Summary
Der mangler en pålidelig ikke-invasiv tilgang til funktionel vurdering af donorhjertet under normoterm ex situ hjerteperfusion (NESP). Vi beskriver heri en protokol til ex situ-vurdering af myokardieydelse ved hjælp af epikardial ekkokardiografi og konduktanskatetermetode.
Abstract
Hjertetransplantation er fortsat guldstandardbehandlingen for avanceret hjertesvigt. Den nuværende kritiske organmangel har imidlertid resulteret i tildeling af et stigende antal donorhjerter med udvidede kriterier. Disse marginaltransplantater er forbundet med en høj risiko for primær transplantatsvigt og kan drage fordel af ex situ-perfusion før transplantation. Denne teknologi giver mulighed for udvidet organbevarelse ved hjælp af varm iltet blodperfusion med kontinuerlig metabolisk overvågning. Den eneste NESP-enhed, der i øjeblikket er tilgængelig til klinisk praksis, gennemsyrer organet i en ubelastet ikke-fungerende tilstand, hvilket ikke tillader funktionel vurdering af det bankende hjerte. Vi udviklede derfor en original platform af NESP under arbejdsforhold med justering af venstre ventrikulær forspænding og efterbelastning. Denne protokol blev anvendt i svinehjerter. Ex situ funktionel vurdering af hjertet blev opnået med intrakardial konduktanskateterisering og overfladeekkokardiografi. Sammen med en beskrivelse af forsøgsprotokollen rapporterer vi heri de vigtigste resultater samt perler og faldgruber forbundet med erhvervelsen af trykvolumensløjfer og myokardiekraft under NESP. Korrelationer mellem hæmodynamiske fund og ultralydsvariabler er af stor interesse, især for yderligere rehabilitering af donorhjerter før transplantation. Denne protokol har til formål at forbedre vurderingen af donorhjerter for både at øge donorpuljen og reducere forekomsten af primær transplantatsvigt.
Introduction
Hjertetransplantation er guldstandardbehandlingen for avanceret hjertesvigt, men er begrænset af den nuværende organmangel1. Et stigende antal donorhjerter med udvidede kriterier (alder >45 år, kardiovaskulære risikofaktorer, langvarig lav strømning, akut venstre ventrikulær dysfunktion sekundær til katekolamerig storm) tildeles en øget risiko for primær transplantatsvigt2. Desuden kan hjerter doneret efter kontrolleret kredsløbsdød (DCD) præsenteres med myokardieskade sekundært til langvarig varm iskæmi3. Derfor er der behov for en bedre vurdering af disse donorhjerter før transplantation, især for at evaluere deres berettigelse til hjertetransplantation 4,5.
Normothermic ex situ perfusion (NESP) bevarer det bankende hjerte ved hjælp af varmt iltet blod. Den eneste kommercielt tilgængelige enhed til NESP bevarer hjertet i en ikke-fungerende tilstand (Langendorff-tilstand). Denne tilgang blev oprindeligt anvendt til at udvide bevarelsen af transplantatet ud over den kritiske 4 timers periode med kold iskæmi6. En anden stor fordel ved denne teknologi er at give kontinuerlig vurdering af myokardielevedygtighed baseret på laktatkoncentration i perfusatet6. Denne biokemiske vurdering er imidlertid aldrig blevet korreleret med resultaterne efter transplantationen til dato. På samme måde tillader Langendorff-tilstand for NESP ikke hæmodynamisk og funktionel evaluering af hjertet før transplantation. Nogle forfattere har rapporteret den potentielle fordel ved intrakardial kateterisering under NESP for at forudsige myokardiegendannelse efter transplantation7.
Denne rapport har til formål at tilvejebringe en reproducerbar metode til evaluering af donorhjertepræstationer under NESP. Vi ændrede kredsløbet for at muliggøre perfusion af arbejdstilstand og derfor for erhvervelse af ikke-invasive funktionelle variabler med epikardial ekkokardiografi. Myokardiearbejdsindeks, en belastningsuafhængig variabel, blev registreret ved hjælp af trykbelastningssløjfer. Vi undersøgte forholdet mellem myokardiearbejde og hæmodynamiske variabler opnået ved intrakardial konduktanskateterisering.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Denne protokol blev godkendt af den lokale etiske komité for dyreforsøg og af den institutionelle komité for dyrevelfærd (APAFIS#30483-2021031811339219 v1, Dyreetisk Komité ved Universitetet i Paris Saclay, Frankrig). Dyr blev behandlet i overensstemmelse med retningslinjerne for pleje og brug af forsøgsdyr udviklet af National Institute of Health og med principperne for laboratoriedyrpleje udviklet af National Society for Medical Research.
BEMÆRK: Kirurgiske procedurer blev udført under streng sterilitet ved hjælp af de samme teknikker, der blev brugt til et menneske. Eksperimentelle procedurer omfattede store hvide smågrise (45-60 kg) og blev udført under generel anæstesi.
1. Dyrekonditionering og anæstesiprotokol
- Lad dyrene akklimatisere sig i 7 dage med kongenere og miljøberigelse for at sikre dyrevelfærd.
- Foder ikke dyrene 12 timer, før de indgår i forsøgsprotokollen.
- Udfør en præmedicinering 30 minutter før proceduren med en intramuskulær injektion af en ækvimolær blanding af tiletamin og zolazepam (10 mg / kg) i nakkemusklerne.
- Når dyret er bedøvet, indsættes et kateter i ørevenen, og der induceres generel anæstesi med en intravenøs bolus af propofol (2 mg/kg) kombineret med administration af atracurium (2 mg/kg).
- Intuber dyret med en 7,5 mm orotracheal sonde.
- Overvåg dyret med kontinuerlig EKG, ekspiratorisk CO2 og oximetri.
- Oprethold generel anæstesi med inhaleret isofluran (2%) blandet med 40% ilttilskud.
