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%8，9，10。与目前LTx的临床标准冷静态保存（CSP）相比，ESLP具有以下几个优点：器官保存时间不限于6小时，可以在植入前评估器官功能，并且由于连续的器官灌注，可以对优化器官功能的灌注物进行修改11。
目前绝大多数为人类使用而设计的ESLP设备都使用正压通气（PPV）;然而，最近的文献表明，这种通气策略不如负压通气（NPV）ESLP，PPV诱发更显着的呼吸机诱导的肺损伤12，13，14，15。在人和猪肺中，与正压非原位肺灌注 （PPV-ESLP） 相比，NPV-ESLP 在各种生理领域表现出卓越的器官功能，包括促炎细胞因子产生、肺水肿和大疱形成15。NPV-ESLP中整个肺表面胸内压的均匀分布被认为是这一优势的重要因素15，16。除了临床前益处外，NPV-ESLP的临床安全性和可行性已在最近的一项临床试验中得到证实17。利用一种新型NPV-ESLP装置，成功保存、评估了12个扩展标准供体人肺，随后移植了100%的30天和1年生存率。
本手稿的目的是展示我们实验室的NPV-ESLP装置的工作方案，在正常温度条件下使用幼年猪肺12小时。详细介绍了手术检索，还描述了我们的定制软件平台的启动、管理和终止。还解释了组织收集和样本管理的策略。
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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
- 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。
- 组装 ESLP 管、脱氧器、动脉过滤器和离心泵。
- 将热交换器水管连接到脱氧器以及清扫气体管。
- 将温度传感器探头（见 材料表）插入脱氧器。
- 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。 - 使用三通旋塞阀将 PA 压力传感器固定在 PA 套管上。
- 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。
- 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18。 - 在回路启动后启动软件，以便于对泵和管路进行脱气。
注：这些步骤与图 2 和 图 3 相关联。
2. ESLP软件初始化、调整和除气电路
- 单击监视器上的程序快捷方式以启动ESLP程序。选择 扫描， 购物车3， 连接，然后选择 NPV程序 ，然后选择 启动软件。
- 在主页上，一旦回路启动，将流量 RPM 增加到 900 以将空气排出回路，并展示灌注液流通过 PA 套管以稳定的流体流。
- 向循环中加入 3.375 g 哌拉西林-他唑巴坦、10，000 单位肝素（10，000 U/1.5L 灌注液 = 6.66 U/L）和 500 mg 甲泼尼龙。
- 取动脉血气 （ABG） 灌注液样本以供参考。
- 在 主页 上，将 CPAP 调高至 20 cm H2O（最大值），然后打开它以检查该功能。确认操作后关闭。
- 在 主页 上，将 EIP 设置为 -5 cm H20 并打开它以检查该功能。确认该过程后关闭。
- 在“ 设置 ”页面上，打开加热器（单击 “启动加热器”）并确认功能。更改显示器上的温度设定点，并确认推车上的加热器监视器上的一致更改。确保操作后关闭。
注意：此处使用的ESLP设备配备了自定义软件程序（图4）。该程序允许控制泵速和通气参数，以达到和维持所需的 PA 流量、持续气道正压通气 （CPAP）、呼气末压 （EEP）、吸气末压 （EIP）、呼吸比 （RR） 和吸气：呼气 （I：E） 比。该软件计算功能参数和压力-体积回路。 表1 列出了软件提供的所有监控参数。
3.麻醉准备
- 在手术室给予氯胺酮（20mg / kg）和阿托品（0.05mg / kg）（肌内注射）作为供体猪的术前。
- 将猪仰卧放在加热的手术台上。维持正常体温并继续面罩诱导。
- 根据动物体重滴定氧流量，通常为20-40mL/kg。
- 最初给予异氟醚4-5%。然后在1-2分钟后降至3%。
- 每5分钟评估一次麻醉深度。确保猪对有害刺激没有退缩反射。
- 一旦确认正确的麻醉深度，就给猪插管。
- 通过将脉搏血氧仪探头放在舌头（首选）或耳朵上，将血氧饱和度保持在 90% 以上。
- 调节氧气流量（20-40 mL/kg）和吸入气体（1-3%）以维持麻醉水平。
