Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

Medicine

Использование двух урология желудочков Assist устройств как общее искусственное сердце

doi: 10.3791/55961 Published: May 11, 2018

Summary

Здесь мы представляем протокол, с помощью двух центробежных насосов в качестве замены всего искусственного сердца.

Abstract

Механические системы кровообращения поддержки (MCS) был введен как жизнеспособной альтернативой трансплантация сердца, главным образом за счет использования урология желудочков помочь устройства (VAD) для поддержки левого желудочка. Однако определенные клинические сценарии требуют бивентрикулярная механической поддержки. Одна из стратегий для некоторых пациентов является иссечение как желудочков и имплантации двух насосов VAD как общее искусственное сердце (тах). Это недавно стало возможным путем усовершенствования в конструкции устройства и Малый профиль центробежные устройств. Этот подход TAH остается экспериментальным с многих важных задач, например параметры устройства сбалансировать правый и левый циркуляции, ориентацию устройства и отток лоскута с их влиянием на гемолиза и стабильности и итоги хронический поддержки с помощью такой ориентации. Этот протокол направлен на обеспечение воспроизводимый подход для замены всего искусственного сердца с двумя урология центробежные VAD в модели коровы.

Introduction

Наблюдается рост числа пациентов с сердечной недостаточностью, с примерно 5,7 миллиона взрослых, страдающих от этого состояния в Соединенных Штатах сегодня1. Около 300 тысяч пациентов имеют конец стадии сердечной недостаточности с продолжительность жизни составляет менее одного года. Трансплантация сердца остается золотой стандарт терапия для конец стадии сердечной недостаточности, он резко ограничивается количество имеющихся донорских органов. MCS была введена как жизнеспособной альтернативой трансплантации сердца, особенно с помощью VAD2. VAD работают путем разгрузки левого желудочка и вперед потока (поддерживается с помощью насоса) непосредственно в артериальной циркуляцию. VAD может быть имплантирован как мост для трансплантации, а также назначения терапии для пациентов, которые не соответствуют требованиям для трансплантации3. С момента их утверждения FDA менее чем десять лет назад ежегодное количество имплантированных VAD превзошел чисел трансплантации сердца, с этим номером экспоненциально повышения4. Однако, в подгруппе пациентов, сердечная недостаточность является бивентрикулярная (т.е. влияющих на левый и правый желудочек) и просто поддержка только левого желудочка могут не обеспечивать адекватной перфузии. В таких ситуациях правый желудочек требует временного механической поддержки5. Этот тип «RVAD» требует использования больших канюли, подключенных к экстракорпоральной насос, который ограничивает пациента в отделении интенсивной терапии (ОРИТ), в то время как восстанавливает желудочка. Для ограниченное подмножество пациентов еще одним вариантом является тах6,7. Показания для использования тах: сбой бивентрикулярная после пост инфаркте, Дефект межпредсердной перегородки желудочка (VSD), тяжелой ограничительной миопатия, который исключает желудочков катетеризации и пересадка сердца требующих хронический поддержки. Однако в настоящее время УЛХ утвержденных TAH устройство является большим и не может использоваться в небольших пациентов. Кроме того пневматические драйверы значительные и ограничить подвижность пациента.

Один экспериментальный стратегия для некоторых пациентов является использование второго VAD поддержать в правый желудочек8,9,10. В этом случае обрезанию обоих желудочков, и два VAD вживляются как тах. Это стало возможным путем усовершенствования в конструкции устройства и сокращением профиль устройства. Новый центробежный VAD, гораздо меньше, позволяя для двух VAD быть имплантированы рядом друг с другом для поддержки как левой и правой циркуляции. Этот подход остается экспериментальным с многих важных задач, включая параметры устройства, чтобы сбалансировать правый и левый циркуляции, ориентацию устройства и отток лоскута с их влиянием на гемолиза и других неблагоприятных событий. Целью настоящего Протокола является обеспечить воспроизводимый подход к замене TAH двум центробежные VAD в модели коровы.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Возраст соответствием (для донорства крови при необходимости) телят (вес 80 – 90 кг) в объекте животных. Жилье и все лечебные процедуры проводятся в соответствии с руководящими принципами животное уход и использование Комитета герцога университет медицинского центра.