2. In situ hæmodynamisk og ekkokardiografisk vurdering af hjertet
BEMÆRK: Hæmodynamisk vurdering udføres med en Swan Ganz Kateter, mens baseline funktionel vurdering af hjertet udføres ved transthoracisk ekkokardiografi.
- Indsæt perkutant en 8 fransk (Fr) kappe i den brachiocephalic venøse bagagerum ved hjælp af Seldinger-teknikken8.
- Når kateteret er afluftet og 0-trykket indstillet, indsættes Swan Ganz-kateteret i 8 Fr-kappen, indtil der observeres en lungetrykprofil på overvågningsskærmen.
- Få det pulmonale arterielle okklusionstryk ved at skubbe Sawn-Ganz-kateteret i lungecirkulationen, mens ballonen er oppustet.
- Vurder hjerteudgangen ved hjælp af termofortyndingsmetoden ved infusion af 10 ml kold (4 °C) saltopløsning i den proksimale linje i Swan Ganz-kateteret. Gentag målingen tre gange.
- Vurder den venstre ventrikulære udstødningsfraktion (LVEF) ved hjælp af biplan Simpson-teknikken9.
- Udforsk aortaklappen og aortaroden for at identificere enhver strukturel lidelse eller aortaregurgitation over klasse 2, der kan kompromittere ex situ perfusion af hjertet gennem den stigende aorta (figur 1).
3. Beskrivelse og priming af den normotermiske ex situ perfusion (NESP) maskine
BEMÆRK: Et modificeret NESP-modul bruges til alternativt at udføre Langendorff perfusion og arbejdstilstand perfusion. Tilslut kort kredsløbets aortalinje til et overholdelseskammer via et Y-stik. Tilsæt en pædiatrisk oxygenator og et kardiotomireservoir (70-80 cm højde over modulets aortastik) for at give en venstre ventrikel efterbelastning på ca. 70 mmHg i arbejdstilstand. Tilslut et andet kardiotomireservoir (7-10 cm højde over modulets aortastik) til hovedindstrømningsledningen ved hjælp af et Y-stik for at give en venstre atriumforspænding på ca. 10 mmHg i arbejdstilstand (figur 2). Koronar flow vurderes med en flowsensor forbundet til lungekanylen. En centrifugalpumpe, en membranoxygenator og en varmekølermaskine er forbundet til kredsløbet (figur 2). For løsningsbeskrivelser henvises til tabel 1.
- Prim perfusionskredsløbet med grundopløsningen (tabel 1).
- Indstil pumpens udgang til 1500 ml/min.
- Tilsæt blodet hentet fra donorgrisen (1200-1500 ml) i kredsløbet.
- Indstil gasblanderen for at opnå et iltpartialtryk >250 mmHg.
- Tilslut vedligeholdelsesløsning og adrenalinopløsning (tabel 1) til kredsløbet, og indstil den indledende udgang til henholdsvis 5 ml/t og 0,1 ml/t.
- Indstil perfusatets temperatur ved stuetemperatur (RT) før placering af hjertet i perfusionsmodulet.
- Under arbejdstilstand tilsluttes en sprøjte dobutamin med en koncentration på 2,5 mg / ml (udgang mellem 0,04-0,12 mg / t).
4. Hjerteudtagning og instrumentering til normoterm ex situ hjerteperfusion
- Hjerte indkøb
- Placer dyret i liggende stilling og fortsæt med at opretholde generel anæstesi.
- Udfør en median sternotomi og åbn perikardiet.
- Suspender perikardiet med fire opholdssuturer.
- Placer 4-0 polypropylensuturer på højre atrium og på den stigende aorta for at sikre kannelulationer med tourniquets.
- Efter heparininfusion (300 UI / kg) og omhyggelig dissektion af aortaroten indsættes en dobbelt-trins venøs kanyle i højre atrium til blodindsamling og en enkelt-lumen kanyle i den stigende aorta til kardioplegi infusion.
- Isoler den overlegne og den ringere vena cava med silastiske tourniquets.
- Tilslut den venøse kanyle til en blodopsamlingspose indeholdende 10.000 IE ufraktioneret heparin.
- Placer pattegrisekroppen i Trendelenburg-positionen for at forbedre bloddræningen i opsamlingsposen.
- Når blodindsamlingen er afsluttet, skal du klemme den stigende aorta på tværs, infundere Del Nido kardioplegi i aortaroden (tabel 1) og kontrollere, at den stigende aorta er under tryk (ingen aortaregurgitation).
- Aflæs højre og venstre atrium ved at åbne henholdsvis den ringere vena cava og højre lungevene, mens den overlegne vena cava er fastspændt af en tourniquet.
- Når kardioplegi infusion er afsluttet, ligate venstre hemiazygos vene med to stiches af 4-0 polypropylen.
- Fortsæt til hjerteindkøb, hold 2 cm af lungestammen sammen med venstre atrium bageste væg.
- Kontroller, at der ikke er noget patent foramen ovale ved at inspicere atrieseptumet og luk det om nødvendigt ved hjælp af 4-0 polypropylensuturer.
- Instrumentering af hjertet før NESP
- Placer hjertet i en 4 °C saltopløsning og adskil den stigende aorta fra lungestammen. Kontroller, at aortaklappen og koronar ostia ikke er skadet.
- Indsæt fire pantsatte sting (4-0 polypropylen) 5 mm under den distale del af den stigende aorta, og indsæt infusionskanylen i aorta. Stram en slangeklemme omkring aorta for at fastgøre kanylen.
- Indsæt en drænkanyle i lungestammen og fastgør med en 3-0 polypropylenløbende sutur.
- Luk den ringere og overlegne vena cava med 5-0 polypropylen løbende suturer.
- Luk venstre atrium bagvæg med en 4-0 polypropylen løbende sutur.
