常温動作モードの場心の灌流 Ex: 心機能と代謝の評価

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Summary

常温 ex situ 心臓灌流 (ESHP)、打撃、半生理学的状態の心を保持します。動作モードで実行されるとき、心の機能と器官の生存率 ESHP はドナーの洗練された査定を実行する機会を提供します。ここでは、ESHP 時心筋のパフォーマンス評価の手法について述べる。

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Hatami, S., White, C. W., Ondrus, M., Qi, X., Buchko, M., Himmat, S., Lin, L., Cameron, K., Nobes, D., Chung, H. J., Nagendran, J., Freed, D. H. Normothermic Ex Situ Heart Perfusion in Working Mode: Assessment of Cardiac Function and Metabolism. J. Vis. Exp. (143), e58430, doi:10.3791/58430 (2019).

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Abstract

臓器保存 (冷蔵、CS)、現在の標準的な方法は、安全な保存の時間を制限し、移植後副作用のリスクを増加させる冷虚血の期間に心臓を公開します。さらに、CS の静的な性質はできません臓器の評価や介入の保存期間。常温 ex situ 心臓灌流 (ESHP) は、心臓に酸素、栄養豊富な出納を提供することによって冷たい虚血を最小限に寄付された心の保存法です。ESHP 非下に示されている標準基準ドナーの保全の CS にハーツし、死の循環定量後寄付心の臨床の移植を容易にしました。現在、のみ利用可能な臨床 ESHP デバイスは心筋のパフォーマンスの評価を制限するアンロード、非稼働状態で心を perfuses します。逆に、動作モード ESHP は生理的条件下での機能と代謝パラメーターの評価によって心機能の包括的な評価のための機会を提供します。さらに、以前実験的研究は、動作モード ESHP 改善機能温存されることを示唆しています。ここでは、異なる動物モデルと心臓サイズの再現は、大型哺乳動物 (豚) モデルで心の場灌流 ex のプロトコルについて述べる。この ESHP 装置のソフトウェア プログラム希望大動脈と左心房圧を維持するためにポンプの速度のリアルタイムで自動化された制御が可能、最小限で、機能および電気生理学的パラメーターの評価監督/操作。

Introduction

臨床的意義

以来、1967 年に最初の心臓移植、心臓移植の多くの側面が大幅に進化して、ドナー心臓保存1の標準のまま低温貯蔵 (CS) です。CS は、安全保全間隔 (4-6 時間) を制限し、プライマリ移植片機能不全2,3,4のリスクを増加させる冷虚血の期間にオルガンを公開します。CS の静的性質のため器官の調達および移植の間ので、関数または治療的介入の評価を行うことはできません。これ拡張条件ドナー心循環死後 (DCD) 寄付を含む需要と現在ドナー プール5,6のかなりのギャップを克服するための障害を作成するの特定の制限です。アドレス ex situ 心臓灌流、この制限を維持寄付心の冷たい虚血により最小限に抑える露出小説、半生理学的方法として提案されている、酸素、保存時に心に栄養豊富な出納1,7,8

Ex situ 心臓灌流

摘出心臓の原位置試験 ex の最も頻繁に使用される方法の 1 つは、蛍光灌流です。本手法は、1895 年にオスカー ・蛍光と空の心で、摘出心臓の冠状静脈洞を冠動脈に血流によって導入され、暴行の状態9,10。Transmedics 臓器ケア システム装置 (OCS) と蛍光モードで臨床 ESHP 非下に示されている標準基準のドナーの心1、保全の CS に DCD 心の臨床移植を促進していると11. 移植すると最初に考えたドナー心の数は OCS3灌流後破棄されたただし、ある臓器の生存率を評価するデバイスの能力についての懸念。OCS は蛍光 (非稼働) モードで心をサポートし、こうして心3,12のポンプ機能の評価のための限られた容量を所有しています。証拠の成長するボディは機能パラメーターが心機能の評価が評価と ESHP3 移植心の選択の信頼性の高いツールになることがあることを示唆している臓器の生存率を評価するためにより良い方法を提供することを示唆しています。 ,12,13,14, さらに、 ex situ灌流豚の心に私たちの研究を提案する動作モード ESHP 提供中に心臓の機能の保護を強化すること灌流間隔15,16

