Summary
В этой статье описывается свиная модель вентиляции с отрицательным давлением ex situ перфузии легких, включая закупку, крепление и управление на специально изготовленной платформе. Основное внимание уделяется анестезиологическим и хирургическим методам, а также устранению неполадок.
Abstract
Трансплантация легких (LTx) остается стандартом лечения терминальной стадии заболевания легких. Нехватка подходящих донорских органов и опасения по поводу качества донорских органов, усугубляемые чрезмерным географическим расстоянием транспортировки и строгими критериями приема донорских органов, ограничивают текущие усилия по LTx. Перфузия легких ex situ (ESLP) - это инновационная технология, которая показала многообещающие результаты в ослаблении этих ограничений. Физиологическая вентиляция и перфузия легких вне воспалительной среды донорского тела дает ESLP ряд преимуществ по сравнению с традиционной холодной статической консервацией (CSP). Имеются данные о том, что вентиляция с отрицательным давлением (NPV) ESLP превосходит вентиляцию с положительным давлением (PPV) ESLP, при этом PPV вызывает более значительное повреждение легких, вызванное вентилятором, выработку провоспалительных цитокинов, отек легких и образование булл. Преимущество NPV, возможно, связано с однородным распределением внутригрудного давления по всей поверхности легкого. Клиническая безопасность и осуществимость специального устройства NPV-ESLP были продемонстрированы в недавнем клиническом испытании с использованием критериев удлинителя критериев донора (ECD) легких человека. В настоящем документе использование этого специального устройства описано в модели нормотермического NPV-ESLP у молодых свиней в течение 12 часов, уделяя особое внимание методам управления. Указана предоперационная подготовка, включая инициализацию программного обеспечения ESLP, прайминг и деэрацию контура ESLP, а также добавление антитромботических, антимикробных и противовоспалительных средств. Описаны интраоперационные методы введения центральной линии, биопсии легкого, обескровливания, забора крови, кардиэктомии и пневмонэктомии. Кроме того, особое внимание уделяется анестезиологическим соображениям, с описанием индукции, обслуживания и динамических модификаций анестезии. Протокол также определяет инициализацию, обслуживание и прекращение перфузии и вентиляции пользовательского устройства. Подробно описаны методы динамического управления органами, включая изменения в вентиляции и метаболических параметрах для оптимизации функции органов. Наконец, физиологическая и метаболическая оценка функции легких охарактеризована и изображена в репрезентативных результатах.
Introduction
Трансплантация легких (LTx) остается стандартом лечения терминальной стадии заболевания легких1; однако LTx имеет значительные ограничения, включая недостаточное использование донорских органов2 и смертность в листе ожидания 40%3, что выше, чем у любой другой трансплантации солидных органов 4,5. Показатели использования донорских органов низки (20-30%) из-за проблем с качеством органов. Чрезмерная географическая транспортировка, усугубленная строгими критериями принятия донорских органов, усугубляет эти проблемы качества. LTx также отстает от других трансплантаций солидных органов с точки зрения долгосрочного трансплантата и исходов для пациентов2. Первичная дисфункция трансплантата (ПГД), чаще всего вызванная ишемическим реперфузионным повреждением (ИРИ), представляет собой основную причину 30-дневной смертности и заболеваемости после ЛТх и увеличивает риск хронической дисфункции трансплантата 6,7. Усилия по сокращению IRI и увеличению безопасного времени транспортировки имеют первостепенное значение для улучшения результатов лечения пациентов.
Перфузия легких ex situ (ESLP) - это инновационная технология, которая показала многообещающие результаты в ослаблении этих ограничений. ESLP облегчает сохранение, оценку и восстановление донорских легких перед трансплантацией. Он продемонстрировал удовлетворительные краткосрочные и долгосрочные результаты после трансплантации легких доноров с расширенными критериями (ECD), способствуя увеличению числа подходящих донорских легких для LTx, при этом показатели использования органов увеличились на 20% в некоторых центрах 8,9,10. По сравнению с текущим клиническим стандартом для LTx, холодно-статической консервацией (CSP), ESLP предлагает несколько преимуществ: время сохранения органа не ограничено 6 часами, оценка функции органа возможна до имплантации, а благодаря непрерывной перфузии органа могут быть внесены изменения в перфузат, которые оптимизируют функцию органа11.
Подавляющее большинство современных устройств ESLP, предназначенных для использования человеком, используют вентиляцию с положительным давлением (PPV); однако в недавней литературе указано, что эта стратегия вентиляции уступает ESLP вентиляции с отрицательным давлением (NPV), при этом PPV вызывает более значительное повреждение легких, вызванное вентилятором12,13,14,15. Как в легких человека, так и в легких свиней NPV-ESLP демонстрирует превосходную функцию органа по сравнению с перфузией легких ex situ с положительным давлением (PPV-ESLP) в различных физиологических областях, включая продукцию провоспалительных цитокинов, отек легких и образование булл15. В качестве значимого фактора, лежащего в основе этого преимущества, было предложено однородное распределение внутригрудного давления по всей поверхности легких при NPV-ESLP15,16. В дополнение к его доклиническим преимуществам, клиническая безопасность и осуществимость NPV-ESLP были продемонстрированы в недавнем клиническом исследовании17. Используя новое устройство NPV-ESLP, двенадцать донорских легких человека с расширенными критериями были успешно сохранены, оценены и впоследствии пересажены со 100% 30-дневной и 1-летней выживаемостью.
Целью настоящей рукописи является демонстрация рабочего протокола устройства NPV-ESLP нашей лаборатории с использованием легких ювенильной свиньи в нормотермических условиях в течение 12 часов. Хирургическое извлечение подробно описано, а также описано инициирование, управление и завершение нашей пользовательской программной платформы. Также объясняется стратегия сбора тканей и управления образцами.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Процедуры, выполняемые в этой рукописи, соответствуют руководящим принципам Канадского совета по уходу за животными и руководству по уходу и использованию лабораторных животных. Институциональный комитет по уходу за животными Университета Альберты одобрил протоколы. Использовались исключительно самки молодых йоркширских свиней весом от 35 до 50 кг. Все лица, участвующие в процедурах ESLP, должны были пройти надлежащую подготовку по вопросам биобезопасности. Схематический обзор всего эксперимента NPV-ESLP представлен на рисунке 1.
1. Предоперационная подготовка
- Установите камеру органа на тележку ESLP и установите силиконовую опорную мембрану (см. Таблицу материалов) на крюки камеры для подвешивания.
- Соберите трубку ESLP, дезоксигенатор, артериальный фильтр и центробежный насос.
- Подсоедините водопроводные магистрали теплообменника к дезоксигенатору, а также к трубке развертки.
- Вставьте датчик температуры (см. Таблицу материалов) в дезоксигенатор.
- Закрепите датчик потока легочной артерии (ПА) (см. Таблицу материалов) на трубке ПА.
ПРИМЕЧАНИЕ: Датчик расхода использует ультразвук для измерения расхода и передачи его обратно в центробежный насос. - Используйте трехходовой запорный кран, чтобы прикрепить датчик давления PA к канюле PA.
