaggegevens voor elke 30 minuten perfusietijd. (C) Vasculaire weerstand (CVR) van de transplantaten. (D) Zuurstofopnamesnelheid (OUR). (E) Accumulatie van lactaat. (F) Glucoseverbruik. (G) Ophoping van kalium. (H) Percentage gewichtstoename als proxy voor oedeem. Alle gegevens worden uitgedrukt als mediaan ± interkwartielafstand (IQR, n = 4). Herhaalde metingen tweezijdige ANOVA en Tukey-Kramer HSD post-hoc analyse op standaard kleinste kwadraten middelen. * = p <0,01. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

figure-results-3
Figuur 3: Niet-conventionele beoordelingsmaatstaven. Metrieken worden aangeduid als niet-conventioneel wanneer hun verwerving alleen mogelijk is tijdens geladen perfusie. (A) Linkerventrikel (LV) pulsdruk uitgezet in de loop van de tijd. De ononderbroken lijn is de mediaan en het gearceerde gebied is de IQR. (B) Het gebied onder de curve (AUC) van de LV-pulsdruk voor elke 30 minuten perfusietijd. (C) AUC van cardiale contractiliteit werd verkregen uit de maximale afgeleide van de LV-pulsdruk voor elke 30 minuten perfusie. (D) AUC van cardiale ontspanning werd verkregen uit de minimale afgeleide van de LV-pulsdruk gedurende 30 minuten perfusietijd. Alle gegevens worden uitgedrukt als mediaan ± interkwartielafstand (IQR, n = 4). Herhaalde metingen tweezijdige ANOVA en Tukey-Kramer HSD post-hoc analyse op standaard kleinste kwadraten middelen. * = p <0,01, ** = p <0,05, *** = p < 0,001, **** = p <0,0001. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

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

Tabel 1: Acceptabel bereik van ionenconcentraties in het perfusaat.

Aanvullende afbeelding 1: Opstelling van het perfusiesysteem. Klik hier om dit bestand te downloaden.

Discussion

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

Normothermische machineperfusie is een krachtige modaliteit voor het behoud en de beoordeling van organen die een grote invloed heeft gehad op het gebied van harttransplantatie door de donorpool van volwassen harten uit te breiden36. Deze uitbreiding is het resultaat van de mogelijkheid om momenteel een kleine pool van harten te gebruiken die voorheen als ongeschikt voor transplantatie werden beschouwd. Normothermische machineperfusie bewaart harttransplantaten in een kloppende toestand en biedt de mogelijkheid voor zowel functionele als metabolische beoordeling. Ondanks het potentieel blijft de huidige toepassing van NMP echter beperkt tot een beperkte subset van marginale organen (d.w.z. organen die zijn gedoneerd na overlijden van de bloedsomloop met < warme ischemietijd van 30 minuten van donoren < 55 jaar en geen comorbiditeiten). Deze beperking wordt veroorzaakt door het ontbreken van nauwkeurige en precieze beoordelingstechnieken, die de betrouwbare evaluatie van een breder scala aan marginale harten belemmeren.

Linkerventrikelbelasting tijdens NMP is naar voren gekomen als een veelbelovende beoordelingstechniek, aangezien hemodynamische parameters die tijdens belasting worden verkregen, sterk gecorreleerd kunnen zijn met de resultaten na transplantatie 15,16,18. In feite zou de opname van cardiale belasting tijdens NMP als beoordelingstechniek de evaluatie en het waarschijnlijke gebruik van organen met uitgebreide criteria kunnen vergemakkelijken, waardoor de donorpool verder wordt uitgebreid. Ondanks de enorme potentiële impact zijn er momenteel geen laadmogelijkheden beschikbaar in klinische NMP-systemen37. Om de integratie van laadmogelijkheden in gevestigde NMP-systemen te vereenvoudigen en te standaardiseren, toont dit protocol de haalbaarheid aan van passieve linkeratrium (LA) drukregeling (d.w.z. zwaartekrachtafhankelijke druk), een benadering die zelden wordt gebruikt bij grote hartperfusie. Deze drukmethode elimineert de noodzaak van secundaire pompen, waardoor de implementatie van cardiale belasting aanzienlijk wordt vereenvoudigd. Aangezien de zwaartekracht echter de belangrijkste bepalende factor is voor de LA-druk, is kennis van de ruimtelijke plaatsing van het laadreservoir en de bijbehorende druksensor (atriale druksensor) van cruciaal belang voor een succesvolle cardiale belasting. Er moet uiterste voorzichtigheid worden betracht om rekening te houden met door hoogte veroorzaakte drukverschillen, aangezien zowel over- als onderdruk van de LA resulteert in suboptimale belastingsomstandigheden en via verschillende mechanismen kan leiden tot transplantaatfalen.