1. начало анестезии

  1. После поста для 8-12 ч, предварительного лечить теленка с телазол (4,5 мг/кг/внутримышечно) и затем управлять изофлюрановая (1 – 4%), через маску.
  2. Коровы в лежачем положении на таблицу с подогревом и интубировать. Исправьте конечностей в таблицу с использованием тяжелых связей.
  3. Место внутривенного катетера (14 – 20 колеи) в духе уха.
  4. Администрировать диазепама (0,22 – 0,44 мг/кг/внутривенно) Если жевания и глотания очень распространены, или если животное кусаться на трубки эндотрахеальные трубки (ET). Кроме того управлять, если есть сложности с интубации содействовать облегчению дыхательных путей воздействия для интубации.

2. признаки и параметры центральной линии

  1. Начала ИВЛ в дыхательный объем 10 – 15 мл/кг и размере 20 – 25 bpm, с изофлюрановая (0,5 – 4%) поддерживали на протяжении всей процедуры.
  2. Закрепите трубку ET, с помощью связей для обеспечения никаких изменений в позиции трубки во время операции.
  3. Непрерывно контролировать насыщенность кислородом и ЧСС на протяжении всего эксперимента. Немедленно устранять любые проблемы с вентиляцией или кислорода насыщения (SaO2). Они будут скорее всего связаны с трубки позиции, либо параметры вентилятора. Если это положение трубки, отрегулируйте ET трубки для достижения адекватного приливных томов.

3. центрального сосудистого доступа

  1. Хотя следующие может быть сделано чрескожно с помощью УЗИ руководства, использования разрубом вниз подход лучше контролировать местные кровотечение, как только животное является антикоагулянтом.
  2. Использование трахеи как ориентир, брить мех шеи (с машинки для стрижки волос) и стерилизации области с помощью Бетадин. Сделать параллельный линейный разрез 1-2 см от трахеи и 20 см от рукоятка, с помощью no.10 лезвие скальпеля.
  3. Разделите ключично и тщательно разоблачить левой общей сонной артерией и внутренней яремной вены с помощью электрического Прижигающая средства. Используйте самостоятельно фиксирующую втягивающего устройства, чтобы помочь с экспозиции. Контролировать проксимальных и дистальных артерий и вен с большой шелковыми швами (размер 0 или 1 шелк) или судно петли.
  4. Иглу левую общую сонную артерию с 18-калибровочного катетер для контроля артериального давления. Де воздушные линии и если встречается кровотечение, место 6-0 или 7-0 полипропилен шов в кошелек строку моды вокруг катетера.
    1. Прикрепите датчик давления на консоль и передают волны давления в софте покера в разделе «Системное давление». Чтение и запись выходных данных.
  5. Доступ к левой внутренней яремной для жидкости и медикаментов и мониторинга центрального венозного давления. Прикрепите датчик давления на консоль и передают волны давления в софте покера в разделе «Центральное венозное давление». Чтение и запись выходных данных.
  6. Закрепите обе линии дистально для кожи и монитора. Запись исходных центрального венозного давления (ПВД) и артериального давления.

4. Медиана стернотомии и искусственного кровообращения (КПБ)