- 将呼吸机设置维持在电视 6-10 mL/kg，呼吸频率为 12-30 次/分钟，PEEP 5 cm H 2 O，峰值压力 20 cm H2O。
- 剃须并使用碘清洗以准备切口部位。
4.肺活检、放血和采血
- 插入用于液体和肝素给药的中心插管。
- 用电灼术在气管中心做一个 5-8 厘米的中线切口，并从胸骨切口向颅骨延伸。
- 使用烧灼，将皮肤和皮下脂肪分开。
- 要识别气管外侧的左颈动脉或右颈动脉血管内束，将带状肌之间的中线平面分开，并将结缔组织层分开。
- 使用2-0丝带作为血管环，获得颈静脉的远端和近端控制。
- 为了控制血流，系住颅骨包围领带，然后在近端领带上向上缩回。
- 为了容纳 7 Fr 中心线，请使用梅岑鲍姆剪刀（~血管周长的 1/3）在静脉上做一个小切口。
- 释放近端血管袢上的张力，同时插管静脉。系好真丝，将套管固定在静脉中，深度为 10 厘米。
- 用肝素（1 单位/mL）冲洗管路后，连接到 0.9% 生理盐水的静脉输液管路。如果猪因脱水而血管内耗竭，请输液。对任何未使用的端口进行锁定。
- 进行正中胸骨切开术
- 确定胸骨切迹和剑突为切口标志。
- 使用电烙术做一个横跨整个胸骨（约 40-50 厘米）的中线切口，并将胸骨切口处的先前切口连接到剑突。
- 将皮下组织和筋膜划分为胸大肌纤维。烧灼任何出血血管以维持止血。
- 使用电烙术标记沿胸骨的中线。用沉重的剪刀剪断剑突，用手指将心包从胸骨后桌上钝切开，以创造一个可触及的空间来容纳胸骨锯。
- 在胸骨的相对两侧涂抹两个毛巾夹，位于肋软骨交界处外侧的第 4 肋骨水平。购买毛巾夹内的覆盖组织和筋膜层，并在胸骨切开术期间垂直抬起胸骨远离心脏。
- 用电动或气动锯进行胸骨切开术，牙齿向上，从剑突开始，到胸骨切口。为防止损伤底层结构（例如心包和头臂静脉以及无名动脉），请逐渐使用锯子进行，并使用毛巾夹垂直缩回。
注意：胸骨在胸骨切口处向后深潜，锯必须向后定向才能在该水平完成胸骨切开术。 - 使用烧灼术获得出血胸骨止血。
注意：骨蜡也可以用于此目的。 - 静脉注射 1，000 U/kg 肝素。肝素给药后5分钟采集 体内 血液样本。
- 用手指将胸膜从胸骨内侧钝性地解剖，为胸骨牵开器腾出空间。
- 将带手柄的胸骨牵开器朝腹部插入，然后逐渐缩回以完全暴露纵隔。
- 使用手指钝性解剖和电灼的组合从心包中取出胸腺。
注意：最好将胸腺作为一大块而不是小块取出。 - 对右上肺叶进行活检以进行组织分析：打开右胸膜以露出右上叶。用 0 丝环绕 1cm3 部分，系好，然后用梅岑鲍姆剪刀切除这部分肺。
- 将活检分成三个大小相等的部分，并将其中一部分置于最佳切割温度 （OCT） 凝胶、福尔马林和液氮（快速冷冻）中。
- 将OCT和快速冷冻样品储存在-80°C冰箱中，并使用适当密封的容器将福尔马林样品储存在4°C冰箱中。
注意：活检样本用苏木精-伊红染色，以检查肺损伤的组织病理学，包括间质性水肿、肺泡和间质炎症、间质和血管周围中性粒细胞浸润以及出血15。
- 打开心包。用镊子撑开心包，并用梅岑鲍姆剪刀在心包的中线做一个切口。
- 继续切开主动脉根部，然后横向切开以露出上腔静脉（SVC）。在尾部完成心包切开术，并在心尖水平左右切口。
- 通过放血对猪实施安乐死。切开SVC并将普尔尖端抽吸（见 材料表）插入腔内，将抽吸尖端推进到下腔静脉（IVC）。
注意：在左心房（LA）的前壁上切开一个切口，以加快放血。- 抬起心尖，用梅岑鲍姆剪刀在冠状窦下方 1 厘米处切开 LA。放血时，从 100% O2 切换到室内空气。
- 收集全血：普尔尖端抽吸连接到细胞保护装置以收集 1200 mL 全血，然后旋转以产生 500 mL 的浓缩红细胞 （pRBC）。
注意：细胞保护程序方案设置：填充流量：300 mL/min，洗涤流量：100 mL/min，空流量：150 mL/min，回流：150 mL/min，洗涤体积：300 mL，浓缩流量：200 mL/min。这将需要~5分钟。
5. 心脏切除术
- 进行心脏切除术：颅骨抬起心尖，然后横向继续先前的LA切口，以横断左半合静脉连接的冠状窦。
- 通过在 PA 分叉的前表面内侧切开来分割 LA。
- 将IVC横断膜上方1厘米处。通过内切将此切口连接到 LA。
- 通过沿着右肺动脉顶部切向 PA 分叉完成 LA 的划分。
注意：此步骤从LA后部排除右上肺静脉。 - 颅骨抬起IVC并分割右上肺静脉。划分主心房和右心房 （RA）/SVC 之间融合的心包反射。
- 放下心脏并横断SVC。将SVC与结缔组织层向后分开，并横断合静脉。
- 颅脑抬起心脏，在肺动脉瓣水平处分配PA。使用梅岑鲍姆剪刀从 PA 中部分解剖主动脉，然后横断升主动脉。
注意：这样就完成了心脏切除术。
6. 肺切除术
