Büyük Hayvan Modelleri için bir İzole Çalışma Kalp Sistemi

Bu prosedürün genel amacı, büyük hayvanların kalp fonksiyonlarını ex vivo bir devrede ölçmektir. Bu işlem, öncelikle çalışan kalp aparatının kurulmasıyla gerçekleştirilir. İkinci adımda kan yıkanıp normal salyen ile yeniden oluşturulur ve son adımda elektrolitler optimize edilir.

Kalp, in vivo hemodinamik parametreleri taklit edecek şekilde bağlanır. Son aşamada, ventriküle yerleştirilen bir kondüktans kateteri, ventriküler fonksiyonların kantitatif ölçümlerini elde etmek için kullanılabilir. Bu tekniğin küçük hayvan modelleri kullanmak gibi mevcut yöntemlere göre temel avantajı, büyük hayvan transplantasyonlarında görülen immünolojik karıştırıcı faktörlerden kaçınırken klinik olarak anlamlı veriler üretmesidir.

Langor düzeneğini kurmak için öncelikle kalp rezervuarını, bir silindir pompa üzerinden geçecek şekilde üç sekizlik inçlik hortumla kan rezervuarına bağlayın. Ardından, kan rezervuarını tekrar üç sekizlik inçlik hortum kullanarak ısıtıcı oksijenatöre bağlayın ve daha sonra ısıtıcı oksijenatörü bir Y konnektöre bağlayın. Y konnektörünün bir kolunu santrifüj pompaya bağlayın.

Ardından, bir hava kabarcığı tuzağı oluşturmak ve basınç transduserini yerleştirmek için santrifüj pompayı ikinci bir Y konnektörüne bağlayın. Yukarı bakan kola bir hemostaz valfi sabitlemek için üç sekizde bir inçlik bir boru parçası takın. Daha sonra, aşağı bakan kola üç sekizde bir inçlik bir boru parçası takın ve Y konnektörünün diğer kolunu ön yükleme odasının girişine bağlayın.

Bu borunun ikinci döner pompadan geçtiğinden emin olun. Önce ön yükleme hattını, ön yükleme odasının çıkış kısmına bağlayın. Bu hat daha sonra sol atriyuma bağlanacaktır.

Fazla olan üç sekizlik inçlik boruyu bu haznenin çıkışına bağlayın, ardından oksijen tankını ve ısıtma düzeneğini ısıtıcı oksijenatöre bağlayın. Son olarak, kalp çalışma moduna geçene kadar kullanılmayacağı için Y konnektöründen ön yükleme haznesine giden hattı klempleyin. Şimdi, oksijen tankı ısıtma düzeneğini, roller pompayı, iki rezervuarı birbirine bağlayan hattı ve santrifüj pompayı çalıştırın; kanı üretici talimatlarına göre yıkayın.

Ardından, yıkanmış kırmızı kan hücrelerini istenen hematokrit konsantrasyonuna ulaşana kadar normal salin ile yeniden oluşturun. Seyreltilmiş kanı langor aparatına ekleyin ve hematokriti kontrol edin. Ön yükleme odası hariç olmak üzere, sistem boyunca kan akışını başlatmak için iki pompanın hızlarını ayarlayın.

Reperfüzyon sırasında zararlı kalsiyum girişini önlemek için kan karışımının pH'ını ve elektrolitlerini kontrol edin ve kullanılan türe uygun fizyolojik seviyeye gelene kadar ayarlayın. Langendorff cihazındaki kalsiyum seviyesini başlangıçta 0,3 ile 0,5 millimole per liter arasında tutun. Langendorff cihazını kalibre ettikten sonra, yeterince dinlenmiş bir kalbi saklama kabından hızlıca çıkarın.

Ventriküllerdeki tüm saklama solüsyonunu dökün. Dokuyu kurulayın ve tartın. Ardından kalbi saklama kabına geri yerleştirin ve soğuk miyokard sıcaklığını korumaya yardımcı olmak için aort yukarı bakacak şekilde konumlandırın.

Ardından, aortaya üç sekizde bir inçlik bir kanül yerleştirin ve bunu bir plastik kelepçe ile sabitleyin. Santrifüj pompayı yavaş bir sızıntı seviyesine düşürün ve aorta dolup tamamen kanla dolana kadar kan damlatın. Aorta kanla dolduğunda, bağlantı saatini not ederek aort kanülünü L endorf üzerindeki aort tüpüne dikkatlice bağlayın.