  1. Ощупывайте грудины от рукоятка к мечевидный выбрать место в средней линии и пометить с помощью маркера стерильные хирургические. Брить шерсть с клипер волос и стерилизации области с помощью Бетадин. Примените стерильные хирургические пелерина.
  2. Сделайте надрез с помощью лезвия №10 от рукоятка до мечевидного.
  3. Инструмент электрический Прижигающая разделить большую грудную основных вниз от грудины, хотя прекрасно соответствие средней линии, с помощью ручной пальпация бокового края грудины. Оценка средней грудины, используя средство электрические Прижигающая. Начните стернотомии снизу, разделив мечевидный тяжелых ножницами.
  4. Расширить стернотомии краниально садовые ножницы. После каждого разреза осмотрите грудины. Выполнения цифровой пальпация под грудины и выполнять тупым рассечение помочь сердца и легких падать от грудины. Полпути через стернотомии могут возникнуть некоторые пересечения transversalis мышцы и они разделяются с помощью электрического Прижигающая.
  5. Полное стернотомии вплоть до рукоятка. Позаботьтесь, чтобы остаться вдоль средней линии, как это будет иметь важное значение для заживления.
  6. После завершения стернотомия, достижения гемостаза, забив кровотечения края мышцы с электрическим Прижигающая инструмент. Применять воск кости до мозга грудины, чтобы помочь с любой остаточный кровотечение.
  7. Идентифицировать тимуса и удалить его с помощью электрического Прижигающая инструмент. Введите перикарда в продольные моды и отражают от диафрагмы до аорты.
    1. Создайте перикарда колыбели, используя пять 2-0 шелковыми швами аппроксимирующей перикарда на кожу подтянуть сердце и поддержать его. Выбрать все уголки открытой перикарда и привести их непосредственно предшествовавшие кожи с использованием шелковых нитей.
  8. Создайте окно 3-дюймовый долго между аорты и легочной артерии, пройдя через соединительной ткани для прохождения аорты крест зажим. Применить кошелек строку 4-0 полипропилен шовные восходящей части аорты в месте проксимальнее бифуркации.
  9. Окружности свободной верхней полой вены (SVC) с помощью тупого рассечение и применить второй кошелек строку 3-0 полипропилен шовный материал. Создание системного Гепаринизация использованием начальная доза составляет 300 U/кг для достижения активированное время свертывания (ACT) больше чем 400 s.
  10. После того, как будет достигнут соответствующий акт, используйте лезвия no.11 вступать в аорту и вставьте 18 Fr артериальной канюли. Исключения из воздуха канюлю и прикрепить к артериальной линии КПБ. Следующий место 28 Fr SVC катетер в SVC и начать КПБ.
  11. На частичную КПБ, определить нижней полой вены (IVC) и иглу, как описано для SVC. Сделать это на байпасе, поскольку она позволяет для лучшего гемодинамического управления с учетом необходимости настаивать на сердце для экспозиции.
    Примечание: Там может быть потенциал для развития гипотензии поскольку КПБ является только на как частичная поддержка в этой точке. Если опытный гипотония, этот шаг следует осторожно и разобран чтобы сердце животного, чтобы заполнить с перерывами.
  12. Как только IVC канюля надежно вставлен, сращивания в главной цепи с помощью разъема Y. Цикл SVC и IVC с пуповинной лента для изоляции полный кровь от сердца.

5. Ventriculectomy

  1. Находясь на полном кардиопульмональной поддержки, Силки вниз SVC и IVC, используя ранее примененные пупочной ленты. Примените аорты крест зажим, проксимальнее место катетеризации аорты. После того, как была подтверждена позиция зажим, запустите ventriculectomy.
  2. Акцизный желудочков ткани окружности 1-2 см дистальнее правый и Левый предсердно паз. Оставьте ОПРАВЫ мышц желудочковой с митрального и трикуспидального annuli предоставлять дальнейшую поддержку для имплантации колец качели.
  3. Разрез югу клапанной apparati для митрального и трикуспидального клапанов, как они встречаются.
  4. Акцизный мышцы тракта правого желудочка отток с тракта правого желудочка отток (Антиангинальную), включая иссечение легочного клапана. Кроме того акцизный тракта левого желудочка отток (LVOT), но сохранить задней аспект аортального клапана в рамках аорто митрального занавеса.
  5. Последнее деление межжелудочковой перегородки. Определить отверстия коронарного синуса и перевязать с полипропиленовой швами 5-0.