- Плотно прикрепите все соединения трубок, чтобы предотвратить утечки, и закройте все запорные краны и замки Луера перед добавлением перфузата.
- Заправьте контур 1000 мл модифицированного перфузата общего больничного ингредиента (CHIP).
ПРИМЕЧАНИЕ: CHIP представляет собой изготовленный по индивидуальному заказу недорогой перфузат с онкотическим измерением 35 мм рт.ст., сравнимый с запатентованными перфузатными растворами18. - Запустите программное обеспечение после того, как контур будет заправлен, чтобы облегчить проветривание насоса и трубопроводов.
ПРИМЕЧАНИЕ: Эти шаги показаны на рисунках 2 и 3.
2. Инициализация, регулировка и отключение воздуха программного обеспечения ESLP
- Нажмите на ярлык программы на мониторе, чтобы запустить программу ESLP. Выберите «Сканировать», « Корзина 3», « Подключить», затем «Программа NPV », а затем «Инициировать программное обеспечение».
- На главной странице, после того, как контур заправлен, увеличьте число оборотов потока до 900, чтобы вытеснить воздух из контура и продемонстрировать поток перфузиата через канюлю PA с постоянным потоком жидкости.
- Добавьте в схему 3,375 г пиперациллина-тазобактама, 10 000 единиц гепарина (10 000 ЕД / 1,5 л перфузата = 6,66 ЕД / л) и 500 мг метилпреднизона.
- Возьмите образец газа артериальной крови (ABG) перфузата для справочных целей.
- На главной странице включите CPAP до 20 см H2O (max) и включите его, чтобы проверить функцию. Выключите после подтверждения операции.
- На главной странице поверните EIP на -5 см H20 и включите его, чтобы проверить функцию. Выключите после подтверждения процесса.
- На странице «Настройки » включите обогреватель (нажмите « Запустить обогреватель») и подтвердите функцию. Измените заданное значение температуры на мониторах и подтвердите конгруэнтное изменение на мониторе нагревателя на тележке. Выключите, как только операция будет обеспечена.
ПРИМЕЧАНИЕ: Используемый здесь аппарат ESLP оснащен специальным программным обеспечением (рис. 4). Программа позволяет контролировать скорость насоса и параметры вентиляции для достижения и поддержания желаемого потока PA, постоянного положительного давления в дыхательных путях (CPAP), давления в конце выдоха (EEP), давления в конце вдоха (EIP), коэффициента дыхания (RR) и соотношения вдох: выдох (I:E). Программное обеспечение вычисляет функциональные параметры и контуры давления-объема. В таблице 1 перечислены все параметры мониторинга, предоставляемые программным обеспечением.
3. Подготовка к анестезии
- Вводят кетамин (20 мг/кг) и атропин (0,05 мг/кг) (внутримышечные инъекции) в операционной в качестве премедикации для свиньи-донора.
- Положите свинью на спину на операционный стол с подогревом. Поддерживайте нормотермию и приступайте к индукции маски.
- Титруйте поток кислорода в соответствии с массой животного, обычно 20-40 мл/кг.
- Вводят изофлуран первоначально в дозе 4-5%. Затем уменьшите до 3% через 1-2 мин.
- Оценивайте глубину анестезии каждые 5 минут. Убедитесь, что у свиньи нет рефлекса отмены в ответ на вредный раздражитель.
- Как только будет подтверждена правильная глубина анестезии, интубируйте свинью.
- Нацельтесь на насыщение кислородом выше 90%, поместив зонд пульсоксиметра на язык (предпочтительно) или ухо.
- Отрегулируйте поток кислорода (20-40 мл / кг) и ингаляционный газ (1-3%) для поддержания уровня анестезии.
- Поддерживайте настройки аппарата ИВЛ при телевизоре 6-10 мл/кг, частоте дыхания 12-30 вдохов/мин, PEEP 5 см H 2 O, пиковом давлении 20 см H2O.
- Побрейтесь и вымойте йодом, чтобы подготовить место разреза.
4. Биопсия легких, обескровливание и забор крови
- Вставьте центральную линию для введения жидкости и гепарина.
- Сделайте разрез по средней линии 5-8 см с электрокоагуляцией, центрированной над трахеей и проходящей краниально от стернальной выемки.
- С помощью прижигания разделите кожу и подкожно-жировую клетчатку.
- Чтобы определить левый или правый каротидный внутрисосудистый пучок латерально к трахее, разделите срединную плоскость между мышцами ремешка и отделите соединительнотканные слои.
- Используя шелковые галстуки 2-0 в качестве петель сосуда, получите дистальный и проксимальный контроль над яремной веной.
- Чтобы контролировать кровоток, завяжите черепную опоясывающую галстук и втяните вверх проксимальную связь.
- Чтобы разместить центральную линию 7 Fr, сделайте небольшой разрез в вене с помощью ножниц Метценбаума (~ 1/3 окружности сосуда).
- Ослабьте напряжение на проксимальной петле сосуда, одновременно канюлируйте вену. Завяжите шелк, чтобы закрепить канюлю в вене на глубине 10 см.
- Подключите к капельнице 0,9% физиологического раствора после промывки линии гепарином (1 единица / мл). Если свинья внутрисосудисто истощена из-за обезвоживания, введите жидкость. Hep-lock все неиспользуемые порты.
- Выполните срединную стернотомию
- Определите стернальную выемку и мечевидные отростки как инцизионные ориентиры.
- Используйте электрокоагуляцию, чтобы сделать разрез по средней линии, который охватывает всю грудину (примерно 40-50 см) и соединяет предыдущий разрез в грудинальной выемке с мечевидной костью.
- Разделите подкожную клетчатку и фасцию между волокнами большой грудной мышцы. Прижигайте любые кровоточащие сосуды для поддержания гемостаза.
- Используйте электрокоагуляцию, чтобы отметить среднюю линию вдоль грудинной кости. Используйте тяжелые ножницы, чтобы разрезать мечевидную кость, и пальцем тупо рассеките перикард от заднего стола грудины, чтобы создать пальпируемое пространство для размещения стернальной пилы.
- Наложите два зажима для полотенец на противоположные стороны грудины на уровне 4-х ребер латерально к реберно-хондральному соединению. Приобретите вышележащий слой ткани и фасции в зажимах для полотенец и поднимите грудину вертикально от сердца во время стернотомии.
- Выполните стернотомию с помощью электрической или пневматической пилы зубьями вверх, начиная от мечевидной кости к грудинальной выемке. Чтобы предотвратить травмирование нижележащих структур (например, перикарда и брахиоцефальной вены, а также безымянной артерии), постепенно приступайте к пиле и втягивайте вертикально с помощью зажимов для полотенец.
ПРИМЕЧАНИЕ: Грудина глубоко погружается кзади в грудинальную выемку, и пила должна быть направлена назад, чтобы завершить стернотомию на этом уровне. - Используют прижигание для получения гемостаза кровоточащей грудины.
ПРИМЕЧАНИЕ: Костный воск также может быть использован для этой цели. - Введите 1 000 ЕД/кг гепарина внутривенно. Возьмите образец крови in vivo через 5 минут после введения гепарина.