- 进行肺切除术：检查呼气潮气量 （TVe） 是否约为 10 mL/kg。改用 2：1 吸气：呼气比以达到此目标。如果电视< 6mL/kg，则增加峰值压力和/或 PEEP，以达到 8-10 mL/kg 的最大肺泡募集目标。
- 打开猪左侧的胸膜。使用梅岑鲍姆剪刀沿着胸骨后桌做一个水平切口。沿着胸膜向下切开两个垂直切口，到达纵隔上缘和下缘的膈神经。
- 通过沿着膈神经切割来切除胸膜。在右侧重复此步骤。以与膈神经类似的方式打开和移除膈肌胸膜，使用后LA袖带作为下缘。
- 将胸膜附件从横膈膜分开至左下肺叶。使用Deaver卷收器（见 材料表）向上保持隔膜。将左侧的下肺韧带分开，然后继续向上向肺门方向移动。
- 尝试对肺组织本身进行“无接触技术”。
注意：也就是说，尝试对肺部进行最小的手动操作以防止创伤。 - 在右侧，将IVC和胸膜附件与横膈膜分开。使用 Deaver 卷收器向上缩回隔膜。将右侧的下肺韧带分开，然后继续向上朝肺门。
- 分开无名静脉和拱形血管以暴露气管。
- 直截气管周围的组织。呼气潮气量 （TVe） 约为 10 mL/kg，在最大吸气时使用管夹夹住气管。
- 横断气管并将夹紧的部分向上提起，以完成剩余的步骤以提供手术牵引。
- 使用钝性夹层用沉重的梅岑鲍姆剪刀和空手从食道解剖后气管。分割任何剩余的胸膜附件，横断左支气管上方和下方的主动脉，并用一段降主动脉从胸部取出肺部。
- 用夹子称量肺部，并迅速将它们存放在装满冰块的冷却器中。ESLP运行期间的体重增加是水肿形成的指标。
注意：这样就完成了肺切除术。
7. 将肺放置在ESLP装置上
- 向灌注回路中加入 500 mL pRBC（先前用 1L CHIP，步骤 1.8 灌注），以达到 1.5 L 灌注液的最终体积。
注意：血红蛋白浓度的目标是大约 50 g/L 或 15% 的血细胞比容。 - 拍摄肺部照片以进行数据记录。
- 右中肺叶活检。如前所述，用0丝包围1cm3 部分，系带并切除该部分肺，使用剪刀进行组织分析（步骤4.4）。
- 将 3/8、1/2 英寸管路适配器固定到主肺动脉 （mPA） 上。使用卡扣抓住 mPA 的相对两侧。将带有 1/2 英寸部分的适配器插入 mPA 并将其固定到位，同时助手使用 0 丝系带将适配器固定到位。
注意：适配器应位于 PA 分叉上方 2-3 厘米处（如果 PA 长度不足，可以将供体猪的下行主动脉的一部分首尾相连地缝在 mPA 上以增加长度）。 - 将肺仰卧放在硅胶支撑膜上，并将它们连接到ESLP装置。
- 将第二个管夹放在气管支气管位置附近的气管上。取下更远端的钳夹，用气管插管 （ETT） 插管气管。
- 使用两条扎带将 ETT 固定到位。使用管夹夹住通气管，并从气管中松开近端夹。
注意：如果操作正确并且没有漏气，肺部会保持充气状态。
- 使用两条扎带将 ETT 固定到位。使用管夹夹住通气管，并从气管中松开近端夹。
- 将 PA 适配器连接到 PA 线路并解除 mPA 的空气。启动灌注计时器。
注：有关步骤的摄影说明，请参见 图 5 。
8. 开始灌注和通气
- 在“ 设置 ”页上，单击 “启动加热器 ”并将温度设置为 38 °C。 输入猪的体重以及计算心输出量（流量）。
- 在 主页 上，将 CPAP 设置为 20 cm H2O，然后单击 开始 CPAP。通气开始时，松开通气管。
- 将动脉压传感器归零。用管夹将PA线夹在压力传感器上方。打开传感器进入室内空气，单击“设置”页面上的“零 PAP 和零无刷流量”，然后在主页上确认读数已归零。
- 关闭压力传感器旋塞阀以读取管路压力，打开 PA 插管的管路，在主页上选择 10% 心输出量 ，单击 返回 PA 手册 （按钮变为绿色），然后松开 PA 管路。
注意：管路现在适当归零，泵现在流动计算出心输出量的 10%。
- 关闭压力传感器旋塞阀以读取管路压力，打开 PA 插管的管路，在主页上选择 10% 心输出量 ，单击 返回 PA 手册 （按钮变为绿色），然后松开 PA 管路。
- 抽取 10 mL 灌注液进行离心分析，并绘制时间零点 （T0） ABG。
- 一旦肺部灌注10分钟，将流量增加到心输出量的20%。
- 当灌注液温度达到 32 °C 时，用夹子将腔室盖固定到位，以形成气密密封。在盖上盖子之前，最好放置肺部。用 BV-1 针头上的 6-0 尺寸修复任何漏气。
- 盖好盖子后，夹紧通风管并关闭 CPAP。在“ 设置 ”页面上，单击 “零 ITP”、“零爪子”、“零气流”，然后在 主页 上确认读数已归零。
- 单击在 20 cm H2O 处启动 CPAP 并松开通气管。接下来，将 EEP 目标设置为 0 cm H 2 O，EIP 设置为 1 cm H20，RR 10，I：E 比率 1：1，然后单击“按下以启动通风”以激活负压通气。