Ardından, kalibre edilmiş basınç transduserini hemostaz valfi aracılığıyla natif aortanın içine yerleştirin. Basınç ölçümlerine başlayın ve istenen reperfüzyon basıncı elde edilene kadar santrifüj pompanın hızını ayarlayın. Özellikle başlangıç reperfüzyonu sırasında aort basınacını yakından izleyin ve intramyokardiyal sıcaklık 37 °C'ye ulaşana kadar ısıtma ünitesindeki sıcaklığı kademeli olarak artırın.

pH, elektrolitler ve diğer biyokimyasal ölçümleri gerçekleştirmek için venöz kan rezervuarından başlangıç zamanı sıfır örneği alın. Ardından, septuma bir sıcaklık probu yerleştirin ve miyokard sıcaklığını izleyin. Deney için istenilen fizyolojik parametreleri ayarlayarak ve her beş dakikada bir kan çözeltisine yaklaşık bir milimol kalsiyum ekleyerek her 15 dakikada bir kan örnekleri alın.

Çalışma modu başlatılmadan önce iyonize kalsiyumun 0,8 millimol/L'den yüksek olduğundan emin olun. Kalp çalışma moduna geçirildikten sonra, sol ventrikül apeksine bir büzgü dikişi yerleştirmek için üç sıfır polipropilen sütür kullanın. Ardından, büzgü dikişinin içinden bir giriş yapmak için 16 gauge iğne kullanın.

Basınç-hacim iletkenlik kateterini apikal insizyona yerleştirin. Kaç hacim segmentinin aktif olduğunu belirlemek için veri çıkışına bakın. Tüm segmentler aktif değilse, aktif olana kadar kateter konumunu ayarlayın; loop morfolojisini optimize etmek için kateterin hafifçe döndürülmesi gerekebilir.

Ardından, uygun şekilde kalibre edilmiş bir kateter kullanarak, kardiyak fonksiyonun hacme bağımlı ölçümlerini belirlemek için en az 30 saniyelik bazal basınç-hacim verisi elde edin. Yeterli sayıda döngü elde edildiğinde, bir tüp klempi kullanarak ön yük tüpünü yavaşça kapatın. Basınç-hacim döngüleri küçülmeye ve aşağıya ve sola doğru kaymaya başlamalıdır.

Buna "walk down" (basınç düşüşü) denir. 10 ila 15 saniyelik walk down verisi elde ettikten sonra, ön yükün sol atriyuma yeniden girmesini sağlamak ve kalp fonksiyonlarının hacimden bağımsız ölçümlerini elde etmek için tüp klempsini serbest bırakın. Son olarak, tekrarlayan ölçümler elde etmek için veri toplamasını durdurmak üzere durdurma düğmesine tıklayın.

Beş dakika sonra prosedürü tekrarlayın. Oklüzyon adımından itibaren, koroner dirençteki değişiklikler perfüzyon basıncında dalgalanmalara neden olabilir. Bu varyasyonlar küçük olabilir ve zamanla kendiliğinden düzelebilir.

Bununla birlikte, bazı durumlarda bu varyasyonlar ani olabilir ve istenen reperfüzyon basıncını korumak için santrifüj pompa üzerinden geçen akışın ayarlanmasını gerektirebilir. Bu deneyde, iki saat boyunca dört °C'de saklanmış bir domuz kalbine basınç hacim kateterinin ilk yerleştirilmesinde, döngüler çok sayıda çakışma alanı olan ve belirgin kardiyak döngü bileşenleri içermeyen düşük kalitedeydi. Ancak, kateterin ventrikül içindeki minimal manipülasyonu ile döngü morfolojisi belirgin şekilde düzelmiş ve kateter konumunun optimizasyonuna rağmen ölçümlerin alınmasına olanak sağlamıştır.

Ex vivo devrede elde edilen döngüler, kalbin devredeki yöneliminin sırtüstü yatan bir hayvana kıyasla farklı olması ve ayrıca canlı bir hayvanda bulunan anatomik bağlantıların eksikliği nedeniyle, in vivo döngülerden farklı bir morfolojiye sahip olabilir. Ayrıca, kalp hızını düzenlemeye yardımcı olmak için pacing tellerinin kullanılması, ex vivo döngülerin sağ alt kısmında görülen sıçramaya yol açan harici bir elektrik akımı oluşturur. Bununla birlikte, bu döngüler kalp döngüsü bileşenlerini barındırdığı sürece, hala yorumlanabilir veriler sağlayabilirler.

Bu prosedürün ardından, iletim dahil olmak üzere kalbin diğer fiziksel özelliklerini incelemek için elektrokardiyografi ve ekokardiyografi gibi diğer yöntemler uygulanabilir.