- Indsæt en venstre udluftningskanyle gennem den bageste væg på venstre atriumvæg og snare en tourniquet rundt.
- Indsæt en forudindlæst kanyle i venstre atriale vedhæng og snare en tourniquet rundt.
5. Tilslutning til NESP-maskinen og genoplivning af hjertet
BEMÆRK: Før instrumentering af hjertet skal du sikre dig, at de materialer, der er nødvendige for genoplivning, er tilgængelige ved siden af perfusionskredsløbet, især en defibrillator med interne sonder og en ekstern pacemaker med epikardialelektroder. Sørg for, at trykledningen er forbundet til aortaledningen, og at udgangssensoren er placeret på koronar strømningsledningen. Efterbelastningsledningen skal fastspændes, såvel som forspændingsledningen i arbejdstilstandskredsløbet.
- Reducer pumpeflowet til 200 ml/min.
- Tilslut hjertet til aortastikket, når stikket er afluftet. Sørg for, at hjertet er korrekt forbundet med perfusionsmodulet, så de ringere ventrikulære vægge og venstre og højre atrium er foran operatøren. Undgå at vride den stigende aorta for at forhindre aorta regurgitation.
- Juster aortatrykket til 30 mmHg ved RT.
- Under genoplivning skal du udføre en glat hjertemassage, indtil en sinusrytme er genoprettet.
- Øg langsomt pumpeflowet inden for 15-25 minutter med trin på 50 ml/min for at opnå et aortatryk på 65 mmHg. Samtidig øges perfusattemperaturen med trin på 2-4 °C for at nå 37 °C.
- Når aortatrykket er på 65 mmHg, og perfusattemperaturen er ved 37 °C, leveres et elektrisk stød ved 5 J, hvis det er nødvendigt, og gentag, indtil sinusrytmen er genoprettet.
- Fastgør en epikardial elektrode på højre ventrikulære bageste væg og tilslut til en ekstern pacemaker. Tempo hjertet ved 80 BPM for at overdrive spontan rytme.
- Tilslut lungekanylen til koronarstrømningslinjen.
- Udfør arterielle og venøse blodprøver til gas og biokemiske analyser af perfusatet. Registrer den indledende laktatkoncentration og korrigere biokemiske lidelser for at nå følgende mål: glucose >1 g / L, K + 3,5-5,5 mmol / L, Ca2 + 1,0-1,20 mmol / L, pH 7,35-7,45, Na + 135-145 mmol / L og HCO3- 20-24 mmol / L.
- Juster pumpeflowet for at nå et gennemsnitligt aortatryk på 65-75 mmHg og koronarstrøm på 650-850 ml / min.
- Udfør arteriovenøs blodgasanalyse hvert 15. minut for at sikre, at myokardieekstraktion af lactat er effektiv. Hvis venøs laktat er højere end arterielt laktat, øges det gennemsnitlige aortatryk til 80 mmHg ved at reducere vedligeholdelsesopløsningen, og laktatkoncentrationen kontrolleres 15 minutter efter. Hvis arteriovenøs laktatclearance stadig er nedsat, skal koronarstrømmen øges til >850 ml og kontrolleres laktatkoncentrationen 15 minutter senere.
6. Procedure for arbejdstilstand
BEMÆRK: Effektiv arteriovenøs clearance af laktat opnås normalt inden for 30 minutter efter initiering af Langendorff-perfusion. Arbejdstilstand kan derefter startes ved at forbinde forspændingskanylen til forspændingsbeholderen (denne linje blev tidligere fastspændt under Langendorff-tilstand). På samme måde er efterbelastningslinjen forbundet med aortalinjen (figur 2). Indstil flowsensoren på efterbelastningslinjen for at måle hjerteudgangen.
- Åbn forspændingsledningen, og juster pumpeflowet for at sikre stabil påfyldning af forspændingsbeholderen. I løbet af denne periode fyldes venstre atrium og venstre ventrikel gradvist med blod.
- Åbn aortaefterbelastningsledningen, og fastspænd hovedledningen i kredsløbet, der bruges til Langendorff-perfusion. Efterbelastningsreservoiret fyldes gradvist op. Sørg for dræning af reservoiret ved hjælp af en overløbsledning, der bringer perfusatet tilbage til kredsløbets hovedreservoir.
- Infusionen af dobutamin initieres ved 0,04 mg/min.
- Udfør arteriel og venøs blodprøveanalyse for at sikre, at myokardieekstraktionen af lactat stadig er effektiv.
- Når hjerteudgangen er stabil, skal du udføre invasiv hæmodynamisk vurdering sammen med epikardiale ultralydsmålinger.
7. Vurdering af trykvolumen (PV) med konduktansmetoden
BEMÆRK: Alle kalibreringstrin skal udføres i arbejdstilstand.
- PV kateter placering i venstre ventrikel
- Rengør 7 Fr pigtail konduktanskateteret med saltopløsning, og tilslut det til hardwaregrænsefladen.
- Skub forsigtigt kateteret ind i den 8 Fr kappe, der tidligere er indsat gennem venstre atriumtag for at blive justeret med mitralventilen.
- Så snart kateteret krydser mitralventilen, skal du justere den passende position under hensyntagen til optimale tryk- og volumensignaler. Hvis der er for meget støj, skal du forsigtigt flytte konduktanskateteret for at forbedre kvaliteten af løkkerne.
- Kalibrering af solcellekateter
- Kalibrering af tryk
- Når konduktanskateteret er placeret korrekt i venstre ventrikel, skal du åbne kalibreringsgrænsefladen på softwaren og kalibrere trykværdien ved hjælp af anskaffelsessoftware til konduktansmålinger.
- Start optagelse, vælg 0 mmHg tryk og 100 mmHg på kontrolgrænsefladen, og optag for 5 s hver.