- 听通风口改变其功能，然后将侧端口通风管连接到腔室。
注意：呼吸机在呼气中开始呼吸循环。如果在呼气过程中连接侧端口，肺部会轻微压缩。最好等待并聆听吸入，然后连接侧端口以最大限度地招募。
- 在接下来的几次呼吸中，将CPAP降低到12厘米H 2 O，同时将EIP增加到-9厘米H 2 O.在第一个小时内保持这些通气参数，然后根据肺泡募集将CPAP降低到8-10厘米H 2 O，并将EIP增加到-12至-13厘米H2O。
- 将峰值压力设置为 20-21 cm H2O。
注意：如果在肺切除术时需要更高的压力，那么这将成为目标峰值压力。 - 当灌注温度达到35°C时，将流量增加至心输出量的30%。
注意：这些是器官保存的设置（表2）。 - 在3，5，7，9，11小时，以50%的心输出量流量进行评估，并以0.125L / min的速度向脱氧器中加入混合扫荡气体（89%N 2，8%CO 2，3%O2）以模拟全身氧利用率（表3）。
- 在保存模式下的每个奇数小时，抽取 10 mL 灌注液样品以供将来分析。每小时抽取预脱氧剂1ml ABG样品。
- 在评估模式5分钟后，从脱氧前和脱氧后端口抽取ABG（表4）。
注意：这样就完成了在ESLP上放置肺并开始灌注和通气。有关协议的启动，请参见 表 2 。 表3 详细介绍了采用的两种NPV-ESLP模式。
9. 肺部的代谢支持
- 通过 ABG 分析每小时检查一次灌注葡萄糖水平。目标葡萄糖为 3-6 mmol/L，并根据消耗率滴定，使用标准输液泵进行连续葡萄糖输注，并根据需要推注剂量。
注意：另一个输液泵提供 2 U/h 胰岛素的连续输注。CHIP与大多数其他器官灌注溶液一样，含有葡萄糖作为主要能量底物。
10. 肝素、抗菌和抗炎药
- 在加入pRBC之前，在灌注开始时向灌注液中加入10，000单位肝素。
- 在灌注开始时向灌注液中加入 3.375 g 哌拉西林-他唑巴坦，然后加入 pRBC。
- 在灌注开始时向灌注液中加入 500 mg 甲泼尼龙，然后加入 pRBC。
11.肺功能的评估
- 在 ESLP 运行期间采用两种不同的通气和灌注模式：保存和评估。
注意：请参阅保存和评估（表3）。保存方式：心输出量30%，PEEP 8-12，EEP 0，EIP -10至-12，峰值压力20-22 cm H2O，RR 6-10，I：E比1：1-1.5。ESLP 运行通常为 12 小时，尽管它们可以延长到 24 小时。 - 设置峰值压力以匹配肺切除术的峰值压力，并达到 10 mL/kg 的目标电视。
注意：虽然目标是 10mL/kg 的 TVe，但通常达到 6-8mL/kg。 - 保存期间每30分钟进行30分钟或更短的募集。
注意：招聘的持续时间和程度取决于所达到的TVe。如果TVe为8-10mL/kg，则无需进一步募集。 - 对于招募，将PEEP增加到10-12cm H 2 O，将RR降低到6次呼吸/分钟，将峰值压力增加2-4 cm H 2 0，不超过30 cm H2 O（我们很少超过25cm H 2 O），并将I：E比率更改为1：0.5。
注意：通常，每 30 分钟间隔仅进行一次或两次这些更改，PEEP 和峰值压力的增加是最有效的。 - 在3，5，7，9，11小时，评估器官功能。
注意：感兴趣的主要参数是PF比率;但是，动态顺应性和PA压力受到密切监测（图6）。 - 在评估期间，将心输出量增加到50%，同时通过脱氧器以0.125 L / min的流速向回路中加入混合扫描气体（89%N 2，8%CO 2，3%O 2）。
注意：这复制全身性氧气耗竭，并在 5 分钟内发生。在此期间，将PEEP降低到5cm H2O，同时保持峰值压力，相应地增加EIP。将 RR 保持在 10 次/分，并将 I：E 设置为 1 或 1.5，具体取决于肺部是否似乎正在潴气。 - 执行肺血管阻力、分钟通气量、动态顺应性和 P/F 比的函数计算。
注意：肺血管阻力可以通过以下方式计算：[（PAP - LAP）/CO] x 80，其中LAP（左心房压）为0 mmHg，因为设计了开放式LA引流系统。
分钟通气量计算公式为：电视呼气 x RR
动态合规性的计算公式为：电视到期/弹性公网IP计算公式
P/F比率的计算公式为：PaO2/Fi02，其中FiO2为21%。
ESLP软件自动连续计算和记录通风和功能指标。
12. 非原位 灌注肺的代谢评估
- 每小时通过 ABG 评估 灌注液的代谢状态，ABG 可作为肺部状态的替代标志物。从预脱氧器端口收集 10 mL 灌注液以供将来分析。
注意：血气分析还用于监测灌注液的气体和离子状态。 - 使用PaO2作为整体肺功能的标志物。