- Используйте палец, чтобы тупо рассечь плевру от внутренней грудины, чтобы освободить место для грудинного ретрактора.
- Вставьте грудинный ретрактор ручкой в сторону живота и постепенно втягивайте, чтобы полностью обнажить средостение.
- Удаляют тимус из перикарда, используя комбинацию тупого рассечения пальцем и электрокоагуляции.
ПРИМЕЧАНИЕ: Лучше всего удалять тимус одним большим куском, а не маленькими кусками. - Возьмите биопсию правой верхней доли легкого для анализа ткани: откройте правую плевру, чтобы обнажить правую верхнюю долю. Обведите часть размером 1 см3 шелком 0, завяжите и иссеките эту часть легкого ножницами Метценбаума.
- Разделите биопсию на три порции одинакового размера и поместите по одной из них в гель с оптимальной температурой резки (OCT), формалин и жидкий азот (мгновенное замораживание).
- Храните образцы OCT и замороженные образцы в морозильной камере с температурой -80 °C, а образцы формалина храните в холодильнике с температурой 4 °C в надежно закрытом контейнере.
ПРИМЕЧАНИЕ: Образцы биопсии окрашивают гематоксилин-эозиновым окрашиванием для изучения гистопатологии повреждения легких, включая интерстициальный отек, альвеолярное и интерстициальное воспаление, интерстициальные и периваскулярные нейтрофильные инфильтраты и кровоизлияние15.
- Откройте перикард. Заткните перикард щипцами и сделайте надрез по средней линии перикарда ножницами Метценбаума.
- Продолжайте этот разрез краниально до корня аорты, затем латерально, чтобы обнажить верхнюю полую вену (SVC). Завершите перикардиотомию каудально и сделайте разрез слева и справа на уровне верхушки сердца.
- Усыпить свинью путем обескровливания. Надрежьте SVC и вставьте всасывающий наконечник Пула (см. Таблицу материалов) в просвет, продвигая всасывающий наконечник к нижней полой вене (IVC).
ПРИМЕЧАНИЕ: Разрез делается в передней стенке левого предсердия (LA) для ускорения обескровливания.- Поднимите верхушку сердца и надрежьте LA на 1 см ниже коронарного синуса с помощью ножниц Метценбаума. При обескровливании переключитесь со 100% O2 на комнатный воздух.
- Сбор цельной крови: всасывание наконечника Пула подключено к устройству для сохранения клеток для сбора 1200 мл цельной крови, которая вращается для производства 500 мл упакованных эритроцитов (pRBC).
ПРИМЕЧАНИЕ: Настройка протокола Cell Saver: расход заполнения: 300 мл / мин, расход промывки: 100 мл / мин, пустой поток: 150 мл / мин, обратный поток: 150 мл / мин, объем стирки: 300 мл, расход концентрации: 200 мл / мин. Это займет ~5 мин.
5. Кардиэктомия
- Выполните кардиоэктомию: поднимите верхушку сердца краниально и продолжите предыдущий разрез LA латерально, чтобы пересечь коронарный синус, где к нему присоединяется левая полуазиготная вена.
- Разделите ЛА, разрезав медиально через переднюю поверхность бифуркации ПА.
- Сделайте разрез IVC на 1 см выше диафрагмы. Соедините этот разрез с LA, разрезав медиально.
- Завершите деление ЛП, разрезав вдоль верхней части правой легочной артерии, направляясь к бифуркации ПА.
ПРИМЕЧАНИЕ: Этот шаг исключает правую верхнюю легочную вену из задней ЛА. - Поднимите НПВ краниально и разделите правую верхнюю легочную вену. Разделите отражения перикарда, которые сливаются между основным ПА и правым предсердием (РА)/СВК.
- Опустите сердце и пересеките SVC. Отделите SVC от соединительнотканного слоя кзади и пересеките азиготную вену.
- Поднимите сердце краниально, разделите ПА на уровне легочного клапана. Частично рассекают аорту от ПА с помощью ножниц Метценбаума, затем разрезают восходящую аорту.
ПРИМЕЧАНИЕ: На этом кардиэктомия завершена.
6. Пневмонэктомия
- Выполните пневмонэктомию: убедитесь, что дыхательный объем выдоха (TVe) составляет приблизительно 10 мл / кг. Для достижения этой цели переключитесь на соотношение вдох: выдох 2:1. Если телевизор остается < 6 мл / кг, увеличьте пиковое давление и / или PEEP для достижения цели 8-10 мл / кг для максимального альвеолярного набора.
- Откройте плевру с левой стороны свиньи. Сделайте горизонтальный разрез вдоль заднего стола грудины с помощью ножниц Метценбаума. Сделайте два вертикальных разреза вниз по плевре до диафрагмального нерва на верхней и нижней границах средостения.
- Иссекают плевру, разрезая вдоль диафрагмального нерва. Повторите этот шаг с правой стороны. Откройте и удалите диафрагмальную плевру аналогичным образом, используя заднюю манжету LA в качестве нижней границы, аналогично диафрагмальному нерву.
- Разделите плевральные прикрепления от диафрагмы к левой нижней доле легкого. Используйте втягивающее устройство Дивера (см. Таблицу материалов), чтобы удерживать диафрагму вверх. Разделите нижнюю легочную связку слева и продолжайте движение вверх по направлению к холму.
- Попробуйте «технику без прикосновения» в отношении самой легочной ткани.
ПРИМЕЧАНИЕ: То есть попытайтесь свести к минимуму ручные манипуляции с легкими, чтобы предотвратить травму. - С правой стороны отделите НПВ и плевральные прикрепления от диафрагмы. Втяните диафрагму вверх с помощью втягивающего устройства Deaver. Разделите нижнюю легочную связку с правой стороны и продолжайте движение вверх по направлению к шилуму.
- Разделите безымянную вену и дугу сосудов, чтобы обнажить трахею.
- Тупо рассеките ткани, окружающие трахею. При дыхательных объемах выдоха (TVe) примерно 10 мл / кг зажимайте трахею с помощью трубчатого зажима при максимальном вдохе на максимальном вдохе.
- Пересеките трахею и поднимите зажатую часть вверх для оставшихся шагов, чтобы обеспечить хирургическое вытяжение.
- Рассекают заднюю трахею от пищевода с помощью тупого рассечения тяжелыми ножницами Метценбаума и свободной рукой. Разделите все оставшиеся плевральные прикрепления, пересеките аорту выше и ниже левого бронха и удалите легкие из грудной клетки с помощью сегмента нисходящей аорты.
- Взвесьте легкие с помощью зажима и быстро храните их в холодильнике, полном льда. Прибавка в весе во время бега ESLP является показателем образования отеков.
ПРИМЕЧАНИЕ: На этом пневмонэктомия завершена.
7. Размещение легких на аппарате ESLP
- Добавьте 500 мл pRBC в контур перфузии (предварительно заправленный 1 л CHIP, шаг 1.8), чтобы достичь конечного объема 1,5 л перфузата.
ПРИМЕЧАНИЕ: Концентрация гемоглобина составляет примерно 50 г/л или гематокрит 15%. - Сделайте фотографии легких для записи данных.