- Stop derefter optagelsen, og åbn trykkalibreringsgrænsefladen. Match det tilsvarende signal til trykniveauet.
- Når det er kalibreret, skal du kontrollere, at signalet svarer til de værdier, der opnås ved invasiv blodtryksovervågning.
- Kalibrering af volumen
- Kalibrering af konduktans
- Åbn kontrolgrænsefladen på softwaren til konduktansmålinger.
- Start optagelse, den ene efter den anden, vælg de diskenheder, der foreslås af kalibreringsgrænsefladen.
- Lad grænsefladen optage i 5 s hver, og stop derefter optagelsen.
- Brug den opnåede datasporing, og åbn volumenkalibreringsgrænsefladen.
- Match det tilsvarende spor til trykniveauet.
- Kalibrering af parallelt volumen
- Omgivende hjertevæv leder elektricitet og bidrager til det samlede volumensignal. Fjern dette parallelle volumen for nøjagtig volumenmåling (efterbehandlingskalibrering).
- For at vurdere parallelt volumen i denne opsætning (myokardievæg) injiceres 10 cc hypersonisk saltopløsning (4%) i venstre atriumlinje en gang.
- Gentag ikke operationen for at undgå hypernatriæmi.
- Kalibrering af konduktans
- Kalibrering af tryk
- Kalibrering af feltkorrektionsfaktor
- Indtast slagvolumenværdien opnået fra ultralydsmålingerne.
BEMÆRK: Faktor alfa beregnes under hensyntagen til forholdet mellem slagvolumener opnået enten ved ultralydsmålinger eller konduktanskateterisering.
- Indtast slagvolumenværdien opnået fra ultralydsmålingerne.
- Dataindsamling af solceller
- Stop epikardial pacing af hjertet for at undgå interferens med konduktanssignalet. Optag data i stabil tilstand, når signalet er stabiliseret (figur 3)
- Vælg en serie på 10 på hinanden følgende sløjfer, og åbn analysesoftwaren. Softwaren leverer automatisk slagtilfælde, prærekrutterbart slagtilfældearbejde, maksimalt dP / dt, minimum dP / dt og tau-indeks.
- For at opnå det ende-systoliske tryk-volumen-forhold og ende-diastoliske tryk-volumen-forhold skal du registrere signalet under forudindlæsningstoklusion. Klem gradvist den atrieperfusionslinje, indtil forspændingsreduktion er effektiv (figur 4). Slip derefter langsomt klemmen.
8. Epikardial ekkokardiografi vurdering af hjertet i en fungerende tilstand
- Erhvervelse af ultralydssløjfer
- Placer tre EKG epikardialelektroder forbundet til ekkokardiogrammaskinen.
- Påfør en steril drapering omkring hjertet og brug en transesophagus sonde.
- Påfør sonden på den øverste væg i venstre atrium, og drej transduceren manuelt, indtil der opnås en firekammervisning (figur 5).
- Start den ekkokardiografiske anskaffelsessoftware til vurdering af myokardieydelse ved hjælp af X-plan-tilstanden.
- Kør derefter ultralydssondemotoren for at opnå tre og to-kammer visninger. Analyse af disse synspunkter gør det muligt at måle venstre ventrikel udstødningsfraktion og global langsgående stamme9.
- Vurdering af myokardiearbejdsindeks (MWI)
- Fortsæt med erhvervelsen af fire-, tre- og to-kammer visninger og optag samtidig arterielt tryk (figur 6).
- Vurder den globale langsgående stamme ved hjælp af disse visninger og åben MWI-software. Brug det invasive blodtryk, der registreres af den eksterne sensor på perfusionskredsløbet under loop-erhvervelse.
- Underret manuelt softwaren om den nøjagtige åbnings- og lukketid for aorta- og mitralventilerne.
BEMÆRK: MWI-software vil automatisk give global MWI, konstruktivt arbejde, spildt arbejde og effektivt arbejde.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Vi beskrev heri en NESP-protokol i monoventrikulær arbejdstilstand ved hjælp af et modificeret hjerteperfusionsmodul, der normalt anvendes i klinisk praksis for Langendorff-perfusion af donorhjertet før transplantation. Denne smågrisemodel af NESP ved hjælp af det nuværende brugerdefinerede modul blev udviklet i 2019. Modifikationerne af kredsløbet var mindre, da det meste af perfusionskredsløbet blev genbrugt til eksperimenter. Modulets hætte gav en fleksibel og vandtæt membran for at beskytte hjertet under transport. Det tillod også overfladeekkokardiografi, mens den forblev i et sterilt miljø. Det anbefalede primingvolumen med blandet blod og grundingsopløsning er ca. 1200-1500 ml i klinisk praksis. I den nuværende protokol var grundvolumenet højere (2000 ml), fordi længere slanger og yderligere reservoirer var nødvendige for perfusion i arbejdstilstand. Derfor krævede sådanne overvejelser dyr over 50 kg til en blodindsamling på >1500 ml.
Placeringen af svinehjertet i perfusionsmodulet var anderledes sammenlignet med tidligere rapporterede modeller af NESP i arbejdstilstand10,11. Faktisk beskrev de fleste af dem hjerter suspenderet af aorta, over et blodindsamlingskammer, i lodret position. I denne protokol brugte vi et kommercielt brugerdefineret modul og satte hjertet med den forreste side lagt i perfusionsboksen i en let vippet position og den bageste side mod operatøren. Hatami et al. foreslog imidlertid, at hjertets position under NESP var en vigtig faktor for optimal myokardieperfusion12 og ville være bedre end hængepositionen.
Den nuværende protokol brugte seks dyr til at udføre eksperimentel Langendorff-tilstand (LM) i 30 minutter efterfulgt af arbejdstilstand (WM) perfusion i 2 timer. Gennemsnitligt aortatryk (MAP) og hjerteudgang (CO) blev løbende overvåget og registreret hvert 30. minut. Hjerteeffekt (CPO) blev beregnet som følger: CO x MAP/451. Vurdering af laktatkoncentrationen i perfusatet blev udført hvert 30. minut for at sikre, at myokardieekstraktion af lactat (MEL) var effektiv som bevis for myokardielevedygtighed under NESP. Hæmodynamisk vurdering blev udført så hurtigt som muligt ved T0, T60 og T120 under WM-perfusion. Metaboliske og hæmodynamiske målinger under NESP er opsummeret i tabel 2.
I betragtning af hæmodynamisk vurdering ved hjertekateterisering blev optimale PV-sløjfer opnået med et konduktanskateter placeret gennem venstre atriale tag og derefter krydse mitralventilen med pigtailen placeret i toppen af venstre ventrikel. Konduktanskateterets position blev kontrolleret ved hjælp af epikardial ekkokardiografi (figur 5). Kvaliteten af PV-loopsignalet kan ændre sig afhængigt af kateterposition og interferens med eksternt tempo (figur 7).
Funktionsvurdering under perfusion i arbejdstilstand
Ekkokardiografisk vurdering under WM-perfusion blev udført i den brugerdefinerede opsætning, der blev brugt i denne undersøgelse, og leverede vurdering af venstre ventrikulær udstødningsfraktion (LVEF), global langsgående stamme (GLS) og myokardiearbejdsindeks (MWI) med reproducerbarhed over eksperimenterne. Alle tre venstre ventrikulære visninger blev opnået på ethvert tidspunkt i alle eksperimenter (figur 6). Gennemsnitlig LVEF, GLS og MWI var henholdsvis 40,8 (± 11)%, -8,00 (± 2) % og 652 (± 158) mmHg%. Konduktanskatetermålinger blev udført under WM-perfusion. Gennemsnitlig SW, maksimal dP/dt, min dP/dt, end-systolic pressure-volume relationship (ESPVR), tau og pre recruitable stroke work (PRSW) var henholdsvis 877 (± 246) mmHg·mL, 1463 (± 385) mmHg/s, -1152 (± 383) mmHg/s, 5,13 (± 3,16), 79,4 (± 23) ms og 63,4 (± 17,5) mmHg·mL under WM-perfusion. Hæmodynamiske parametre vurderet enten ved konduktanskateter eller ved overfladeekkokardiografi under WM-perfusion er opsummeret i tabel 3 og tabel 4.
Et signifikant fald i MWI blev observeret under WM-perfusion over tid i alle eksperimenter (figur 8A) samt hjerteudgang (figur 8B) og andre parametre relateret til ESPVR (figur 8C). Global MWI var korreleret med hjerteeffekt målt ved konduktanskateter (r = 0,85, p < 0,001) (figur 9).
Figur 1: Parasternal transthoracic ekkokardiografi visning af aortaklappen. Aortaklappen og den stigende aorta kontrolleres for at sikre, at der ikke er nogen stigende aortaaneurisme og ingen signifikant aortaregurgitation over klasse 2. Den funktionelle venstre ventrikulære udstødningsfraktion vurderes også. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 2: Modificeret organplejesystemkredsløb til monoventrikulær arbejdstilstand . (A) Et overensstemmelseskammer er indstillet på efterbelastningslinjen for at reproducere den vaskulære elasticitet. Et Y-stik er indstillet i hovedarterielinjen for at fylde et reservoir i højden af 10 cm over hjertetransplantatet for at give en forspænding til venstre atrium ved 13-15 mmHg. Et andet Y-stik placeres på hovedarterielinjen før aortastikket. (B) En af grenene på Y-stikket er forbundet til en 3/8 tommer slange, der forbinder en pædiatrisk oxygenator og et reservoir i en højde af 70 cm for at give en efterbelastning af venstre ventrikel på 60 mmHg Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 3: Stabilt konduktanssignal fra konduktanskateteret for trykvolumen. Et stabilt signal om trykvolumensløjferne, der er registreret i softwaren, tilvejebringes af en central position af kateteret indsat i venstre ventrikel gennem en 8 Fr kappe sat ind i venstre atrium. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 4: Progressiv krydsspænding af forspændingsbeholderen. Proceduren for progressiv okklusion af slangen fra forspændingsreservoiret og venstre atrium giver et fald i volumenet injiceret i venstre atrium. Trykvolumensløjferne registreres derefter med anskaffelsessoftwaren. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 5: Transesophagus ekkografisk sondeposition under overfladen ekkokardiografisk vurdering af hjertetransplantatet under WM . (A) Sonden er placeret på venstre atriumvæg, mens hjertets bageste overflade vender mod operatøren under NESP. (B) En sådan placering giver et ekkokardiografisk billede af venstre atrium, venstre ventrikel og mitralventilen. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 6: Venstre ventrikulære visninger opnået med TEE-sonde under NESP. Den epikardiale ekkokardiografi ved hjælp af en transesophagus-sonde sat på den bageste væg i venstre atrium giver et to-kammerbillede af venstre atrium og venstre ventrikel. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 7: Eksempler på dårlig ledningssignaloptagelse . (A) Ikke-centralt placeret konduktanskateter med signal forstyrret af bevægelserne af ventrikulær septum. (B) Konduktanssignal forstyrret af udvendig pacing. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 8: Lineær regression over tid under WM-perfusion. (A) Myokardiearbejdsindeks (MWI, mmHg%), (B) hjerteudgang (CO, mL.min-1) og (C) slutsystolisk trykvolumenforhold (ESPVR). Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 9: Forholdet mellem MWI og hjerteudgang under perfusion i arbejdstilstand. Korrelationskurve mellem myokardiearbejdsindekset (mmHg%) og hjerteudgangen (ml·min-1) under ex situ hjerteperfusion i arbejdstilstand. Klik her for at se en større version af denne figur.