注意：在评估阶段，当混合扫描气体添加到电路中以模拟全身脱氧时，尤其如此。比较脱氧前与脱氧后气体，以评估肺部的氧气增压。 - 以正常pH（7.35-7.45）正确的酸中毒为目标，并推注三羟甲基氨基甲烷（THAM）缓冲液（见 材料表）。
注意：碱中毒通常不矫正，不超过7.55。可以将CO2 扫描添加到电路中以将其校正为正常或碱中毒超过此阈值。 - 允许处理 PaCO2 ，通常在 10-20 mmHg 的范围内。
注意：这些值被解释为通风令人满意的标志。电解质在ESLP期间不调整，但作为标准ABG分析的一部分进行监测。乳酸会在ESLP持续时间增加期间攀升，钾也是如此。钠保持稳定（135-145 mmol/L），钙通常较低。 表4 包含使用细胞灌注液（血液+ CHIP）在正常体温和30%心输出量下NPV-ESLP运行12小时期间ABGs灌注物分析的样品代表性结果。
13. 终止灌注、通气和断开肺部与 ESLP 装置的连接
- 在 “设置 ”页上，单击“ 关闭服务器”。
- 从腔室中取下盖子。断开 PA 适配器与 PA 插管的连接。
- 拔管。要确定水肿形成的数量，请称量肺部。
- 对辅助叶进行 1 cm3 的组织活检，并如前所述将其分成三块。
- 如前所述，运行最终气体分析，离心灌注样品并存储组织活检（步骤4.4）。
注意：离心设置：速度，112 x g;加速度，9;减速，9;温度，4°C和时间，持续时间15分钟。 - 关闭程序;所有记录的数据将被保存。
- 按照机构协议，丢弃剩余的组织、血液和生物活性材料。
- 使用消毒硬表面清洁剂（例如，70%乙醇）清洁ESLP推车，并将所有可重复使用的组件放入-20°C冰箱中以减少细菌的生长。
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Representative 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。 图6 显示了灌注和通气12小时内PAP，动态顺应性和PVR的趋势。所有这些参数都可能受到所采用的特定ESLP实验方案的影响。
在ESLP的评估模式下，在12小时运行期间发生在3，5，7，9，11小时，观察到LA PaO2的上升趋势（表4）。评估模式持续5分钟。它包括将PEEP降至5 cm H2O，同时通过增加补偿中的EIP来保持峰值压力。流量增加到心输出量的50%，并通过脱氧器以0.125 L/min的流速添加混合扫荡气体，以模拟全身氧合消耗。一般来说，来自PA的PaO 2在50-60 mmHg的范围内，LA PaO2的范围在60-120 mmHg之间，这取决于肺部对保存和修复的反应程度。脱氧前和脱氧后PaO2的绝对升压值是肺氧合能力的更好指标，从而是肺功能指标;然而，按照惯例，PF比率仍然是预测移植成功的常用参数。PF比是LA（预脱氧器）PaO 2/FiO2，应>300，这是人类的移植临界值。FiO2 为 21%（室内空气）;因此，ESLP 期间所需的最小 LA PaO2 为 63 mmHg。图6显示了整个NPV-ESLP在5小时和11小时的评估时间点PF比率的典型趋势。
两种 ESLP 模式均受益于各种代谢评估，包括频繁的血气分析、重复灌注成分采样和组织活检。灌注液可作为整体肺状态的替代指标;因此，灌注液的血气分析提供了有关肺部代谢状态的广泛信息（表4）。在每次评估之前，抽取 10 mL 灌注物样品进行离心并通过 ELISA 分析 各种炎症生物标志物，包括 TNF-α、IL-6 和 IL-8。这些值可提供有关肺部炎症状态和实验方案效果的信息;但是，它们需要在ESLP的上下文中解释为没有灌注剂更换/交换的闭合电路。因此，这些生物标志物水平不能受益于肝脏或肾脏执行的天然代谢者和生理清除的支持功能。出于这个原因，观察到这些标志物随着时间的推移与ESLP的持续增加。组织活检同样有助于生物标志物标记和可视化以及组织完整性的组织学评估。水肿形成是与内皮通透性相关的炎症的另一个重要指标。 图6 显示了NPV-ESLP12小时结束时典型的体重增加30%。最近，NPV-ESLP上的肺体 外 功能评估已经补充了 确认性体内 左肺移植到35-50公斤约克郡猪中。 体内 移植肺评估在安乐死前通过放血 进行 4 小时。使用这种定制NPV-ESLP设备进行 体内 评估的移植方案可以在本参考文献19中找到。
P：F比值是ESLP和人肺移植的主要功能评估参数。这种NPV-ESLP技术已成功应用于临床试验，100%30天和1年生存17。12个扩展标准人肺在ESLP上成功保存和修复，随后移植。没有PGD 3级的发生率，也没有早期死亡。长期随访正在进行中。虽然P：F比值是移植和ESLP的金标准功能评估参数，但NPV-ESLP还测量PAP、肺血管阻力、水肿形成和依从性，作为额外的功能结局指标，以帮助指导肺的保存和修复。NPV-ESLP提供供体肺的全面代谢和功能评估。该技术已被证明在扩展标准肺的背景下具有临床益处。该软件的设计需要最少的手动调整，并且操作员之间和操作员内部的可变性最小。