6. Имплантация центробежные насосы (СПФ)

  1. Использование pledgeted, прерванные, 2-0 плетеные швами обеспечить швейные кольцо желудочков ткани и митрального клапана кольце. Выйти из швов на эпикардиальной поверхности обода мышц желудочковой и довести через кольцо шитья. Этот метод позволяет избежать «скрутки вверх» ткани выше кольцо, которое будет мешать coaptation кольцо с насосом.
  2. Используйте аналогичный подход для прикрепить швейные кольцо в кольце ОПРАВЫ и трехстворчатого мышцы правого желудочка.
  3. Прикрепить СЛТ для шитья кольца и закрепите при помощи стандартного механизма блокировки. Расположите эти разрешить доступ к механизму блокировки.
  4. Отрегулируйте длину трансплантата отток по ориентации выбора. После того, как была обнаружена надлежащей длины, сократить отток трансплантата. Позаботьтесь, чтобы не сделать трансплантата слишком долго, как это может вызвать излом.
  5. Использовать запуск 4-0 полипропилен швы для анастомозируют отток графтов в аорту (для левого сердца CFP) и легочной артерии (для правых отделов сердца CFP) в моде конца в конец.
  6. До завершения анастомозов, отпустите ленты на SVC и IVC дренажа канюли и позволит кровь для заполнения правой и левой насос, таким образом, начало процесса исключения из трансляции. Место 18-иглы в каждом из отток имплантатов для дальнейшего де проветривания. Использование вентилятора для предоставления большого объема дыхания для любой воздух, находящийся в легочные вены вернулся и исключении из трансляции.
    1. После снятия проветривание, удалите иглу и восстановить сайт, с помощью pledgeted полипропиленовые швами 5-0.
  7. Запустите насосов на низких оборотах скорость (3000 об/мин) для вперед кровотока, первоначально с зажимом на месте. Удаление аорты крест зажим и оставить некоторые объем крови для ввода насосов.
  8. Постепенно увеличивайте скорость насоса как отлучить кардиопульмональной поддержки. Прекратить КПБ и поддерживать циркуляцию полностью на правой и левой стороны насосов.
  9. Определите параметры скорости окончательного насос давления наполнения венозной на правой и левой стороне.
  10. Ввести катетеры давления непосредственно в легочной артерии и легочных вен, используя строку кошелек 5-0 полипропилен шовный материал для обеспечения их на месте.
  11. Передают давление сигналов программного обеспечения под этикетки «легочной артерии» и «легочной вены». Кроме того место датчиков ультразвукового потока вокруг восходящей части аорты и легочной артерией.
    Примечание: Все 4 каналы теперь должна быть активной: 1. «Системное давление», 2. «Центральное венозное давление», 3. «легочной артерии» и 4. «легочной вены».

7. Создание потока устройства бивентрикулярная Assist

  1. Постепенно снижая КПБ потока, постепенно увеличить левой СЛТ, а затем CFP скорость всегда сохраняя нижний правый CFP скорость, чем левой СЛП.
  2. Обратите особое внимание на гемодинамику, включая системное артериальное давление и ПВД. Легких overcirculation обозначается-физиологические давления в легочной артерии или легочной вены.
  3. В конечном счете увеличить левой CFP и правый CFP скорости для достижения поток 4 Л/мин на каждом устройстве и избавить от КПБ. Как только достигается стабильность гемодинамики, удалите SVC и IVC канюли и сковать швы кошелек строки.
  4. Далее удалите аорты канюлю и сковать шовный материал кошелька строки. Усыпить животных, медленно повернув, а затем остановить CFP насосы пока животное находится под наркозом.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Показано на рисунке 1 является привязанность швейных колец. Рисунок 1A показывает «скрутки» желудочка тканей, что может создать проблему с вложением насоса. Рисунок 1B представляет правильное вложение.

Рисунок 2 и на рисунке 3 , два различных направления насосов. На рисунке 2насосы расположены так, что отток графтов короткие и выход непосредственно в подключенный артерии. На рисунке 3насосы ориентированы таким образом, что отток графтов как право СЛП, так и левой CFP вращаться вокруг до будучи анастамозные в легочной артерии и аорты, соответственно. Он остается без ответа какой ориентации позволяет меньше огромного стресса на крови, и лучше в целом гемодинамические профиль для насоса. Кроме того неясно, какая ориентация позволяет меньше излом.