| Priming opløsning | Vedligeholdelsesløsning | Adrenalin opløsning | Del Nido kardioplegi |
| 500 ml NaCl-opløsning | 60 mg adenosin | 0,25 mg adrenalin | 500 mg Ringer-opløsning |
| 150 mg magnesium | 40 ml NaCl-opløsning | 500 ml glukose 5% | 10 ml KCl 10% |
| 250 mg methylprednisolon | (koncentration: 1,5 mg/ml) | 3 ml Xylocaïne 2% | |
| 1 g Cefotaxime | 6 ml Mannitol 20% | ||
| 6 ml natriumbicarbonat 8,4% | |||
| 7 ml magnesiumsulfat 15% |
Tabel 1: Løsningsbeskrivelser. Tabellen indeholder mængder og koncentrationer af bestanddele, der anvendes til at forberede priming, vedligeholdelse, adrenalin og Del Nido kardioplegi opløsninger, der anvendes i denne protokol. Del Nido kardioplegia-opløsningen bruges til at opnå hjertestop sammen med myokardiebeskyttelse under kold iskæmisk tid. Grundopløsningen infunderes i perfusionsmaskinen sammen med blodet opsamlet under forsøgsprotokollen. Vedligeholdelsesopløsningen og adrenalinopløsningen infunderes under ex situ-hjerteperfusionen for at opretholde stabile perfusionsparametre.
| T0 | T120 | |
| Koncentration af lactat (mmol/L) | 2.4 (0.97–2.83) | 1.27 (0.36–2.48) |
| Myokardieekstraktion af lactat (mmol / L) | 0.15 (0.14–0.19) | 0.08 (0.04–0.09) |
| ph | 7.37 ( 7.31–7.45) | 7.41 (7.31–7.47) |
| Kalium (mmol/L) | 4.6 ( 4.4–5.1) | 4.9 (4.3–5.5) |
| Systolisk aortatryk (mmHg) | 132.5 (101.0–142.3) | 101.0 (96.2–109.3) |
| Gennemsnitligt aortatryk (mmHg) | 97.5 (73.0–106.8) | 77.0 (69.0–85.5) |
| Koronar flow (ml / min) | 925 (550–1050) | 700 (550–875) |
| Hjerte effekt udgang | 326.5 (116.5–485.5) | 228.0 (185.5–361.0) |
Tabel 2: Hæmodynamiske og metaboliske parametre vurderet under WM-perfusion. Data leveres med median- og interkvartilområdet.
| SW (mmHg·mL) | maksimal dP/dt (mmHg/s) | min dP/dt (mmHg/s) | ESPVR | Tau (ms) | Prsw | |
| Betyde | 877 | 1463 | -1152 | 5.13 | 79.4 | 63.4 |
| Median | 816 | 1423 | -1025 | 4.01 | 73.9 | 62.8 |
| Standardafvigelse | 246 | 385 | 383 | 3.16 | 23.0 | 17.5 |
| Minimum | 528 | 778 | -1856 | 2.19 | 52.0 | 40.0 |
| Maksimal | 1244 | 2119 | -755 | 13.8 | 134 | 101 |
Tabel 3: Middel- og medianværdier opnået ved konduktanskatetermetoden under WM-perfusion. Forkortelser: ESPVR: ende-systolisk tryk-volumen-forhold; PRSW: præ-rekrutterbart slagtilfælde arbejde; SW: slagtilfælde arbejde.
| GLS (%) | LVEF (SB) | MWI | GCW | |
| Betyde | -8.04 | 40.8 | 652 | 936 |
| Median | -8.00 | 37 | 642 | 919 |
| Standardafvigelse | 2.03 | 11.0 | 158 | 208 |
| Minimum | -11.5 | 27 | 389 | 579 |
| Maksimal | -5.00 | 59 | 898 | 1268 |
Tabel 4: Middel- og medianværdier opnået ved overfladeekkokardiografi under WM-perfusion. Forkortelser: GLS: global belastning i længderetningen; LVEF: venstre ventrikulær udstødningsfraktion; MWI: myokardie arbejde indeks; MWE: myokardie arbejde effektivitet; GCW: globalt konstruktivt arbejde.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Der er nogle kritiske trin at overveje i NESP-protokollen. In situ foreløbig vurdering af hjertet forblev vigtig, især i betragtning af aortaklappen, der ikke bør præsentere med signifikant aortaregurgitation (grad 2 eller mere); Ellers vil genoplivningen af hjertet blive kompromitteret i Langendorff-perioden på grund af nedsat koronar perfusion og myokardieiskæmi. Indledningen af WM efter Langendorff-perfusion var en udfordrende manøvre, der krævede mindst to personer til at regulere påfyldningen af forspændingsreservoiret, pumpestrømmen, trykket i venstre atrium og aortaudstrømningslinjen. Denne overgangsperiode blev udført, når metabolisk effektiv myokardieekstraktion for lactat blev opnået. I løbet af denne periode kunne perfusionskredsløbet stoppe på grund af pumpedefusing relateret til større luftemboli. Den optimale placering af ultralydssonden på venstre atrialvæg for at opnå stabil to- og trekammerudsigt blev delvist forstyrret af de besværlige kanyler og materialer, der var sat rundt om hjertet. Ekkokardiografiske data skulle registreres med et meget stabilt ultralydssignal med mindst tre sammentrækningscyklusser.