- Биопсия правой средней доли легкого. Обведите участок размером 1 см3 с 0-шелком, завяжите и иссеките эту часть легкого с помощью ножниц для анализа тканей, как описано ранее (шаг 4.4).
- Прикрепите адаптер трубки 3/8, 1/2 дюйма к основной легочной артерии (мПА). Захватите противоположные стороны мПА с помощью защелки. Вставьте адаптер с частью 1/2 дюйма в мПА и удерживайте его на месте, пока помощник фиксирует адаптер в нужном положении с помощью 0-шелковых стяжек.
ПРИМЕЧАНИЕ: Адаптер должен располагаться на 2-3 см выше бифуркации ПА (если ПА имеет недостаточную длину, сегмент нисходящей аорты свиньи-донора может быть пришит встык к мПА для дополнительной длины). - Поместите легкие на спину на силиконовую опорную мембрану и подключите их к устройству ESLP.
- Поместите второй зажим трубки на трахею рядом с местом расположения трахеального бронха. Удалите более дистальный зажим и интубируйте трахею эндотрахеальной трубкой (ETT).
- Закрепите ETT в нужном положении с помощью двух стяжек-молний. Зажмите вентиляционную линию с помощью трубчатого хомута и освободите проксимальный зажим от трахеи.
ПРИМЕЧАНИЕ: Легкие остаются надутыми, если это сделано правильно и нет утечек воздуха.
- Закрепите ETT в нужном положении с помощью двух стяжек-молний. Зажмите вентиляционную линию с помощью трубчатого хомута и освободите проксимальный зажим от трахеи.
- Подключите адаптер PA к линии PA и удалите воздух из мПа. Запустите таймер для перфузии.
ПРИМЕЧАНИЕ: См. Рисунок 5 для фотографического изображения ступеней.
8. Начало перфузии и вентиляции легких
- На странице « Настройки » нажмите « Запустить обогреватель » и установите температуру 38 °C. Введите вес свиньи, чтобы рассчитать сердечный выброс (поток).
- На главной странице установите CPAP на 20 см H2O и нажмите Start CPAP. Когда начнется вентиляция, отжмите вентиляционную линию.
- Обнулите датчик артериального давления. Зажмите линию PA над датчиком давления с помощью зажима трубки. Откройте датчик комнатного воздуха, нажмите ZERO PAP и Zero Bld Flow на странице настроек , затем убедитесь, что показания обнулены на главной странице.
- Закройте запорный кран датчика давления, чтобы считывать давление в линии, откройте линию к канюле PA, выберите 10% сердечного выброса на главной странице, нажмите «Вернуться к руководству PA» (кнопка станет зеленой), затем разжмите линию PA.
ПРИМЕЧАНИЕ: Линия теперь соответствующим образом обнулена, и насос теперь пропускает 10% от расчетного сердечного выброса.
- Закройте запорный кран датчика давления, чтобы считывать давление в линии, откройте линию к канюле PA, выберите 10% сердечного выброса на главной странице, нажмите «Вернуться к руководству PA» (кнопка станет зеленой), затем разжмите линию PA.
- Возьмите 10 мл перфузата для центробежного анализа и нарисуйте нулевое время (T0) ABG.
- После перфузии легких в течение 10 минут увеличьте поток до 20% от сердечного выброса.
- Когда температура перфузиата достигнет 32 °C, закрепите крышку камеры на месте с помощью зажимов, чтобы создать герметичное уплотнение. Оптимально расположите легкие перед тем, как надеть крышку. Устраните любые утечки воздуха с помощью пролена размера 6-0 на иглах BV-1.
- Зажав крышку, зажмите вентиляционную трубку и выключите CPAP. На странице « Настройки » нажмите « Ноль ITP», «Нулевая лапа», «Нулевой расход воздуха», затем подтвердите, что показания обнулены на главной странице.
- Нажмите Start CPAP на 20 см H2O и отжмите вентиляционную трубку. Затем установите целевой показатель EEP на 0 см H 2 O, EIP на 1 см H20, RR 10, соотношение I:E 1:1 и нажмите Press to Start Vent для активации вентиляции с отрицательным давлением.
- Послушайте, как вентиляционное отверстие меняет свою функцию, затем прикрепите вентиляционную трубку бокового порта к камере.
ПРИМЕЧАНИЕ: Аппарат искусственной вентиляции легких начинает свой дыхательный цикл на выдохе. Легкие будут слегка сжиматься, если боковой порт прикреплен во время выдоха. Желательно подождать и прислушаться к вдоху, затем подключить боковой порт, чтобы максимально увеличить набор.
- В течение следующих нескольких вдохов уменьшите CPAP до 12 см H 2 O, одновременно увеличивая EIP до -9 см H 2 O. Поддерживайте эти параметры вентиляциив течение первого часа, затем уменьшите CPAP до 8-10 см H 2 O в зависимости от альвеолярного набора и увеличьте EIP до -12 до -13 см H2O.
- Установите пиковое давление на 20-21 см H2O.
ПРИМЕЧАНИЕ: Если во время пневмонэктомии требовалось более высокое давление, то оно становится целевым пиковым давлением. - Когда температура перфузии достигнет 35 °C, увеличьте поток до 30% от сердечного выброса.
ПРИМЕЧАНИЕ: Это настройки для сохранения органов (таблица 2). - Через 3, 5, 7, 9, 11 ч оценивают с потоками 50% сердечного выброса и добавлением смешанного газа (89% N 2, 8% CO 2, 3% O2), добавленного в дезоксигенатор со скоростью 0,125 л / мин для имитации системного использования кислорода (таблица 3).
- Каждый нечетный час в режиме консервации отбирайте образец перфузата объемом 10 мл для будущего анализа. Возьмите предварительный дезоксигенатор по 1 мл образца ABG каждый час.
- После 5-минутного режима оценки возьмите ABG из портов до и после деоксигенатора (таблица 4).
ПРИМЕЧАНИЕ: На этом завершается установка легких на ESLP и начало перфузии и вентиляции. Инициализация протокола приведена в таблице 2 . В таблице 3 подробно описаны два режима использования NPV-ESLP.
9. Метаболическая поддержка легких
- Проверяйте уровень глюкозы в перфузате каждый час с помощью анализа ABG. Нацельтесь на глюкозу на уровне 3-6 ммоль / л и титруйте в соответствии с нормами расхода с помощью стандартного инфузионного насоса для непрерывной инфузии глюкозы и болюсных доз по мере необходимости.
ПРИМЕЧАНИЕ: Другой инфузионный насос обеспечивает непрерывную инфузию 2 Ед/ч инсулина. CHIP, наряду с большинством других растворов для перфузии органов, содержит глюкозу в качестве основного энергетического субстрата.
10. Гепарин, противомикробные и противовоспалительные средства
- Добавьте 10 000 единиц гепарина в перфузат в начале перфузии перед добавлением pRBC.
- Добавьте 3,375 г пиперациллина-тазобактама в перфузат в начале перфузии перед добавлением pRBC.
- Добавьте 500 мг метилпреднизолона в перфузант в начале перфузии перед добавлением pRBC.
11. Оценка функции легких
- Используйте два различных режима вентиляции и перфузии во время запуска ESLP: сохранение и оценка.
ПРИМЕЧАНИЕ: См. раздел «Сохранение и оценка» (таблица 3). Режим сохранения: сердечный выброс 30%, PEEP 8-12, EEP 0, EIP от -10 до -12, пиковое давление 20-22 см H2O, RR 6-10 и соотношение I: E 1: 1-1,5. Прогоны ESLP обычно длятся 12 часов, хотя их можно продлить до 24 часов. - Установите пиковое давление в соответствии с пиковым давлением пневмонэктомии и достигните целевого ТВ 10 мл / кг.
ПРИМЕЧАНИЕ: Несмотря на то, что TVe 10 мл / кг является целевым, обычно достигается 6-8 мл / кг. - Каждые 30 минут во время консервации выполняйте набор в течение 30 минут или меньше.
ПРИМЕЧАНИЕ: Продолжительность и масштабы набора зависят от достигнутого TVe. Если TVe составляют 8-10 мл / кг, дальнейший набор не требуется. - Для набора увеличьте PEEP до 10-12 см H 2 O, уменьшите RR до 6 вдохов / мин, увеличьте пиковое давление на 2-4 см H 2 0, непревышая 30 см H2O (редко мы превышаем 25 см H2O), и измените соотношение I: E до 1: 0,5.
ПРИМЕЧАНИЕ: Как правило, только одно или два из этих изменений вносятся для каждого 30-минутного интервала, при этом увеличение PEEP и пикового давления является наиболее эффективным. - Через 3, 5, 7, 9, 11 ч оценивают функцию органа.
ПРИМЕЧАНИЕ: Основным интересующим параметром является коэффициент PF; однако динамическая податливость и давление PA тщательно контролируются (рис. 6). - Во время оценки увеличьте сердечный выброс до 50%, в то время как смешанный газ (89% N 2, 8% CO 2, 3% O2) добавляется в контур со скоростью потока 0,125 л / мин через дезоксигенатор.
ПРИМЕЧАНИЕ: Это повторяет системное истощение кислорода и происходит в течение 5 минут. В течение этого времени уменьшите PEEP до 5 см H2O, сохраняя при этом пиковое давление, соответственно увеличивая EIP. Держите RR на уровне 10 ударов в минуту и установите I: E на 1 или 1,5 в зависимости от того, задерживают ли легкие воздух или нет. - Выполните функциональные расчеты легочного сосудистого сопротивления, минутной вентиляции, динамической податливости и соотношения P/F.
ПРИМЕЧАНИЕ: Легочное сосудистое сопротивление может быть рассчитано по формуле: [(PAP - LAP)/CO] x 80, где LAP (давление в левом предсердии) составляет 0 мм рт.ст. из-за конструкции открытой дренажной системы LA.
Минутная вентиляция рассчитывается по формуле: TVexpiratory x RR
Динамическое соответствие рассчитывается по формуле: TVexpiratory/EIP
Коэффициент P/F рассчитывается по формуле: PaO2/Fi02, где FiO2 равен 21%.
Программное обеспечение ESLP автоматически рассчитывает и непрерывно регистрирует вентиляционные и функциональные показатели.
12. Метаболическая оценка перфузированных легких ex situ
- Оценивайте метаболическое состояние перфузата каждый час с помощью ABG, которые действуют как суррогатный маркер состояния легких. Соберите 10 мл перфузата из порта предварительного дезоксигенатора для будущего анализа.
ПРИМЕЧАНИЕ: Анализ газов крови также служит для контроля газового и ионного состояния перфузата. - Используйте PaO2 в качестве маркера общей функции легких.
ПРИМЕЧАНИЕ: Это особенно верно на этапах оценки, когда в контур добавляется смешанный газ для имитации системной дезоксигенации. Газы до и после дезоксигенатора сравниваются для оценки повышения уровня кислорода в легких. - Нацельтесь на нормальный ацидоз pH (7,35-7,45) с помощью болюсов трис-гидроксиметиламинометана (THAM) буфера (см. Таблицу материалов).
ПРИМЕЧАНИЕ: Алкалоз, как правило, не корректируется и не превышает 7,55. Развертка CO2 может быть добавлена в схему, чтобы исправить это до нормы или если алкалоз превышает этот порог. - Относитесь к PaCO2 разрешающе и обычно находится в диапазоне 10-20 мм рт.ст.
ПРИМЕЧАНИЕ: Эти значения интерпретируются как признак удовлетворительной вентиляции. Электролиты не корректируются во время ESLP, но они контролируются в рамках стандартного анализа ABG. Лактат будет расти во время увеличения продолжительности ESLP, как и калий. Натрий остается стабильным (135-145 ммоль / л), а кальций обычно низкий. Таблица 4 содержит выборочные репрезентативные результаты анализа перфузата ABG во время 12-часового прогона NPV-ESLP при нормотермии и 30% сердечного выброса с использованием клеточного перфузата (кровь + CHIP).
13. Прекращение перфузии, вентиляции и отключения легких от устройства ESLP
- На странице " Параметры " нажмите кнопку "Завершение работы сервера".
- Снимите крышку с камеры. Отсоедините адаптер громкой связи от канюли громкой связи.
- Экстубировать трахею. Чтобы определить величину образования отека, взвесьте легкие.
- Возьмите биопсию ткани 1 см3 добавочной доли и разделите ее на три части, как описано ранее.
- Запустите окончательный газовый анализ, центрифугируйте образцы перфузата и сохраните биопсию тканей, как описано ранее (этап 4.4).
ПРИМЕЧАНИЕ: Настройки центрифугирования: скорость, 112 x g; ускорение, 9; замедление - 9; температура, 4 °C, и время, продолжительность 15 минут. - Закройте программу; Все записанные данные будут сохранены.
- Следуя институциональным протоколам, откажитесь от оставшихся тканей, крови и биологически активных материалов.
- Очистите тележку ESLP с помощью дезинфицирующего очистителя твердых поверхностей (например, 70% этанола) и поместите все многоразовые компоненты в морозильную камеру с температурой -20 °C, чтобы уменьшить рост бактерий.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
В начале перфузии и вентиляции легких (режим сохранения) легкие, как правило, имеют низкое давление в легочной артерии (< 10 мм рт. ст.) и низкую динамическую податливость (< 10 мл / мм рт. ст.), поскольку перфузат нагревается до нормотермии. Йоркширские свиньи весом 35-50 кг обычно имеют легкие весом 350-500 г. В течение первого часа NPV-ESLP измеренные дыхательные объемы выдоха (TVe) составляют 0-2 мл / кг, а дыхательные объемы вдоха (TVi) составляют 100-200 мл. TVe обычно достигает 4-6 мл / кг в течение 3-6 часов, а после этого может продолжать увеличиваться, но естественным образом стабилизируется в диапазоне 6-8 мл / кг. TVi всегда будет превышать TVe на 100-200 мл. Аналогичным образом, динамическая комплаентность начинается с 0-10 мл / мм рт.ст. в течение первого часа, а иногда и выше. Между 3-6 часами динамическая податливость составляет 10-20 мл/мм рт.ст. и стабилизируется с TVe, которые являются взаимосвязанными параметрами. ПАП будет постепенно повышаться по мере постепенного увеличения кровотока в легочной артерии с 10 до 30% сердечного выброса. В течение первого часа он обычно составляет 10±2 мм рт.ст. и немного повышается в течение 12 часов до диапазона 12±2 мм рт.ст. Во время оценки с потоками 50% сердечного выброса ПАП может быть намного выше - 15-20 мм рт.ст. Легочное сосудистое сопротивление (PVR) будет постепенно повышаться на протяжении всего ESLP. На рисунке 6 показаны тенденции в отношении PAP, динамической податливости и PVR в течение 12 часов перфузии и вентиляции. На все эти параметры может влиять конкретный используемый экспериментальный протокол ESLP.
Во время режима оценки ESLP, который происходит через 3, 5, 7, 9, 11 ч во время 12-часового пробега, наблюдается тенденция к росту LAPaO2 (табл. 4). Оценочный режим длится 5 минут. Он заключается в снижении PEEP до 5 см H2O при сохранении пикового давления за счет увеличения EIP в компенсации. Потоки увеличиваются до 50% сердечного выброса, а смешанный газ добавляется через дезоксигенатор со скоростью потока 0,125 л / мин для имитации системного потребления оксигенации. Как правило, PaO 2 из PA находится в диапазоне 50-60 мм рт.ст., а LA PaO2 может варьироваться от 60 до 120 мм рт.ст., в зависимости от того, насколько хорошо легкие отреагировали на сохранение и восстановление. Абсолютное повышающее значение PaO2 между до и после деоксигенатора является лучшим показателем оксигенационной способности легких и, следовательно, функции легких; однако, по соглашению, коэффициенты PF остаются общепринятым параметром для прогнозирования успешной трансплантации. Коэффициент PF представляет собой LA (предезоксигенатор) PaO 2 / FiO2 и должен составлять > 300, что является порогом трансплантации для людей. FiO2 составляет 21% (комнатный воздух); следовательно, минимальный LA PaO2, необходимый во время ESLP, составляет 63 мм рт.ст. На рисунке 6 показана типичная тенденция для коэффициента PF в моменты оценки 5 и 11 часов на протяжении всей NPV-ESLP.
Оба режима ESLP выигрывают от различных метаболических оценок, включая частый анализ газов крови, повторный отбор проб перфузата и биопсию тканей. Перфузат действует как суррогатный индикатор общего состояния легких; поэтому анализ газов крови на перфузат дает обширную информацию о метаболическом состоянии легких (табл. 4). Перед каждой оценкой отбирается образец перфузата объемом 10 мл для центрифугирования и анализа с помощью ИФА на различные биомаркеры воспаления, включая TNF-альфа, IL-6 и IL-8. Эти значения информативны о воспалительном состоянии легких и влиянии экспериментальных протоколов; однако их следует интерпретировать в контексте ESLP как замкнутый контур без замены/замены перфузата. Таким образом, эти уровни биомаркеров не выигрывают от поддерживающей функции естественных метаболизаторов и физиологического клиренса, выполняемых печенью или почками. По этой причине наблюдается постоянное увеличение этих маркеров с течением времени с ESLP. Биопсия тканей также полезна для маркировки и визуализации биомаркеров, а также для гистологической оценки целостности тканей. Образование отека является еще одним важным показателем воспаления, связанного с проницаемостью эндотелия. На рисунке 6 показано типичное увеличение массы тела на 30% в конце 12 часов NPV-ESLP. В последнее время функциональная оценка in vitro легких на NPV-ESLP была дополнена подтверждающей трансплантацией левого легкого in vivo йоркширским свиньям весом 35-50 кг. Оценка трансплантированных легких in vivo происходит в течение 4 часов до эвтаназии путем обескровливания. Протокол трансплантации, принятый для оценки in vivo с использованием этого специального устройства NPV-ESLP, можно найти в этой ссылке19.
Соотношение P:F является основным параметром функциональной оценки ESLP и трансплантации легких человека. Эта технология NPV-ESLP была успешно использована в клиническом исследовании со 100% 30-дневной выживаемостью и 17-летнейвыживаемостью. Двенадцать расширенных критериев легких человека были успешно сохранены и восстановлены на ESLP с последующей трансплантацией. Не было случаев ПГД 3 степени и ранней смертности. Долгосрочное наблюдение продолжается. Несмотря на то, что соотношение P:F является золотым стандартом функциональной оценки для трансплантации и ESLP, NPV-ESLP также измеряет PAP, легочное сосудистое сопротивление, образование отеков и комплаентность в качестве дополнительных показателей функциональных результатов, помогающих направлять сохранение и восстановление легких. NPV-ESLP обеспечивает комплексную метаболическую и функциональную оценку донорских легких. Эта технология доказала свою клиническую полезность в контексте расширенных критериев легких. Программное обеспечение было разработано таким образом, чтобы требовать минимальных ручных настроек и иметь минимальную межоперационную и внутриоператорскую изменчивость.
Рисунок 1: Протокол NPV-ESLP. Схематическое изображение заготовки легких и 12-часового запуска NPV-ESLP. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 2: Силиконовая опорная мембрана для легких, подвешенная в резервуаре ESLP с твердой оболочкой. Опорная мембрана с эндотрахеальной трубкой (в центре) и канюлей легочной артерии (слева). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 3: Схема NPV-ESLP. (А) Схематическое изображение схемы с сопроводительной легендой (слева). (B) Фотография схемы NPV-ESLP (справа). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 4: Скриншоты из программы NPV-ESLP. а) «Основной» экран. b) Экран "Контуры потока". (c) Экран «Настройки». Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 5: Легкие, подключенные к цепи NPV-ESLP . (A) Передние донорские легкие до ESLP. (B) Задние донорские легкие после ESLP. (С, Д) Биопсия ткани правой средней доли легкого. (E) Легкие, подключенные к цепи ESLP. (F) Продемонстрированное расположение легких на силиконовой подставке. (G) Вид спереди устройства ESLP, иллюстрирующий уровень стартовой жидкости и положение легких. (H) Легкие, подключенные к устройству, демонстрирующему открытый дренаж левого предсердия. (Я, Дж, К) Крышка закреплена на камере прибора. (L) Устройство и легкие полностью подключены и функционируют в режиме NPV. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 6: Функциональные параметры в режимах оценки в течение 12 ч NPV-ESLP. (A) Соотношение P:F, соотношение PaO 2:FiO2. b) Соблюдение. (C) PAP, давление в легочной артерии. (D) PVR, легочное сосудистое сопротивление. (e) Увеличение веса. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Таблица 1: Записанные параметры графика мониторинга. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.
Таблица 2: Начало 12-часового протокола NPV-ESLP. СО, сердечный выброс; ПА, легочная артерия; PPV, вентиляция с положительным давлением; NPV, вентиляция с отрицательным давлением. Режим сохранения, параметры вентиляции см. в таблице 3. Начиная с T3, оценку проводили последовательно каждые 2 ч в течение 5 мин, при этом расход PA был установлен на 50% CO, медицинский газ был установлен на 89% N 2, 8% CO 2, 3% O2 и настройки консервации в соответствии с параметрами, приведенными в таблице 3. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.
Таблица 3: Режимы NPV-ESLP: сохранение против оценки. СО, сердечный выброс; FiO2, фракция, вдыхаемая кислородом; LAP, давление в левом предсердии; NPV, вентиляция с отрицательным давлением; ПАП, среднее давление в легочной артерии; PAWP, пиковое давление в дыхательных путях; PEEP, положительное давление в конце выдоха; ПКЯ2, парциальное давление углекислого газа в легочном артериальном кровообращении. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.
Таблица 4: Анализ газов крови, проводимый в течение 12 ч ESLP. Ca+, ион кальция; Cl-, хлорид-ион; Hb, гемоглобин; HCO3-, бикарбонат-ион; К+, ион калия; Na+, ион натрия; Осм, осмолярность; paCO2, артериальное парциальное давление углекислого газа; paO2, артериальное парциальное давление кислорода; sO2, насыщение кислородом; Соотношение P/F, соотношение PaO 2 / FiO2. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Существует несколько критических хирургических шагов, а также устранение неполадок, необходимых для обеспечения успешного запуска ESLP. Ювенильные легкие свиньи чрезвычайно деликатны по сравнению с легкими взрослого человека, поэтому заготовительный хирург должен быть осторожен при работе со свиными легкими. Крайне важно попробовать технику «без прикосновений», чтобы избежать травм и ателектаза при рассечении легких. «Запрет на прикосновение» означает использование минимального количества ручных манипуляций с легкими во время закупки. Маневры рекрутинга во время аппарата искусственной вентиляции легких во время операции гораздо менее эффективны в легких свиньи, чем в легких человека. Не рекомендуется перенаправлять воздух вручную через альвеолы, как это часто делается с легкими человека, потому что это нанесет непоправимый вред легким молодых свиней. Крайне важно зажимать трахею при приливных объемах, которые соответствуют объемам приливной индукции, чтобы максимизировать вероятность успешного запуска NPV-ESLP. Любое утраченное соответствие во время закупок сложно восстановить на NPV-ESLP при работе с легкими свиньи; легкие людей, использующие NPV-ESLP, более снисходительны в этом отношении. В идеале пережатие легких при объемах приливной индукции выполняется без необходимости повышения пикового давления; Тем не менее, комплаентность начинает снижаться вскоре после теплой ишемии, и иногда для поддержания набора требуется более высокое давление. Полезно переключиться на соотношение I: E 2: 1 после кардиэктомии, чтобы сохранить и даже немного увеличить альвеолярную рекрутацию с TVe выше 10 мл / кг до начала пневмонэктомии. Не переворачивайте легкие медиально, чтобы рассечь задние плевральные прикрепления от пищевода, как это обычно выполняется при извлечении легких человека. Задние плевральные прикрепления должны быть тупо рассечены с использованием слепого подхода, дразня ткань от легких с помощью свободной руки, одновременно поднимая вверх от зажатой трахеи, чтобы обеспечить встречное сцепление. Ювенильные легкие свиней, которые значительно утратили податливость во время пережатия трахеи, будут изо всех сил пытаться восстановиться на ESLP. Если легкие изначально имеют динамическое соответствие 0 во время NPV-ESLP и не развивают какого-либо динамического улучшения соответствия, измеренного программным обеспечением, в течение первого часа, сомнительно, что эти легкие восстановят свою функцию. Это почти наверняка проблема с техникой хирургической эксплантации. Если была получена недостаточная длина ПА, нисходящая аорта может удлинить ПА с помощью сквозного анастомоза.
Для достижения успешной перфузии необходимо несколько критических шагов и методов устранения неполадок во время работы аппарата NPV-ESLP. Процесс заготовки, установки легких на аппарат NPV-ESLP и инициирования перфузии/вентиляции не должен превышать 20-30 минут. Длительные периоды ишемии снижают вероятность успешного запуска. Легкие должны быть расположены на силиконовой опорной мембране таким образом, чтобы ни канюля PA, ни трубка ET не мешали движению верхних долей во время вентиляции. Легкие должны быть подняты из камеры с твердой оболочкой с помощью силиконовой опорной мембраны; однако легкие не должны быть настолько приподняты, чтобы открытый дренаж крови LA привел к гемолизу от силы падения на резервуар с твердой оболочкой. Любые разрывы паренхимы легких должны быть идентифицированы и зашиты проленом 6-0, чтобы предотвратить утечку воздуха. Обрезок плевры или перикарда может быть полезен для выполнения патча. Точно так же пропитанная кровью марля также может служить для затыкания слез, которые не могут быть восстановлены хирургическим путем. Лучше избежать травмы, чем восстанавливать паренхиму легких, так как легкое трудно сшить, не причинив дальнейшего повреждения. Легкие должны оставаться надутыми в начале вентиляции, поэтому CPAP должен начинаться с 20 см H2O, прежде чем разжать трахею или вентиляционную трубку. Если легкие сдуются, они будут бороться. Любое потерянное альвеолярное пополнение до начала вентиляции будет трудно восстановить во время NPV-ESLP, что приведет к более медленному восстановлению. При инициировании перфузии датчик давления должен быть правильно обнулен. Зажим PA снимается медленно, чтобы избежать нежелательного эффекта перециркуляции легких из-за чрезмерно высокого давления и потока. Основной ПА не должен быть перекручен в своем положении, так как это приведет к ложно повышенным показаниям давления. По этой же причине адаптер PA не должен примыкать к бифуркации PA. Обе ситуации могут мешать перфузии легочной ткани. Крайне важно поддерживать PEEP выше 12 в течение первого часа вентиляции и не опускать PEEP ниже 8, за исключением оценки, когда PEEP желателен 5. Пиковые давления должны соответствовать тем, которые использовались во время закупки, поскольку они информативны в отношении состояния податливости легких. Например, если легким требовалось пиковое давление 25 см H 2 O во время закупкидля достижения TVe 10 мл / кг, все, что меньше 25 см H2O, вряд ли выдержит такое же количество альвеолярного набора после того, как он находится на машине.
Есть несколько ограничений этого метода, которые стоит учитывать. Как упоминалось ранее, соглашение в литературе по ESLP заключается в том, чтобы сообщать PaO2 только при расчете соотношений P:F 8,9,10,11,15,17,18; однако PA PaO2 является информативным, поскольку он проясняет повышение кислорода, происходящее из-за оксигенации легких. Это лучший дескриптор, чем только отношение P:F. Когда газ не работает, машина, по сути, действует как один большой шунт, который рециркулирует кровь через легкие для повторных кругов оксигенации. По этой причине АБГ консервационного режима не особенно информативны для оксигенационной способности легких, но очень ценны для метаболического профиля. Вот почему развертка смешанными газами во время оценки так важна и почему продемонстрированная деоксигенация перфузата после дезоксигенатора имеет решающее значение. Другим ограничением является необходимость модели in vivo для точной оценки функции легких после ESLP. Трансплантация in vivo требует хирургического вмешательства по сравнению с операцией по извлечению органов, со многими возможными осложнениями, приводящими к потере трансплантированного легкого. Таким образом, как ESLP, так и последующая трансплантация являются дорогостоящими ресурсами и требуют крутого обучения.
У этой технологии NPV-ESLP есть несколько преимуществ по сравнению с доступными в настоящее время моделями. Доклинические исследования, сравнивающие NPV-ESLP с PPV-ESLP, показали, что NPV является превосходной формой вентиляции15. Скорее всего, это связано с тем, что NPV является более физиологическим методом для ESLP. NPV воспроизводит среду отрицательного внутригрудного давления грудной клетки, чтобы вызвать расширение легких, равномерно распределяя силу по плевральной поверхности. PPV вызывает большую баротравму, поскольку заставляет легкие открываться за счет более высокого давления, направленного вниз по дыхательным путям. Одним из других существенных преимуществ этого устройства NPV-ESLP является то, что оно разработано так, чтобы быть полностью портативным. Портативность позволяет виртуально исключить теплое ишемическое время, поскольку устройство может сопровождать бригады трансплантологов в донорский центр. Ишемическое время напрямую связано со степенью ишемического реперфузионного повреждения легких (LIRI) и последующим развитием первичной дисфункции трансплантата (ПГД), основной причины смерти и заболеваемости после трансплантации легких. Таким образом, любые усилия по уменьшению ишемии должны привести к улучшению результатов после трансплантации. Сокращение времени ишемии также позволяет получать легкие из отдаленных географических мест. Это связано с тем, что время транспортировки становится менее важным для разработки LIRI и PGD, тем самым увеличивая доступность донорских органов, которые в противном случае были бы отвергнуты.
Это устройство и описанные методы имеют полезное клиническое и исследовательское применение. Как упоминалось ранее, прототип этого устройства уже был использован для успешного клинического испытания донорских легких с расширенными критериями для трансплантации со 100% 30-дневной и 1-летней выживаемостью и нулевой частотой ПГД 3 степени17. Многоцентровое испытание является следующим шагом для этого устройства, поскольку оно движется к коммерческому развитию. Что касается исследовательских приложений, существуют доклинические доказательства того, что NPV-ESLP превосходит PPV-ESLP15. NPV-ESLP обещает стать образцовым устройством, которое будет стимулировать дальнейшие исследования с использованием этой технологии. Применение ESLP в лабораторных условиях имеет преимущество непрерывного мониторинга функции органов, немедленной обратной связи при внедрении новых методов лечения, изоляции легких от других систем органов для тестирования терапевтических средств и средства для доставки терапии, которая ранее не имела пути введения в донорские легкие. В этом смысле его применение в трансляционных исследованиях трансплантации легких не имеет себе равных. Это конкретное устройство с автоматизированным программным обеспечением ESLP простое в использовании, приводит к минимальной меж- и внутриоператорской изменчивости функциональных параметров и разработано таким образом, чтобы требовать минимальной ручной настройки.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
DHF имеет патенты на технологию и методы перфузии органов ex situ . DHF и JN являются основателями и основными акционерами Tevosol, Inc.
Acknowledgments
Это исследование финансировалось от имени Фонда больничных исследований.
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
- Chambers, D. C., et al. The international thoracic organ transplant registry of the international society for heart and lung transplantation: Thirty-fifth adult lung and heart-lung transplant report-2018; focus theme: Multiorgan transplantation. The Journal of Heart and Lung Transplantation. 37 (10), 1169-1183 (2018).
- Valapour, M., et al. OPTN/SRTR 2017 annual data report: Lung. American Journal of Transplantation. 19, Suppl 2 404-484 (2019).
- Chambers, D. C., et al. The registry of the international society for heart and lung transplantation: Thirty-fourth adult lung and heart-lung transplantation report-2017; focus theme: Allograft ischemic time. The Journal of Heart and Lung Transplantation. 36 (10), 1047-1059 (2017).
- Klein, A. S., et al. Organ donation and utilization in the united states, 1999-2008. American Journal of Transplantation. 10 (4), Pt 2 973-986 (2010).
- Singh, E., et al. Sequence of refusals for donor quality, organ utilization, and survival after lung transplantation. The Journal of Heart and Lung Transplantation. 38 (1), 35-42 (2019).
- Bhorade, S. M., Vigneswaran, W., McCabe, M. A., Garrity, E. R. Liberalization of donor criteria may expand the donor pool without adverse consequence in lung transplantation. The Journal of Heart and Lung Transplantation. 19 (12), 1199-1204 (2000).
- Snell, G. I., Griffiths, A., Levvey, B. J., Oto, T. Availability of lungs for transplantation: Exploring the real potential of the donor pool. The Journal of Heart and Lung Transplantation. 27 (6), 662-667 (2008).
- Cypel, M., et al. Normothermic ex vivo lung perfusion in clinical lung transplantation. The New England Journal of Medicine. 364 (15), 1431-1440 (2011).
- Wallinder, A., et al. Early results in transplantation of initially rejected donor lungs after ex vivo lung perfusion: A case-control study. European Journal of Cardio-Thoracic Surgery. 45 (1), 40-45 (2014).
- Cypel, M., et al. Experience with the first 50 ex vivo lung perfusions in clinical transplantation. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 144 (1), 1200-1206 (2012).
- Buchko, M. T., et al. Total parenteral nutrition in ex vivo lung perfusion: Addressing metabolism improves both inflammation and oxygenation. American Journal of Transplantation. 19 (12), 3390-3397 (2019).
- Andreasson, A. S. I., et al. Profiling inflammation and tissue injury markers in perfusate and bronchoalveolar lavage fluid during human ex vivo lung perfusion. European Journal of Cardio-Thoracic Surgery. 51 (3), 577-586 (2017).
- Sadaria, M. R., et al. Cytokine expression profile in human lungs undergoing normothermic ex-vivo lung perfusion. The Annals of Thoracic Surgery. 92 (2), 478-484 (2011).
- Ricard, J. D., Dreyfuss, D., Saumon, G.
- Aboelnazar, N. S., et al. Negative pressure ventilation decreases inflammation and lung edema during normothermic ex-vivo lung perfusion. The Journal of Heart and Lung Transplantation. 37 (4), 520-530 (2018).
- Lai-Fook, S. J., Rodarte, J. R. Pleural pressure distribution and its relationship to lung volume and interstitial pressure. Journal of Applied Physiology. 70 (3), 967-978 (1991).
- Buchko, M. T., et al. Clinical transplantation using negative pressure ventilation ex situ lung perfusion with extended criteria donor lungs. Nature Communications. 11 (1), 5765 (2020).
- Buchko, M. T., et al. A low-cost perfusate alternative for ex vivo perfusion. Transplantation Proceedings. 52 (10), 2941-2946 (2020).
- Forgie, K. A., et al. Left lung orthotopic transplantation in a juvenile porcine model for ESLP. The Journal of Visualized Experiments. , (2021).