ESHP 装置動作モードの心を保存することが安全にかつ正確に予圧を維持する自動化、後負荷および流量のレベルを持つ必要があります。また、このようなシステムは、引き受けられるべき心臓機能の包括的な評価を容易にする柔軟性を持つ必要があります。ここで使用される「ESHP 装置が装備されています 1) を提供するカスタムのソフトウェアと必要な大動脈 (Ao)、左心房 (ラ) 圧力/流量を維持し、、2) 機能パラメーターのリアルタイム解析、圧波形との視覚的評価を提供します。監督は最低限必要。標準的な流体充満圧力トランスデューサー、圧力データを取得、トランジット タイム血流プローブ フロー データを取得します。これらの信号は、それぞれ橋とアナログ入力、デジタル化します。中心部は柔らかいシリコーン膜大血管にわずかな上昇と水平方向に配置されます。カニュレーションの添付ファイルは、湿し心室コンプライアンス室を組み込む、膜を通過します。この作業の目的は、大型哺乳動物 (ヨークシャー豚) モデルにおいて、作業モードで常温で半生理学的条件下での心臓の評価と ex situ 灌流するためのプロトコルで心臓移植の分野で研究者を提供するためにです。

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Protocol

この原稿のすべての手順は、動物のケアとケアのためのガイドのカナダの評議会のガイドラインおよび実験動物の使用に準拠して行った。プロトコルは、アルバータの大学の制度上のアニマル ・ ケア委員会によって承認されました。このプロトコルは、35-50 キロの間の女性の少年ヨークシャー豚に適用されています。ESHP 手続きに関与するすべての個人は、適切なバイオ セーフティの訓練を受けていた。

1. 術前準備

  1. 場所機関室機器カート上に正しくして臓器チャンバ内シリコン サポート膜をインストールします。アオ、肺動脈 (PA) および LA のコネクション ポイントは、図 1に見ることができます。
  2. ESHP 管 (図 2 a, Bで表される) ネットワーク型人工肺とフィルターをインストールします。熱交換器水行とスイープのガス管を肺に接続します。
  3. 流れの場所は、冠静脈洞/PA と対応する管の上 LA 流測定をプローブします。
  4. Ao とラ圧力トランスデューサーを回路の代表的なラインに接続します。
  5. チューブのすべての接続がしっかり取り付けられているすべての活栓とルアー ロックは接続されていないサイトに正しく閉じることを確認します。
  6. プライム変更促進バッファー (NaCl、85 の 750 mL で回路KCl、4.6;NaHCO325;KH2PO、1.2;MgSO41.2;グルコース、11;および CaCl2、1.25 ミリ モル/L) 8% アルブミンを含みます。入口上ポンプ出口に移動する空気ポンプ室 (図 3) の葉によって空気 Ao とラ ポンプが解除。通常、ソリューションが灌流の開始する前に oxygenized する必要はありません。
  7. Ao とラ ポンプ、脱気後、回路を下塗りした後、ソフトウェアを開始します。

2. ESHP ソフトウェア初期化と調整

注:ここで使用される ESHP 装置を達成し、維持するためにポンプの速度制御希望ラと Ao の圧力を許可するカスタム ソフトウェア プログラムが備わっています。ソフトウェアはまた機能のパラメーターを分析し、圧波形 (図 4) の視覚的評価を提供しています。