Genoplivning af hjertet under NESP er ikke eksplicit rapporteret i litteraturen. Kun få undersøgelser beskriver detaljeret genoplivningsproceduren for at indlede NESP13. Foreløbige genoplivningsmetoder blev udviklet i denne protokol for at opnå en optimal teknik til genoplivning, herunder progressiv reperfusion, ved langsomt at øge koronar flow og blodtemperatur (fra stuetemperatur til 37 ° C). Hovedproblemet for ultralydsbilleddannelse var at finde den optimale placering for sonden på venstre atriale tag. Placeringen af det perfunderede hjerte med sin bageste væg mod operatøren tillod udførelse af overfladeekkokardiografi uden at bevæge hjertet og uden risiko for aortaklap regurgitation. Tilstedeværelsen af bobler i kredsløbet ændrede billedkvaliteten, og dette problem skal undgås så meget som muligt. Optimering af kredsløbet blev udført for at reducere blodturbulenser, især i betragtning af bloddræning fra efterbelastningsreservoiret til hovedreservoiret. En ikke-stabil position af konduktanskateteret i venstre ventrikel gav PV-loopkurver af dårlig kvalitet. PV-loopsignalet kunne dog forbedres betydeligt ved at indføre kateteret i midten af venstre atriale bagvæg, gennem midten af mitralventilen og placeret i den midterste del af venstre ventrikel.
Indlæsning af venstre hjertehulrum er afgørende for ex situ ekkokardiografisk evaluering. Selv om faldet i hjerteudgangen tidligere er blevet beskrevet i andre undersøgelser, mens laktattendensen forblev stabil, beskrev kun få artikler en sådan overvejelse ved hjælp af en reel monoventrikulær arbejdstilstandsperfusion11. Biventrikulær arbejdstilstand perfusion blev ikke udført i denne model af tekniske årsager, fordi et sådant system er endnu mere komplekst og besværligt. Den manglende arbejdsform for autocamperen er imidlertid tvivlsom på grund af den indbyrdes afhængighed mellem LV og RV, hvilket er en forvirrende faktor i LV's vurdering. Manglen på højre ventrikulær vurdering kan også være tvivlsom, da RV-svigt er en almindelig komplikation efter transplantation, forbundet med høj dødelighed. Kaliumkoncentrationen steg konstant i perfusatet uden mulighed for at rydde det, fordi ingen blodfiltreringsmembran var inkluderet i vores brugerdefinerede kredsløb. Hovedproblemet vedrørende denne perfusionstilstand er, at organet selv er isoleret fra de andre organer, der kunne regulere dets metabolisme og rydde alle metabolitter produceret af myokardiemetabolismen. Nogle forfattere har beskrevet en perfusionsmodel, der omfattede et hæmofiltrationssystem for at tilvejebringe langvarig NESP i arbejdstilstand14 med et signifikant fald i myokardieødem i slutningen af perfusion, hvilket helt sikkert deltager i faldet i myokardiepræstationerne over tid.
Myokardiehæmodynamiske og ekkokardiografiske præstationer faldt i NESP under arbejdstilstand efter vores erfaring såvel som hjertehæmodynamik registreret ved konduktanskateterisering. Dette tyder på, at perfusion ikke bør betragtes som en konserveringsmetode for donorhjerter før transplantation. Under WM var tendenserne inden for biokemi anderledes sammenlignet med Langendorff-tilstanden. Myokardieekstraktion af lactat under WM var kontinuerligt effektiv, mens hæmodynamisk ydeevne faldt gradvist. Dette fund tyder på, at laktattendensen muligvis ikke er en relevant parameter til vurdering af myokardieydelsen i WM, som tidligere observeret i andre undersøgelser15.
Funktionel vurdering af hjertet under NESP ville være af stor interesse for klinikere. Invasive vurderingsmetoder (PV loop teknik) udgør flere begrænsninger. Faktisk bør konduktansteknikken overvejes omhyggeligt at tegne pålidelige resultater på grund af isoleringen af hjertetransplantatet uden et fysiologisk biologisk miljø, der normalt fremmer det elektriske signal sammen med selve myokardiet16. Beslutningen om at transplantere marginaltransplantater, der er bevaret med NESP-teknologi, er i øjeblikket kun baseret på laktattendenser17. Vi har tillid til, at denne tilgang let kan anvendes til at løse dette store problem inden transplantation. Det kan give både anatomiske (valvulær sygdom, myokardietykkelse) og funktionelle vurderinger af donorhjertet. Ekkokardiografisk vurdering af venstre ventrikel blev opnået i den prækliniske model og fik lov til at opnå MWI, en belastningsuafhængig parameter, der var signifikant korreleret med hjerteudgang vurderet af et konduktanskateter. Disse foreløbige resultater fremhæver rollen som overfladeekkokardiografisk evaluering under NESP i en arbejdstilstand.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Alle forfattere har ingen interessekonflikter at oplyse.
Acknowledgments
Georges Lopez Institute, Lissieu, 69380, Frankrig
Claudia Lacerda, General Electric Healthcare, Buc, Frankrig
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 3T Heater Cooler System | Liva Nova, Châtillon, France | IM-00727 A | Extracorporeal Heater Cooler device |
| 4-0 polypropylene suture | Peters, bobigny, France | 20S15B | sutures |
| 5-0 polypropylene suture | Peters, bobigny, France | 20S10B | sutures |
| Adenosine | Efisciens BV, Rotterdam, Netherlands | 9088309 | Drugs for the ex-vivo perfusion |
| Adrenaline | Aguettant, Lyon, France | 600040 | Drugs for the ex-vivo perfusion |
| Atracurium | Pfizer Holding France, Paris, France | 582547 | Drugs for the induction of the anesthesia |
| DeltaStream | Fresenius Medical Care, L’Arbresle, France | MEH2C4024 | Extracorporeal blood pump |
| EKG epicardial electrodes | Cardinal Health LLC, Waukegan, Illinois, USA | 31050522 | EKG detection electrodes |
| External pacemaker | Medtronic Inc. Minneapolis, Minneapolis, USA | 5392 | Pacemaker device |
| Glucose 5% | B.Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany | 3400891780017 | Drugs for the priming solution |
| Heart Perfusion Set, Organ Care System | Transmedics, Andover, MA, USA | Ref#1200 | Normothermic ex-vivo heart perfusion device |
| Intellivue MX550 | Philips Healthcare, Suresnes, France | NA | Permanent monitoring system |
| Istat 1 | Abbott, Chicago, Ill, USA | 714336-03O | Blood Analyzer machine |
| Labchart | AD Instruments Ltd, Paris, France | LabChart v8.1.21 | Pressure Volume loops aquisition software |
| Magnesium | Aguettant, Lyon, France | 564 780-6 | Drugs for the cardioplegia |
| Magnesium Sulfate | Aguettant, Lyon, France | 600111 | Drugs for the cardioplegia |
| Mannitol 20% | Macopharma, Mouvoux, France | 3400891694567.00 | Drugs for the cardioplegia |
| Methylprednisolone | Mylan S.A.S, Saint Priest, France | 400005623 | Drugs for the priming solution |
| Millar Conductance Catheter | AD Instruments Ltd, Paris, France | Ventri-Cath 507 | Pressure Volume loops conductance catheter |
| MWI software | General Electric Healthcare, Chicago, Ill, USA | NA | software used for the Ultrasound echocardiographic machine |
| Orotracheal probe | Smiths medical ASD, Inc., Minneapolis, Minneapolis, USA | 100/199/070 | probe for the intubation during anesthesia |
| Potassium chloride 10% | B.Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany | 3400892691527.00 | Drugs for the cardioplegia |
| Propofol | Zoetis France, Malakoff, France | 8083511 | Drugs for the induction of the anesthesia |
| Quadrox-I small Adult Oxygenator | Getinge, Göteborg, Sweden | BE-HMO 50000 | Extracorporeal blood oxygenator |
| Ringer solution | B.Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany | DKE2323 | Drugs for the cardioplegia |
| Sodium Bicarbonate | Laboratoire Renaudin, itxassou, France | 3701447 | Drugs for the cardioplegia |
| Sodium chloride | Aguettant, Lyon, France | 606726 | Drugs for the priming solution |
| Swan Ganz Catheter | Merit Medical, south jordan, utah, USA | 5041856 | Right pressure and cardiac output probe |
| Tiletamine | Virbac France, Carros, France | 3597132126021.00 | Drugs for the induction of the anesthesia |
| Transesophagus probe (3–8 MHz 6VT) | General Electric Healthcare, Chicago, Ill, USA | NA | Ultrasound echocardiographic transesophagus probe |
| Vivid E95 ultraSound Machine | General Electric Healthcare, Chicago, Ill, USA | NA | Ultrasound echocardiographic machine |
| Xylocaïne 2% | Aspen, Reuil-malmaison, France | 600550 | Drugs for the cardioplegia |
| Zolazepam | Virbac France, Carros, France | 3597132126021.00 | Drugs for the induction of the anesthesia |
References
- Lund, L. H., et al. The registry of the international society for heart and lung transplantation: thirty-second official adult heart transplantation report-2015; focus theme: early graft failure. Journal of Heart and Lung Transplant. 34 (10), 1244-1254 (2015).
- Branger, P., Samuel, U. Annual report 2018 Eurotransplant International Foundation. , Available from: https://www.eurotransplant.org/cms/mediaobject.php?file=ET_Jaarv (2018).
- Guglin, M. How to increase the utilization of donor hearts. Heart Failure Reviews. 20 (1), 95-105 (2015).
- Tuttle-Newhall, J. E. Organ donation and utilization in the United States: 1998-2007. American Journal of Transplantation. 9 (4), 879-893 (2009).
- Dronavalli, V. B., Banner, N. R., Bonser, R. S.
- Reich, H. J., et al. Effects of older donor age and cold ischemic time on long-term outcomes of heart transplantation. Texas Heart Institute Journal. 45, 17-22 (2018).
- Dhital, K. K., et al. Adult heart transplantation with distant procurement and ex-vivo preservation of donor hearts after circulatory death: a case series. The Lancet. 385 (9987), 2585-2591 (2015).
- Garry, B. P., Bivens, H. E.
- Lang, R. M., et al. Recommendations for cardiac chamber quantification by echocardiography in adults: an update from the American Society of Echocardiography and the European Association of Cardiovascular Imaging. Journal of the American Society of Echocardiography. 28 (1), 1-39 (2015).
- White, C. W., et al. Assessment of donor heart viability during ex situ heart perfusion. Canadian Journal of Physiology and Pharmacology. 93 (10), 893-901 (2015).
- Hatami, S., et al. Myocardial functional decline during prolonged ex situ heart perfusion. Annals of Thoracic Surgery. 108 (2), 499-507 (2021).
- Hatami, S., et al. The position of the heart during normothermic ex situ heart perfusion is an important factor in preservation and recovery of myocardial function. American Society of Artificial Internal Organs Journal. 67 (11), 1222-1231 (2021).
- Hatami, S., et al. Normothermic ex situ heart perfusion in working mode: assessment of cardiac function and metabolism. Journal of Visualized Experiments. (143), e58430 (2019).
- Tchouta, L., et al. Twenty-four-hour normothermic perfusion of isolated ex situ hearts using plasma exchange. Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 164 (1), 128-138 (2020).
- Ribeiro, R., et al. Comparing donor heart assessment strategies during ex situ heart perfusion to better estimate posttransplant cardiac function. Transplantation. 104 (9), 1890-1898 (2020).
- Guihaire, J., et al. Are pressure-volume loops relevant for hemodynamic assessment during ex vivo heart perfusion. Journal of Heart and Lung Transplantation. 39 (10), 1165-1166 (2020).
- Hamed, A., et al. Serum lactate is a highly sensitive and specific predictor of post cardiac transplant outcomes using the Organ Care System. Journal of Heart and Lung Transplantation. 28 (2), 71 (2009).