Figure 1
Рисунок 1: Крепление колец шитья.
Группа A показывает неправильное вложение правых отделов сердца замены швейных кольца с «жгуты вверх» желудочков ткани. Группа B демонстрирует включение кольцо правильный пошив в желудочковой ткани. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 2
Рисунок 2: прямой отток трансплантата ориентации, демонстрируя непосредственного крепления правых отделов сердца замены легочной артерии и замена левого сердца в аорту. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 3
Рисунок 3: другой ориентации отток графтов аорты и легочной артерии. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

В этой рукописи мы описывают использование двум центробежные VAD как урология тах. Этот метод может быть очень полезным для изучения эффекта искусственного кровообращения на вторичных органов таких легких и печени. Кроме того она может быть полезна для изучения гемодинамических изменений от ориентаций различных насоса и сценариев потока. Важнейшие шаги в рамках этого протокола связаны, как швейная колец прикреплены к желудочковой ткани а также включения клапанов annuli для прочности. Важно обеспечить, что это делается правильно, как это повлияет на стабильность устройства. Кроме того важно обеспечить что отток графтов измеряются и сократить на соответствующей длины. Устройство нестабильности и отток графт непроходимость представляют собой важные проблемы, которые могут возникнуть, если тщательно не выполняются эти два действия.

Протокол описывает два различных методов ориентации отток имплантатов, которые могут быть важным избежать обструкции оттоку трансплантата. В первом ориентации отток графтов подключаются непосредственно к соответствующим магистральных сосудов в ориентации похож на SynCardia всего искусственное сердце. В втором ориентации графтов вращаются вокруг других VAD как обычно используется в клинических случаях VAD.

С помощью этой экспериментальной модели, можно тщательно изучить гемодинамики сценарии, связанные с различными комбинациями скорости насоса, определить способы избежать дисбаланса левого и правого двухсторонний тиражей. Например прямые измерения аорты, давления в легочной артерии и легочной вены позволяют в режиме реального времени оценку общей гемодинамики состояния животного. Это будет иметь весьма важное значение для установления параметров правильную скорость на насосы для сбалансированной правой и левой тиражи с: адекватной перфузии артериального давления; нормальной легочной давление, чтобы избежать возможности отеком; и нормальной центрального венозного давления во избежание почечной или печеночной венозный застой. В клинически доступные устройства «поток» является вычисляемый параметр, который непосредственно не измеряется. В этом протоколе мы непосредственно измерить поток в двух местах для дальнейшей точной оценки гемодинамики.

В заключение этот манускрипт описывает использование двум центробежные насосы как общее искусственное сердце для замены урология бивентрикулярная в модели коровы.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Эта работа стало возможным через исследовательский грант от аббат медицинские доктора Milano.