图 1：NPV-ESLP 协议。 肺源和12小时NPV-ESLP运行的示意图。 请点击此处查看此图的大图。
图2：悬浮在硬壳ESLP储液罐中的肺有机硅支撑膜。 支撑膜与气管插管（中）和肺动脉插管（左）合影。 请点击此处查看此图的大图。
图 3：NPV-ESLP 电路。 （A） 电路的原理图表示，并附有图例（左）。（B）NPV-ESLP电路的照片（右）。 请点击此处查看此图的大图。
图 4：来自 NPV-ESLP 软件程序的屏幕截图。 （a） “主”屏幕。（b） “流循环”屏幕。（c） “设置”屏幕。 请点击此处查看此图的大图。
图5：连接到NPV-ESLP回路的肺 。 （a）前供体肺ESLP前。（b） ESLP后的后供体肺。（中、丁）右中肺叶组织活检。（E）连接到ESLP回路的肺。（F） 演示了肺在硅胶支架上的定位。（G） ESLP 装置的前视图，说明起始液位和肺定位。（H） 肺连接到显示开放性左心房引流的装置。（一、日、韩）盖子固定在设备室上。（L）装置和肺完全连接，在NPV模式下工作。 请点击此处查看此图的大图。
图 6：NPV-ESLP 12 小时内评估模式下的功能参数。 （A） P：F比率，PaO2：FiO 2 比率。（b） 遵守。（三）巴氏、肺动脉压。（四）PVR，肺血管阻力。（e） 体重增加。 请点击此处查看此图的大图。
表1：记录的监控图参数。请点击此处下载此文件。
表2：12小时NPV-ESLP协议的启动。 一氧化碳，心输出量;肺动脉;PPV，正压通气;NPV，负压通气。保存模式、通风参数见表3。从T3开始，每2小时连续进行一次评估，持续5分钟，PA流量设置为50%CO，医用气体设置为89%N 2，8%CO 2，3%O2，并根据表3中提供的参数进行保存设置。请点击此处下载此文件。
表3：NPV-ESLP的模式：保存与评估。 一氧化碳，心输出量;FiO2，受氧气启发的馏分;LAP，左心房压力;净现值，负压通气;PAP，平均肺动脉压;PAWP，气道峰值压力;PEEP，呼气末正压;PCO2，肺动脉循环中二氧化碳分压。 请点击此处下载此文件。
表4：在ESLP的12小时内进行的血气分析。 钙+，钙离子;氯离子;血红蛋白，血红蛋白;HCO3-碳酸氢根离子;K+，钾离子;钠+，钠离子;渗透压，渗透压;paCO2，二氧化碳动脉分压;paO2，动脉氧分压;sO2，氧饱和度;P/F 比率，PaO 2/FiO2 比率。请点击此处下载此文件。
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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显顺应性的幼年猪肺将难以在ESLP上恢复。如果在NPV-ESLP期间肺部最初具有0的动态顺应性，并且在第一个小时内没有出现软件测量的任何动态顺应性改善，则这些肺是否会恢复其功能是值得怀疑的。这几乎可以肯定是外科外植体技术的一个问题。如果 PA 长度不足，降主动脉可以通过端到端吻合 术延长 PA。
在NPV-ESLP设备运行期间需要几个关键步骤和故障排除方法才能实现成功的灌注。采购过程，将肺安装在NPV-ESLP设备上以及开始灌注/通气不应超过20-30分钟。长时间缺血会降低成功运行的可能性。肺必须位于硅胶支撑膜上，使PA插管和ET管在通气过程中不会干扰上叶的运动。必须使用硅胶支撑膜将肺抬离硬壳腔;然而，肺不应升高，以至于开放LA引流血液会导致因落到硬壳储液器上的力量而溶血。必须识别肺实质中的任何撕裂并用6-0 prolene缝合以防止空气泄漏。废胸膜或心包有助于进行斑贴修复。同样，浸血的纱布也可以用于堵塞无法通过手术修复的眼泪。避免受伤比修复肺实质更好，因为肺很难缝合而不会造成进一步的损伤。开始通气时，肺必须保持充气状态，因此在松开气管或通气管之前，CPAP 必须在 20 cm H2O 处开始。如果肺部放气，它们会挣扎。在NPV-ESLP期间，在开始通气之前丢失的任何肺泡复张都很难恢复，从而导致恢复速度较慢。开始灌注时，压力传感器必须正确归零。PA钳被缓慢移除，以避免过高的压力和流量导致肺过度循环的不良影响。主PA不得在其位置扭结，因为这会产生错误升高的压力读数。出于同样的原因，PA 适配器不得靠近 PA 分叉。这两种情况都会干扰肺组织的灌注。在通气的第一个小时内将 PEEP 保持在 12 以上至关重要，并且不要将 PEEP 降至 8 以下，除非评估需要 PEEP 为 5。峰值压力应与采购时使用的压力相匹配，因为它们可以提供有关肺顺应性状态的信息。例如，如果肺部在采购时需要 25 cm H 2 O 的峰值压力才能达到 10 mL/kg 的 TVe，则任何低于 25 cm H2O 的液体都不太可能在机器上承受相同数量的肺泡募集。
这种方法有一些限制值得考虑。如前所述，ESLP 文献中的惯例是在计算 P：F 比8、9、10、11、15、17、18 时仅报告 PaO2;然而，PA PaO2 是有益的，因为它阐明了由于肺氧合而发生的氧气增压。这是一个比单独的P：F比更好的描述符。当扫荡气体不运行时，机器基本上充当一个大型分流器，通过肺部循环血液以进行重复的氧合。出于这个原因，保存模式的ABG对肺部的氧合能力不是特别有用，但对代谢谱非常有价值。这就是为什么评估期间的混合气体扫描如此重要，以及为什么证明脱氧后灌注液的脱氧至关重要。另一个限制是需要体内模型来准确评估ESLP后的肺功能。与器官获取手术相比，体内移植对手术的要求很高，有许多可能的并发症导致移植肺的损失。因此，ESLP和随后的移植都是昂贵的资源工作，并且具有陡峭的学习曲线。
与当前可用的模型相比，这种NPV-ESLP技术有几个优点。比较NPV-ESLP与PPV-ESLP的临床前研究表明，NPV是一种优越的通气形式15。这很可能是因为NPV是ESLP的一种更生理的方法。NPV 复制胸腔负压环境，通过将力均匀分布在胸膜表面来诱导肺扩张。PPV诱发更大的气压伤，因为它迫使肺部通过向下的更高压力打开气道。这种NPV-ESLP器件的另一个显着优势是它被设计为完全便携。便携性允许几乎消除温暖的缺血时间，因为该设备可以陪伴移植团队到捐赠中心。缺血时间与肺缺血性再灌注损伤（LIRI）的程度和随后发生的原发性移植物功能障碍（PGD）直接相关，后者是肺移植后死亡和发病的主要原因。因此，任何减少缺血的努力都应转化为移植后结局的改善。减少缺血时间还允许从遥远的地理位置获取肺。这是因为运输时间对于LIRI和PGD的发展变得不那么重要，从而增加了供体器官的可用性，否则这些器官将被排斥。
该装置和所描述的方法具有有用的临床和研究应用。如前所述，该装置的原型已经用于扩展标准供体肺移植的成功临床试验，100%30天和1年生存率和PGD 3级17的零发生率。多中心试验是该设备迈向商业开发的下一步。关于研究应用，有临床前证据表明NPV-ESLP优于PPV-ESLP15。NPV-ESLP有望成为模范设备，这将推动使用该技术的进一步研究。ESLP在实验室环境中的应用具有以下优点：连续监测器官功能，在引入新治疗方式时立即反馈，将肺与其他器官系统隔离以测试治疗方法，以及提供以前缺乏供体肺给药途径的治疗的载体。从这个意义上说，它在肺移植转化研究中的应用是无与伦比的。这种带有自动ESLP软件程序的特殊设备易于使用，导致功能参数的操作员之间和操作员内部的可变性最小，并且设计为需要最少的手动调整。
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Disclosures
DHF拥有 非原位 器官灌注技术和方法的专利。DHF和JN是Tevosol，Inc.的创始人和主要股东。
Acknowledgments
这项研究是由医院研究基金会资助的。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 0 ETHIBOND Green 1 x 36" Endo Loop 0 | ETHICON | D8573 | |
| 2-0 SILK Black 12" x 18" Strands | ETHICON | SA77G | |
| ABL 800 FLEX Blood Gas Analyzer | Radiometer | 989-963 | |
| Adult-Pediatric Electrostatic Filter HME - Small | Covidien | 352/5877 | |
| Arterial Filter | SORIN GROUP | 01706/03 | |
| Backhaus Towel Clamp | Pilling | 454300 | |
| Biomedicus Pump | Maquet | BPX-80 | |
| Cable Ties – White 12” | HUASU International | HS4830001 | |
| Calcium Chloride | Fisher Scientific | C69-500G | |
| Cooley Sternal Retractor | Pilling | 341162 | |
| CUSHING Gutschdressing Forceps | Pilling | 466200 | |
| D-glucose | Sigma-Aldrich | G5767-500G | |
| Deep Deaver Retractor | Pilling | 481826 | |
| Debakey Straight Vascular Tissue Forceps | Pilling | 351808 | |
| Debakey-Metzenbaum Dissecting | Pilling | 342202 | |
| Scissors | Pilling | 342202 | |
| Endotracheal Tube 9.0mm CUFD | Mallinckrodt | 9590E | Cuff removed for ESLP apparatus |
| Flow Transducer | BIO-PROBE | TX 40 | |
| Human Albumin Serum | Grifols Therapeutics | 2223708 | |
| Infusion Pump | Baxter | AS50 | |
| Inspire 7 M Hollow Fiber Membrane Oxygenator | SORIN GROUP | K190690 | |
| Intercept Tubing 1/4" x 1/16" x 8' | Medtronic | 3108 | |
| Intercept Tubing 3/8" x 3/32" x 6' | Medtronic | 3506 | |
| Intercept Tubing Connector 3/8" x 1/2" | Medtronic | 6013 | |
| MAYO Dissecting Scissors | Pilling | 460420 | |
| Medical Carbon Dioxide Tank | Praxair | 5823115 | |
| Medical Nitrogen Tank | Praxair | NI M-K | |
| Medical Oxygen Tank | Praxair | 2014408 | |
| Organ Chamber | Tevosol | ||
| PlasmaLyte A | Baxter | TB2544 | |
| Poole Suction Tube | Pilling | 162212 | |
| Potassium Phosphate | Fischer Scientific | P285-500G | |
| Scale | TANITA | KD4063611 | |
| Silicon Support Membrane | Tevosol | ||
| Sodium Bicarbonate | Sigma-Aldrich | 792519-1KG | |
| Sodium Chloride 0.9% | Baxter | JB1324 | |
| Sorin XTRA Cell Saver | SORIN GROUP | 75221 | |
| Sternal Saw | Stryker | 6207 | |
| Surgical Electrocautery Device | Kls Martin | ME411 | |
| Temperature Sensor probe | Omniacell Tertia Srl | 1777288F | |
| THAM Buffer | Thermo Fisher Scientific | 15504020 | made from UltraPureTM Tris |
| TruWave Pressure Transducer | Edwards | VSYPX272 | |
| Two-Lumen Central Venous Catheter 7fr | Arrowg+ard | CS-12702-E | |
| Vorse Tubing Clamp | Pilling | 351377 | |
| Willauer-Deaver Retractor | Pilling | 341720 | |
| Yankauer Suction Tube | Pilling | 162300 |
References
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