Het blootstellen van de LA aan abnormaal hoge drukken resulteert in verhoogde cardiale vuldrukken (d.w.z. mitralisklepopening vóór volledige ontspanning van de linkerventrikel), een fenomeen waarvan bekend is dat het schade aan het harttransplantaat en een slechte prognose veroorzaakt. Bovendien, en minder voor de hand liggend, stelt hoge druk de LA bloot aan niet-fysiologische rekken, wat leidt tot abnormale mechanomodulatie en een mogelijke toename van de secretie van atriale natriuretische peptiden (ANP's)39. Zowel mechanomodulatie als ANP's zijn bekende veroorzakers van boezemfibrilleren 40,41. Aan de andere kant kan niet-fysiologisch lage druk in het linker atrium leiden tot onvoldoende vulling van de linker hartkamer tijdens de diastole, wat leidt tot een verminderd hartminuutvolume. Aangezien dit protocol gebruik maakt van passieve afterload (d.w.z. geen retrograde perfusie naar de aorta tijdens het laden met volledige afhankelijkheid van de coronaire bloedstroom van antegrade perfusie uit de linkerventrikel), kan een verminderde cardiale output resulteren in verminderde myocardperfusie en relatieve ischemie. Over-/onderdruk van de LA kan ook optreden tijdens het laadproces, waardoor het van cruciaal belang is om het laadreservoir voor te vullen en de druk zorgvuldig te controleren voordat het atrium rond de laadcanule wordt gesloten. Onjuiste atriale druk is de meest waarschijnlijke bron van techniekafhankelijk transplantaatletsel. Het was ook het meest uitdagende gedeelte om correct uit te voeren, met talloze iteraties die werden uitgevoerd om de best presterende sequentie en de ideale grootte van de laadcanule te bepalen.

Een ander bijzonder belangrijk element voor het succes en de relevantie van het protocol is het gebruik van een passieve afterload die het Windkessel-effect nabootst dat in vivo circulatie wordt gezien. Onder fysiologische omstandigheden verwijst het Windkessel-effect naar het vermogen van grote centrale slagaders, met name de aorta, om te fungeren als een reservoir tijdens de systole en een kanaal tijdens de diastole. Tijdens de systole zetten de elastische wanden van de aorta uit om een toename van het bloedvolume op te vangen42. Dit opgeslagen bloed wordt vervolgens geleidelijk vrijgegeven tijdens de diastole, geholpen door de elastische terugslag van de arteriële wanden. Dit mechanisme vermindert de temporele variabiliteit van de bloedstroom, waardoor een enigszins continue orgaanperfusie wordt gegarandeerd43. Dit is vooral belangrijk voor het hart, omdat43 in tegenstelling tot andere organen, myocardperfusie bijna uitsluitend plaatsvindt tijdens diastole44. Als zodanig biedt de integratie van het Windkessel-effect in ex vivo perfusiesystemen een meer fysiologische bron van coronaire perfusie, gunstig tijdens zowel retrograde als geladen perfusiemodi. Bovendien lijkt de implementatie van dit systeem in geladen perfusie voor beoordelingsdoeleinden de voorspellende mogelijkheden te vergroten, waarbij de cardiale prestaties van transplantaten die zijn geperfuseerd met op Windkessel gebaseerde afterload sterker correleren met de resultaten na transplantatie, zoals aangetoond door anderen18. Het Windkessel-effect in deze opstelling wordt bereikt met behulp van een gemodificeerde infuuszak die is ingesloten tussen twee acrylplaten die zijn verbonden via een schroefveer (aanvullende figuur 1), een relatief eenvoudiger systeem dan andere gerapporteerde Windkessel-apparaten 18,19,20. Bovendien zorgde de mogelijkheid om de laadveer aan of uit te draaien voor een enorme controle over de terugslagdruk, waardoor de finetuning van experimentele instellingen werd vergemakkelijkt.