Acknowledgments

Мы хотели бы поблагодарить Лаура Дженни и аббат медицинский для частичного финансирования. Мы также хотели бы поблагодарить Services герцог перфузии и крупных животных хирургические ядром за их помощь в ходе операций.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
SPO2  and heart rates are to be monitored: Multiparameter Meditech Equipment, Co., Ltd. MD-908 hemodynamic monitor intraoperatively
Viscot Mini XL Surgical Markers Amazon B007P550WG marking sternum before incision
60W High Power Electric Pet Cat Rabbits Horse Animal Hair Cutting Clipper LILY International Business CO., LIMITED  ZP-293 Fur shaving
No. 10 scalpel blade Swann-Mortan, England 301 Skin incision
Matzenbaum scissor BD-V. Mueller, USA CH2006-001 Vascular exploration
Scissors Felco, USA FELCO 200A-50, Felco Professional Bypass Lopper For sternotomy
A self-retractor BD-V. Mueller, USA AU19270 SCHUKNECHT Self-Retaining Postauricular Retractor, 
Sternal retractor BD-V. Mueller, USA CH6950-007 Cooley sternal retractor
Pressure transducer (Millar Mikro-Tip, 5Fr) Millar, USA MillarMikro-Tip, SPR-350S Assessment for pulmonary artery or venous pressure
AD instruments (PowerLab) AD instruments, USA PowerLab 16/35 Pressure signal transduction
Umbilical tapes Medline industries Inc., USA U11 For isolation and snaring of superior or inferior vena cava
Vessel loops Aspen Surgical, USA 3901, 3902 and 3904 Isolation of vessels
Silk sutures, 2-0 Ethicon US, LLC, USA SA11G For snare of superior or inferior vena cava
Ticron 2-0 Covidien, USA TicronTM suture Vascular suture
Prolene, 7-0 Covidien, USA Surgipro II Vascular suture
Prolene, 6-0 Covidien, USA Surgipro II Vascular suture
Prolene, 4-0 Covidien, USA Surgipro II Vascular suture
Prolene, 3-0 Covidien, USA Surgipro II Vascular suture
Aortic cannula, 15-18 Fr Medtronic, USA Elongated-One-Piece-Arterial cannula 3D Aortic cannula for setting of cardiopulmonary bypass
Venous cannula, 28Fr Edwards Lifesciences single stage Venous cannula for setting of cardiopulmonary bypass

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Mozzafarian, D., et al. American Heart Association Statistics Committee and Stroke Statistics Subcommittee. Heart disease and stroke statistics—2016 update: a report from the American Heart Association. Circulation. 133, (4), e38-e360 (2016).
  2. Slaughter, M. S., et al. HeartMate II Investigators. Advanced heart failure treated with continuous-flow left ventricular assist device. N Engl J Med. 361, (23), 2241-2251 (2009).
  3. Fang, J. C. Rise of the Machines — Left Ventricular Assist Devices as Permanent Therapy for Advanced Heart Failure. N Engl J Med. 361, 2282-2285 (2009).
  4. Kirklin, J. K., et al. Seventh INTERMACS annual report: 15,000 patients and counting. J Heart Lung Transplant. 34, (12), 1495-1504 (2015).
  5. Leidenfrost, J., et al. Right ventricular assist device with membrane oxygenator support for right ventricular failure following implantable left ventricular assist device placement. Eur J Cardiothorac Surg. 49, (1), 73-77 (2016).
  6. Gerosa, G., Gallo, M., Bottio, T., Tarzia, V. Successful heart transplant after 1374 days living with a total artificial heart. Eur J Cardiothorac Surg. 49, (4), e88-e89 (2016).
  7. Pelletier, B., et al. System overview of the fully implantable destination therapy--ReinHeart-total artificial heart. Eur J Cardiothorac Surg. 47, (1), 80-86 (2015).
  8. Krabatsch, T., et al. Biventricular circulatory support with two miniaturized implantable assist devices. Circulation. 124, Suppl 11. S179-S186 (2011).
  9. Milano, C. A., Schroder, J., Daneshmand, M. Total Artificial Heart Replacement With 2 Centrifugal Blood Pumps. Oper Tech Thorac Cardiovasc Surg. 20, (3), 306-321 (2016).
  10. Strueber, M., et al. Placement of 2 implantable centrifugal pumps to serve as a total artificial heart after cardiectomy. J Thorac Cardiovasc Surg. 143, (2), 507-509 (2012).
Использование двух урология желудочков Assist устройств как общее искусственное сердце
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Bishawi, M., Roan, J. N., Richards, J., Brown, Z., Blue, L., Daneshmand, M. A., Schroder, J. N., Bowles, D. E., Milano, C. A. Use of Two Intracorporeal Ventricular Assist Devices As a Total Artificial Heart. J. Vis. Exp. (135), e55961, doi:10.3791/55961 (2018).More

Bishawi, M., Roan, J. N., Richards, J., Brown, Z., Blue, L., Daneshmand, M. A., Schroder, J. N., Bowles, D. E., Milano, C. A. Use of Two Intracorporeal Ventricular Assist Devices As a Total Artificial Heart. J. Vis. Exp. (135), e55961, doi:10.3791/55961 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter