非原位负压通气肺灌注:肺功能和代谢的评估

Summary

本文描述了猪负压通气 异位 肺灌注模型，包括定制平台上的采购、附着和管理。重点是麻醉和手术技术，以及故障排除。

Abstract

肺移植（LTx）仍然是终末期肺病的标准护理。合适的供体器官的短缺以及对供体器官质量的担忧因地理运输距离过长和严格的供体器官接受标准而加剧，限制了当前的LTx工作。 非原位 肺灌注（ESLP）是一项创新技术，在减轻这些限制方面显示出希望。在供体炎症环境之外的肺部生理通气和灌注为ESLP提供了优于传统冷静态保存（CSP）的几个优势。有证据表明，负压通气 （NPV） ESLP 优于正压通气 （PPV） ESLP，PPV 可诱发更显著的呼吸机诱发的肺损伤、促炎细胞因子产生、肺水肿和大疱形成。NPV的优势可能是由于胸内压在整个肺表面的均匀分布。定制NPV-ESLP设备的临床安全性和可行性已在最近一项涉及延长标准供体（ECD）人肺的临床试验中得到证实。本文在12小时持续时间的正温NPV-ESLP幼猪模型中描述了该定制设备的使用，特别注意管理技术。指定术前准备，包括ESLP软件初始化，ESLP回路的启动和脱气，以及抗血栓，抗微生物和抗炎剂的添加。描述了术中中心插管、肺活检、放血、采血、心脏切除术和肺切除术的技术。此外，还特别关注麻醉注意事项，概述了麻醉诱导、维持和动态修改。该协议还指定了自定义设备的灌注和通气的初始化、维护和终止。详细描述了动态器官管理技术，包括改变通气和代谢参数以优化器官功能。最后，对肺功能的生理代谢评估进行表征，并在代表性结果中有所体现。

Introduction

肺移植 （LTx） 仍然是终末期肺病的标准护理¹;然而，LTx具有显着的局限性，包括供体器官利用率不足² 和40%³的候补名单死亡率，高于任何其他实体器官移植^4，5。由于器官质量问题，供体器官利用率较低（20-30%）。过长的地理运输距离加上严格的供体器官接受标准加剧了这些质量问题。LTx在长期移植和患者预后方面也落后于其他实体器官移植²。原发性移植物功能障碍 （PGD） 最常由缺血性再灌注损伤 （IRI） 引起，是 LTx 后 30 天死亡率和发病率的主要原因，并增加了慢性移植物功能障碍的风险^6，7。努力降低IRI和延长安全运输时间对于改善患者预后至关重要。

非原位肺灌注（ESLP）是一项创新技术，在减轻这些限制方面显示出希望。ESLP有助于移植前供体肺的保存，评估和修复。在移植扩展标准供体（ECD）肺后，它显示出令人满意的短期和长期结果，有助于增加适合LTx的供体肺的数量，一些中心的器官利用率提高了20%

Protocol

本手稿中执行的程序符合加拿大动物护理理事会的指南以及实验动物护理和使用指南。阿尔伯塔大学的机构动物护理委员会批准了这些协议。仅使用35-50公斤的雌性幼年约克郡猪。参与ESLP程序的所有个人都需要进行适当的生物安全培训。整个NPV-ESLP实验的示意图如图 1所示。

1. 术前准备

1. 将风琴室放在ESLP推车上，并将硅支撑膜（见 材料表）安装到腔室挂钩上以进行悬挂。
2. 组装 ESLP 管、脱氧器、动脉过滤器和离心泵。
3. 将热交换器水管连接到脱氧器以及清扫气体管。
4. 将温度传感器探头（见 材料表）插入脱氧器。
5. 将肺动脉（PA）流量传感器（见 材料表）固定在PA管上。
   注意: 流量传感器使用超声波测量流量并将其中继回离心泵。
6. 使用三通旋塞阀将 PA 压力传感器固定在 PA 套管上。
7. 牢固连接所有管道连接以防止泄漏，并在添加灌注剂之前关闭所有旋塞阀和鲁尔锁。
8. 用 1000 mL 改良的医院常用成分灌注液 （CHIP） 灌注回路。
   注意:CHIP 是一种定制的低成本灌注液，渗透测量值为 35 mmHg，可与专有的灌注液溶液相媲美^....

Results

在肺灌注和通气开始时（保存模式），随着灌注液升温至正常体温，肺部通常具有低肺动脉压 （< 10 mmHg） 和低动态顺应性 （< 10 mL/mmHg）。体重 35-50 公斤的约克郡猪通常会产生重达 350-500 克的肺。在NPV-ESLP的第一个小时内，测量的呼气潮气量（TVe）为0-2mL/kg，吸气潮气量（TVi）为100-200mL。TVe通常在3-6小时内达到4-6毫升/千克，之后可能会继续增加，但自然稳定在6-8毫升/千克范围内。TVi 将始终超过 TVe 100-200 毫升。同样，动态顺应性将在第一个小时内从 0-10 mL/mmHg 开始，有时甚至更高。在3-6 h之间，动态顺应性为10-20 mL / mmHg，并与TVe稳定，这是相互关联的参数。随着肺动脉流量从心输出量的10%逐渐增加到30%，PAP将逐渐上升。在第一个小时内，这通常是 10±2 mmHg，并在整个 12 小时运行中略有上升，达到 12±2 mmHg 的范围。在心输出量流量为 50% 的评估期间，PAP 在 15-20 mmHg 时可能要高得多。肺血管阻力 （PVR） 将在整个 ESLP 中逐渐上升。

Discussion

有几个关键的手术步骤以及故障排除需要确保成功的ESLP运行。与成人肺相比，幼年猪肺非常脆弱，因此采购外科医生在处理猪肺时必须小心。在解剖肺部时，尝试"非接触"技术以避免引起创伤和肺不张至关重要。"非接触式"是指在采购过程中使用最低限度的手动操作肺部。手术期间使用呼吸机进行肺复张操作在猪肺中远不如人肺有效。不建议像人类肺部那样手动将空气重定向到肺泡，因为这会对幼年猪肺造成无法弥补的伤害。将气管夹在与潮气诱导量相匹配的潮气量处至关重要，以最大限度地提高成功 NPV-ESLP 运行的概率。在与猪肺一起工作时，采购过程中任何失去的合规性都很难重新获得 NPV-ESLP;在这方面，使用NPV-ESLP的人类肺部更为宽容。理想情况下，在潮气诱导量下夹紧肺，而无需增加峰值压力;然而，在温暖缺血后不久，依从性确实开始下降，有时需要更高的压力来维持招募。在开始肺切除术之前，在心脏切除术后切换到 2:1 的 I:E 比有助于维持甚至略微增加肺泡募集，TVe 高于 10ml/kg。不要像人肺取回术中常见的那样，翻转肺内侧以从食道上解剖后胸膜附件。必须使用盲方法钝切解剖后胸膜附件，用徒手将组织从肺部挑逗，同时从夹紧的气管向上抬起以提供反牵引。在气管钳夹时失去明.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
0 ETHIBOND 绿色 1 x 36" Endo Loop 0	ETHICON	D8573
2-0 SILK 黑色 12" x 18" 股	ETHICON	SA77G
ABL 800 FLEX 血气分析仪	辐射计	989-963
成人-儿童静电过滤器 HME - 小型	Covidien	352/5877
动脉过滤器	SORIN GROUP	01706/03
Backhaus 毛巾夹	起球	454300
Biomedicus 泵	Maquet	BPX-80
电缆扎带 –白色 12 英寸	华速国际	HS4830001
氯化钙	费舍尔科学	C69-500G
库利胸骨牵开器	起球	341162
库欣 Gutsch敷料钳	起球	466200
D-葡萄糖	Sigma-Aldrich	G5767-500G
深部牵开器	起球	481826
Debakey 直血管组织镊	起球	351808
Debakey-Metzenbaum 解剖	起球	342202
剪刀	起球	342202
气管插管 9.0mm CUFD	Mallinckrodt	9590E	为 ESLP 装置取下袖带
流量传感器	BIO-PROBE	TX 40
人白蛋白血清	基立福治疗剂	2223708
输液泵	Baxter	AS50
Inspire 7 M 中空纤维膜氧合器	SORIN GROUP	K190690
截流管 1/4" x 1/16" x 8'	美敦力	3108
截流管 3/8" x 3/32" x 6'	美敦力	3506
拦截管接头 3/8" x 1/2"	美敦力	6013
MAYO 解剖剪刀	起球	460420
医用二氧化碳罐	普莱克斯	5823115
医用氮气罐	普莱克斯	NI M-K
医用氧气罐	普莱克斯	2014408
器官室	Tevosol
PlasmaLyte A	Baxter	TB2544
Poole 抽吸管	起球	162212
磷酸钾	Fischer Scientific	P285-500G
秤	TANITA	KD4063611
硅支撑膜	Tevosol
碳酸氢钠	Sigma-Aldrich	792519-1KG
氯化钠 0.9%	Baxter	JB1324
Sorin XTRA Cell Saver	SORIN GROUP	75221
胸骨锯	Stryker	6207
外科电烙装置	Kls Martin	ME411
温度传感器探头	Omniacell Tertia Srl	1777288F
THAM 缓冲液	Thermo Fisher Scientific	15504020	由 UltraPureTM Tris
TruWave 压力传感器	Edwards	VSYPX272
双腔中心静脉导管 7fr	Arrowg+ard	CS-12702-E
Vorse 管夹	起球	351377
Willauer-Deaver 牵开器	起球	341720
Yankauer 吸管	起球	162300