Met behulp van ons systeem kan de perfusiemethode eenvoudig heen en weer worden geschakeld tussen Langendorff- en belaste modus. De geladen modus maakte het mogelijk om functionele gegevens van de linkerventrikel van de transplantaten te verkrijgen (d.w.z. linkerventrikelpolsdruk, contractiliteit, ontspanning, figuur 3). Deze functionele gegevens onthulden een duidelijk verschil in de levensvatbaarheid van het transplantaat dat niet duidelijk was in biochemische trends (Figuur 2), waaronder lactaat (Figuur 2B), de klinische standaard voor de beoordeling van harttransplantaten in ex vivo perfusiesystemen10. Bovendien maakt perfusie in de geladen modus, zoals beschreven in dit protocol, de mogelijkheid mogelijk om het hartminuutvolume te meten (CO = hartslag * slagvolume), wat een extra en meer conventionele maatstaf voor de hartfunctie oplevert45,46. Het slagvolume, de meer uitdagende variabele om uit de huidige opstelling te verkrijgen, kan worden verkregen door de coronaire stroom te kwantificeren, die, samen met de atriale en aortastroom, kan worden gebruikt om einddiastolische en eindsystolische volumes te berekenen. Op dezelfde manier kan het slagvolume worden verkregen via echocardiogrammetingen of druk-volumelussen. Het is belangrijk om te benadrukken dat deze opstelling alleen in staat is om de linkerkant van het hart te belasten, wat resulteert in functionele gegevens van de linker hartkamer. Deze methode geeft geen informatie over de rechterventrikelfunctie. Dit is waarschijnlijk de grootste beperking van het huidige protocol, vooral omdat rechterventrikeldisfunctie vaker voorkomt bij getransplanteerde dan bij linkerventrikeldisfunctie47. Er wordt echter gemeld dat rechterventrikeldisfunctie na een paar weken na de transplantatie verdwijnt, waardoor het belang ervan misschien minder prioriteitkrijgt47.

Met name de vier transplantaten die in de resultaten van dit manuscript worden gepresenteerd, werden op exact dezelfde manier verkregen en geperfundeerd met behulp van Langendorff gedurende 6 uur. Deze experimentele conditie werd geselecteerd omdat 6 uur de gemiddelde conserveringsduur is van normotherme machinaal geperfundeerde transplantaten, en de toevoeging van een extra 4 uur continue belasting (in totaal 10 uur ex vivo-tijd ) zou naar verwachting resulteren in een zekere mate van transplantaatfalen. Deze verwachte mislukking bood de mogelijkheid om de noodzaak van functionele metrieken te benadrukken en demonstreerde hun beoordelingsvermogen in vergelijking met op Langendorff gebaseerde metrieken. De resultaten in dit manuscript tonen inderdaad het vermogen aan van sommige functionele parameters die zijn verkregen via passieve LA-drukregeling en passieve afterload-belasting om levensvatbaarheidsverschillen van DBD-harttransplantaten met langere conserveringstijden te ontmaskeren. Hoewel hier niet aangetoond, is het redelijk om aan te nemen dat de effectiviteit van deze beoordeling kan worden gerepliceerd om de levensvatbaarheid te bepalen van transplantaten met andere bekende verwondingen en/of functionele tekortkomingen (d.w.z. DCD, oudere donoren, comorbiditeiten), maar verder onderzoek is nodig om de functionele kenmerken en verschillen binnen deze transplantaten te bepalen. Evenzo is ook verder werk nodig om te bepalen hoe functionele metrieken correleren met transplanteerbare versus niet-transplanteerbare harttransplantaten, evenals andere mogelijke bronnen van levensvatbaarheidsindices. Het verschil tussen de belasting van de aorta en het atrium kan bijvoorbeeld een betrouwbare levensvatbaarheidsindex zijn, aangezien het verschil tussen deze drukmetingen kan duiden op een afwezigheid of aanwezigheid van cardiogene shock48.

Disclosures

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

DV is een werknemer en oprichter van VentriFlo, Inc., Pelham, NH, en heeft octrooiaanvragen die relevant zijn voor dit onderzoek. Voor meer informatie zie https://ventriflo.com/patents/. SNT heeft octrooiaanvragen die relevant zijn voor deze studie en is lid van de wetenschappelijke adviesraad van Sylvatica Biotech Inc., een bedrijf dat zich richt op de ontwikkeling van technologie voor het behoud van organen. Alle concurrerende belangen worden beheerd door de MGH en Partners HealthCare in overeenstemming met hun beleid inzake belangenconflicten. AR en AAO ontvangen onderzoeksfinanciering van Paragonix Technologies Inc.

Acknowledgements

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

We zijn dankbaar voor de financiering van SNT door het Amerikaanse National Institute of Health (K99/R00 HL1431149; R01HL157803; R01DK134590; R24OD034189), de National Science Foundation onder subsidienr. EEG 1941543, de Claflin Distinguished Scholar Award namens het MGH Executive Committee on Research en de Polsky Family Award for Leaders in Surgery. We erkennen onderzoeksfinanciering aan AAO van de Hassenfeld Family Foundation, het MGH Executive Committee on Research en het MGH Center for Diversity and Inclusion. We erkennen onderzoeksfinanciering aan GO van de Sarnoff Cardiovascular Research Foundation.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
4- way Stopcock Smiths Medical MX9341L
4-0 Prolene sutures Ethicon 8711
5-0 SutureFine Scientific Tools18020-50
Aortic Connector VentriFLO Inc Op bestelling gemaakt
Aortic root cannulaMedtronic Inc 10012
Bovine Serum AlbuminSigmaA7906
Calcium ChlorideSigmaC7902
Cell Saver Medtronic Inc ATLG
Cell Saver cartridges Medtronic Inc ATLS00
DextranSigma31389
EKG epicardial leads VentriFLO Inc Op bestelling gemaakt
Equipment stand and brackets VentriFLO Inc Op bestelling gemaakt
External Pace maker Medtronic Inc 5392
Falcon High Clarity 50mL conical tubesFisher Scientific14-432-22
Flow Probes TranSonic Sytems inc 1828
Heparin sodium InjectionMedplusG-0409-2720-0409-2721
Hollow fiber oxygenator and Venous  ReseviorMedtronic Inc BBP241Affinity Pixie, 1L
HTP 1500  Heat Therapy PumpHTP6826619
InsulinHumulin RMGH Pharmacy
Iworx Data Acquisition SystemIworxIX-RA-834
Krebs-Henseleit BufferSigmaK3753
Leukocyte FilterHaemoneticsSB1E
Organ ChamberVentriFLO Inc Op bestelling gemaakt
Pacing Wires BiopolarMedtronic Inc 6495
Penicillin-StreptomycinThermoFisher Scientific15140122
Pressure Trasnducers IworxBP100
Pulsatile PumpVentriFLO Inc 2100-0270
PVC Tubing Medtronic Inc HY10Z49R9
Right Angle Metal Tip Cannula 20FMedtronic Inc 67318
Sodium BicarobonateSigma5761
Standard PHD ULTRA CP Syringe PumpHarvard Aparatus88-3015
Tourniquet kit 7in Medtronic Inc 79006
Transonic Flow boxTranSonic Sytems Inc T402
Venous Resevior Medtronic Inc CB841Affinity Fusion, 4L
WIndKessel BagVentriFLO Inc Op bestelling gemaakt
Y adapterMedtronic Inc 10005

References

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

Reprints and Permissions

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

Request Permission

Tags

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

Related Articles