  1. ESHP プログラムを開始するには、モニターでプログラムのショートカットをクリックします。
  2. 「設定」ページで、「初期化」をクリックします。ボード (図 5) に初期化のメッセージが表示されます。
  3. 同じページに「ゼロ ラ フロー」と「ゼロの PA の流れ」をクリックするとフロー センサーはゼロ。メッセージは、ボードに表示されます。
  4. シリコン サポート.の高さに圧力トランスデューサーの高さを調整します。圧力トランスデューサーをゼロに Ao とラ圧力トランスデューサー (と圧力をチェックする設定他のトランスデューサー)、雰囲気に開き「ゼロのすべての圧力」ボタンをクリックします。メッセージは、ボードに表示されます。
  5. 「メイン」のページに Ao カニューレからの流れが機関室で表示されるまで徐々 に Ao ポンプ速度が向上します。現在のシステムでは、これは 900-1000 回転/分 (RPM) で達成されます。
  6. 総液量を 1.5 L にもたらす出納ソリューションに血の 750 mL を追加 (で説明するよう、"手術、血と心の調達を収穫"セクション) ラ カニューレ内に空気が残っていないので、ラ ポンプ PRM (800-900 RPM) を増やすとまたはシリコン サポート膜下ラ チューブです。
  7. 制御ソフトウェアを初期化および ESHP 装置の脱気後、ドナー心の調達を進めることができます。

3. 製剤と麻酔

  1. ケタミンの 20 mg/kg および 0.05 mg/kg 筋肉内麻酔前投薬のアトロピンを管理します。
  2. 豚を手術室に転送し、常温療法を維持するために暖房のテーブル トップとオペレーティング テーブルの上豚を配置します。
  3. 動物の重量と麻酔システムに応じてマスク誘導酸素流量を滴定しなさい。閉じた円麻酔回路酸素流量は 20-40 mL/kg をする必要があります。
  4. 4-5% にイソフルランをオンに1 つまたは 2 つ分後これは 3% に削減することがあります。
  5. 麻酔の深さを評価します。豚は外科の平面である場合ない侵害刺激に対する逃避反射です。
  6. 適切な麻酔深度の確認の後、挿管に進みます。
  7. パルス パルスオキシメータ プローブ (推奨) 舌の上や耳を配置します。パルスオキシメータで測定した酸素飽和度は 90% を超えていなければなりません。
  8. 左と右の肘領域の髪のパッチを剃るし、左を抑えます。石鹸と水で皮膚の油を洗い流し、消毒用アルコールですすぎ、完全に乾燥します。心電図連絡先を配置します。手術部位とリード線の干渉を避けるため。正しい場所にリード線を接続します。
  9. 麻酔を維持するために酸素の流れ (20-40 mL/kg) と吸入ガス率 (1-3%) を調整します。心拍数は、80-130 拍/分の呼吸速度は 12-30 呼吸/分をする必要がある必要があります。
  10. ひげをそる、洗浄し、無菌切開部位を準備します。

4. 血のコレクションおよび中心の調達

  1. 最低 5 分ごとの麻酔レベルを評価すると、外科平面 (ないペダルの反射およびない瞬目反射、痛み刺激への応答なし) を確認します。
  2. 胸骨正中切開を実行します。
    1. Jugulum と剣をランドマークとして識別します。
    2. 電気焼灼器を使用して、皮下組織や筋膜、大胸筋の繊維の間を割ってランドマーク間の正中線を開発します。
    3. 焼灼と胸骨の骨に沿って正中線をマークします。電気や空気駆動見た胸骨の骨切り術を実行します。作成を防ぐために (例: 心膜と左腕頭静脈と腕頭動脈) の基になる構造の怪我は見た徐々 に進みます。
    4. 胸骨のリトラクターを使用して徐々 に、胸骨を撤回します。過度の緊張、血管損傷を避けるためには、巻取り器をすぎるまで頭側に置かないです。
    5. 無料の焼灼を使用して胸骨の後面から sternopericardial 靭帯。
    6. Metzenbaum ハサミで心膜を開き、1-0 絹糸を使用して胸骨心膜エッジを修正します。
  3. 2-3 cm 頭側で正中切開を拡張し、右総頚動脈と内頚静脈を公開します。
  4. シルク ネクタイ (2-0) と血管を貫通による血管の近位と遠位のコントロールを取得します。
  5. 各容器に頭蓋貫通関係を結ぶ。
  6. 11 刃を持つ各容器の前部の 1/3 を開き、各容器に 5-6 シースを挿入します。それぞれを確保するため各船周り尾包囲ネクタイのネクタイはさけた。
  7. 各鞘を圧トランスデューサーに接続することで、動脈、中心静脈圧を監視します。
  8. 1,000 U/kg ヘパリンを静脈内に提供します。
  9. 右心耳の周り 3-0 ポリプロピレン巾着縫合を置き、スネアで固定します。
  10. 巾着縫合中 11 刃を使用して付属品に 1 cm の切開を作成します。2 段の静脈カニューレを挿入 (28/36 FR) 切開と下大静脈の位置先端内部。静脈カニューレを tieing スネア、カニューレを固定します。チューブのクランプとカニューレのコンセントを制御します。
  11. 2 段の静脈カニューレを右心房内に配置から収集 750 mL 全血のブタから徐々 に 15 分の期間にわたってオートクレーブ処理したガラス容器にし、同時にボリュームをなどの等張晶質液 1 L に置き換えますPlasmalyte a.
  12. 出納の 1.5 L の最終巻に到達する (これがされて以前 750 mL 促進バッファー含む 8% アルブミンと準備万端) 灌流回路に血液を追加します。液は、クレブス促進含まれている 8% アルブミン溶液とドナー動物17から全血の 1:1 の組み合わせです。
  13. 昇順の Ao に心術針 (14-16) に置き、スネアで固定します。
  14. カニュラ バッグに心術カニューレを接続し、液 500 mL 血心筋の最終的なボリュームに到達する (セント ・ トマス病院ソリューション) の 400 mL に 100 mL の血液を追加します。
  15. デスメタルで豚を安楽死させます。(研究の目的) によると灌流を開始した後より多くの血液を液に追加、血液を収集、それに 10-30 U/mL のヘパリンを追加し、短期間のガラス容器またはポリ袋 4 ° C で保存をしようとする場合 (時間
  16. クロス ・ クランプ昇順 Ao Ao クランプと青ルートに心筋保護ソリューションを提供します。
  17. 心筋保護ソリューションの提供が完了した後は、クロス クランプを取り外して、凹型を実行します。
    1. Ao と PA を彼らの代表的なカニューレに接続しやすいように、部分的 Metzenbaum はさみを使用して PA から昇順の Ao を解剖します。
    2. 各約長さの 1 cm を残して、優れたと劣る上大静脈を縦断面します。
    3. 肺静脈を transecting で後縦隔から心を区切ります。
    4. アオ ・ アオを降順のセグメントに沿ってアーチ船を調達のすべてを確保する心臓を切除します。PA の分岐まで保持します。
  18. 空の中心の重量を量る。Ex situの保存期間の体重増加量は、臓器の浮腫に対する指標として使用できます。

5. ESHP 装置および灌流開始に心の配置

  1. Metzenbaum シザーとラの周りの余分な組織をトリミングし、一般的なオリフィスを作成する肺静脈間カットします。
  2. 巾着縫合糸 3-0 ポリプロピレン縫合糸を使用してラ オリフィスの周りに配置します。
  3. 縫合して閉じる 3-0 ポリプロピレン縫合糸で下大静脈。上大静脈を右心室 (RV) まま解凍液加温し、組織化されたリズムを達成するまでを確実に灌流の初めに開いたままに。
  4. ラ オリフィスにラ カニューレを置き、スネア (図 6) で固定します。
  5. 軽く絞る逆空気中心に心室"5.5 から。5.7 を追加します。優しく心を絞ると 1600 RPM に Ao ポンプ速度は上がります。青ルートの残りの空気は、腕と鎖骨下の枝を介して排出されます。
  6. Ao をシリコンの膜に埋め込まれた Ao カニューレに接続します。絹のネクタイでカニューレの周りの Ao を固定します。緊張や屈曲のない適切な嘘を達成するために Ao をトリムします。
  7. Ao ポンプ速度は 1600 RPM に増加します。青ルートの残りの空気は、腕と鎖骨下の枝を介して排出されます。
  8. 腕頭動脈に Ao パージ ラインに接続します。絹のネクタイで接続を固定します。
  9. シルク ネクタイと左鎖骨下動脈のオリフィスをスネアドラムします。スネアとクロージャを確保し、スナップします。鎖骨下動脈のオリフィス、イントロデューサー シース (5 階) を配置します。Ao 弁機能に干渉しないように、カテーテルとその方向の長さが正しく調整されてを確認します。
  10. Ao 圧力トランスデューサーをイントロデューサー シース側ポートに接続します。
  11. モニターに Ao 圧力を読み取る。30 mm Hg の平均圧力に到達する Ao ポンプの速度を調整します。非動作モード (蛍光モード)、(時間 0) この時点で灌流を開始してしまうし、PA ラインで暗い脱酸素化出納の外観は冠血流の再建の反射器。灌流の期間を必要な場合にタイマーを設定します。
  12. 熱交換器をオンにし、温度を 38 ° c. に設定液は、約 10 分で 37-38 ° C までを暖かくします。ブタ心臓の常温灌灌流中の 38 ° C の温度を保ちます。
  13. 灌流の最初の 1 時間の非稼働モードで灌流を維持します。0 mmHg にラ圧力を維持するためにラ ポンプの速度を調整します。
  14. 液温は、一度 > 34 ° C、心臓のリズムとペースを評価し、必要な (5-20 ジュール) として除細動します。中心部は完全に除細動を試みる前に解凍されますを確認します。
  15. 血液ガス分析装置を使用して溶存ガスのステータスを確認します。PH を維持するためにガスの混合気を調整: 7.35-7.45、動脈圧の二酸化炭素 (PCO2): 35-45 mmHg、動脈圧酸素 (PO2): 100-150 mmHg の酸素飽和度 (その2) ≥95%。
  16. 中心が常温と安定したリズムで、上大静脈を縛る。
  17. 右心房壁と 100 拍/分で AAI モードで心臓ペース一時的なペース メーカーのリード線に接続します。
  18. 心外膜心電図電極を心臓の表面に付着します。
  19. 蛍光モードにおける灌流の 1 h 後動作モードに切り替えます。この目的のためソフトウェアの「該当するラップ」セクションで、メイン ページ左側にある欲望ラ圧力 (通常 6-8 mmHg) を入力し、フィード バック ループを開始するボタンをクリックします。活性化の動作モードは、緑色のボタンとして表示されます、ラ ポンプ速度は自動的に増加し、減る到達し、所望のラ圧力を維持します。
  20. 中心部は、作業を開始と冠血管抵抗は低血圧の結果をドロップします。後負荷として動作モード灌 Ao 拡張期圧 40 mmhg を維持するために Ao ポンプの速度を調整します。

6 ESHP 中代謝サポート

注:促進緩衝液を含む臓器灌流ソリューションは通常、一次エネルギー基質としてブドウ糖を含んでください。

  1. 灌流中に一定の間隔で (例えば血液ガス分析) と血糖値のレベルを確認します。消費率に従って動脈 6-8 モル/L 灌流中のブドウ糖の濃度を維持するために継続的な動脈注入やボーラス投与、標準的な注入ポンプ交換グルコースを使用します。
  2. 別の輸液ポンプを使用して、研究の目的によるとインスリン注入率を変更する、血流を通じて出納にインスリンの 2 U/h を提供します。
  3. 心臓の β アドレナリン受容体刺激、出納の標準的な注入ポンプを使用するエピネフリンの 0.08 μ g/分を実現、灌流を通して継続します。また、ドブタミンの 4 μ g/分の注入を使用することがあります。

7. 抗菌・抗炎症剤

  1. 灌流の先頭出納に広域スペクトルの抗生物質 (ピペラシリン-タゾバクタムなど 3.375 グラム) を追加します。
  2. 必要に応じて、研究の目的に基づき出納に抗炎症剤 (例えばメチルプレドニゾロン 500 mg) を追加します。

8. 関数の評価

注:ソフトウェアを自動的に制御する ESHP 計算し、10 秒ごとの定常状態の血行動態と機能の指標を記録します。

  1. 定常状態の収縮および拡張機能の評価
    1. 評価と鎖骨下動脈は前、イントロデューサー シースを通しての定常状態データの記録のため左心室 (LV) 作業モード中に液体で満たされたピグテール カテーテルを配置します。
      1. 生理食塩水とピグテール カテーテルをフラッシュし、内部にガイド線を配置します。
      2. 軽く以前鎖骨下動脈にシース カニューレにカテーテルを挿入します。Ao 弁を通過、ゆっくりとガイドワイヤを削除、ピグテールのカテーテルを左心室圧ラインに接続します。
      3. モニターの左心室の圧力波に従います。カテーテルが正しく LV の内部に配置するとき、圧力波の拡張部分はゼロになります。注記のうちは、商工会議所を入力できなければピグテール カテーテル用 Ao 弁を通常開く必要がありますのでこの手順を作業モードでのみです。ピグテール カテーテルが左心室内に配置し、左心室圧トランスデューサーに接続されている、圧力変化 (dP/dT min と max dP/dT) の LV 最大値と最小レートが自動的に記録されます。
    2. ラ行、心質量 ·g (mL·min– 1– 1) のため、ある一定のラ圧力 (6-8 mmHg) と 40 mm Hg、Ao 血圧 100 beats·min– 1の心拍数測定流量をインデックスによって心筋のパフォーマンスを決定します。ラ圧力 Ao 不全がないと仮定すると、心拍出量に相当します。Ao 不全がないように Ao 圧波形を確認します。
  2. プリロード補充可能なストロークの仕事 (PRSW) の評価
    注:PRSW 末期容積と LV ストローク作業 (LVSW) の線形の関係であり、心機能、プリロード、後負荷、および心室18,19のサイズの独立した評価のインデックスを表します。13以下のとおり、PRSW はこのシステムで非侵襲的な方法で測定できます。
    1. カテーテルは、結果の精度に悪影響を及ぼす PRSW 分析中に不整脈を引き起こす可能性がありますので、LV からピグテール カテーテルを削除します。
    2. 「PVL のキャプチャ」のセクションでのメイン ページ (通常 100-200 RPM) の分析中にラ ポンプ スピード低下所望速度を調整し、、時間分析を配置 (通常 10-12 秒) 実行する (図 4).
    3. 上記調整を実行した後、「レコード PVL」をクリックしてします。ソフトウェアは自動的に動作モードを終了し、同時に LVSW とラの圧力を記録しながらラ ポンプ回転数を徐々 に減らします。データ コレクションの結論、ソフトウェア PRSW をもたらすための新たに買収したデータセットの線形回帰が実行されます。ESHP ソフトウェアが分析を完了した後、メインのページでは、分析の相関係数を示すメッセージが表示されます。押して"OK"係数 (r 値) が望ましい場合 (通常 > 0.95)。PRSW 解析の結果が記録されます。
    4. 動作モードの灌流に戻るには、解析を実行した後をクリックして開始作業モードを「プレス」にそれ以外の場合、ソフトウェアは蛍光 (非稼働) モードでいきます。グレーのボタンに緑色の動作モードへの復帰になります。PRSW 分析が必要ですを繰り返した場合各の新しい試みの前に確実にラ圧力/流量値に返る前定常状態の値。

9. 代謝評価 Ex Situ の灌流心

  1. 心の代謝状態を評価し、ESHP、出納サンプルの血液ガスの分析から得られる情報を使用して中に出納収集 Ao (動脈) や PA (静脈) 行からすべての 1-2 h。
  2. 血液ガス分析 (すべての 1-2 h) ガスと液のイオンの状態を監視するを実行します。(O2と CO2) ガス組成を調整し、7.35-7.45、100-150 mmHg のパオ2 35-45 mmHg のパコ2の pH を維持するために速度を掃引します。調整し、灌 (例えば塩化カルシウム必要な場合の添加による) カリウム、生理的範囲内のカルシウムの出納のイオン濃度を維持します。
  3. 冠血流量、血液ガスの分析から得られる情報を使用して、代謝パラメーターを計算します。たとえば、心筋酸素消費量 (MVO2) を計算し、機械効率 (私) を次のように LV:
    1. MVO2 (mL O2 · 分-1 · 100 g-1) 酸素 (曹2 -CvO2) の動脈静脈の違いによる冠動脈の血の流れ (CBF) を乗算することを確認します。
      MVO2 = [曹2 - CvO2 (mL O2 · 100 mL-1)] × CBF (mL min-1 。 100 g 質量の心)、どこで;。
      動脈酸素濃度 (曹操2) = [1.34 (mL O2 g Hb-1) × Hb 濃度 (g · 100 mL-1) × 酸素飽和度 (%)] + [0.00289 (mL O2 · mm Hg-1 · 100 mL-1) × パオ2 (mmhg)]。
      静脈酸素含有量 (CvO2) = [1.34 (mL O2 · g Hb-1) × Hb 濃度 (g · 100 mL-1) × 酸素飽和度 (%)] + [0.00289 (mL O2 · mm Hg-1 · 100 mL-1) × PvO2 (mmhg)]
    2. (私) LV の機械効率を次のように計算します。
      私 = LVSW (J ビート-1)/MVO2 (J。 ビート-1)、。
      打撃の仕事 = {平均動脈圧 (mmHg) - ラ圧力 (mmHg)} × {LA 流 (mL min-1) 心拍数/(打つ。 min-1)} × 0.0001334 (J。 mL-1 。 mmHg-1)、と。
      MVO2 (J ビート-1) = {MVO2 (mL。 min-1) 心拍数/(打つ。 min-1)} × 20 (ジュール。 mL-1)。

10. ESHP 灌流末装置から中心部を削除します。

  1. 動作モードを終了します。ラ ポンプ回転数をゼロにさせます。
  2. ゼロに Ao ポンプ回転数が低下します。
  3. ピグテールと鞘を取り外します。
  4. 心にすべての添付ファイルをすぐに削除します。
  5. 心筋浮腫形成の度合いを判断して空の中心の重量を量る。
  6. 左と右の心室から適切なサイズの組織サンプルを迅速に行うと最適切削温度 (OCT) ゲルに置いて、ホルマリンやスナップ、凍結液体窒素。将来の調査のためのサンプルを格納 (10 月、-80 ° C の冷凍庫、常温で正しく密封された容器でホルマリン保存サンプルの凍結試料をスナップ)。
  7. プログラムを閉じる記録されたすべてのデータが保存されます。
  8. 残りの組織、血液、生体活性材料と制度的プロトコルに従って使用される ESHP 装置コンポーネントを破棄します。
  9. ESHP カート消毒の堅い表面の洗剤を使用 (例えば 70% エタノール) を徹底的に掃除します。

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Representative Results

(非動作モード) の灌流の開始、時に、中心部をシステム、液の温度に近づく常温療法通常洞調律は再開されます。Ao 圧トレース放出を守らなければなりませんラ圧力目的の値に近づいていると動作モードを入力するとき、LA 流 (心臓出力の反射) を徐々 に増やす必要があります。ヨークシャー豚モデル (35 ~ 50 kg) と 180-220 グラムの開始心重量は、初期の LA 流 〜 2,000 mL/分になります、これは通常動作モードにおける灌流の最初の 1 時間 〜 2,750 mL/分をアプローチが。図 7は、Ao 圧 (A) と同様、LA と肺動脈の血流の灌流 (B) 以上 12 h の傾向を表示します。

ESHP 生理的動作モード、中に、心臓のさまざまな代謝の評価も可能です。ESHP 中出納試料に対して血液ガス分析/代謝の評価は、広範な情報を提供心の代謝状態 (テーブル 1 と 2) と (図 8 a, B)20.出納のサンプルの収集し、脳ナトリウム利尿ペプチド、トロポニンなど異なるバイオ マーカーの評価に加えて、血液ガス分析-;ただし、ESHP が出納ソリューションの交換でのクローズド システムで発生することに注意してください。これらの要因 (例えば腎臓) を自然代謝/クリア器官のない場合は、出納のソリューションで時間をかけてバイオ マーカーの蓄積が (図 9) 通常観察されます。

[心筋パフォーマンス (心臓指数、CI)、LVSW、圧力変更 (dp/dt max と min) の最大値と最小料金を含む]、負荷に依存するパラメーターと負荷に依存しないパラメーター (このプラットフォームを使用して心臓の機能評価があります。PRSW) (表 3)。ラ圧力13のコンピューター制御された線形減少時 LV PRSW の評価を図 10に示します。ESHP と私たちの経験では > 200 豚心と > 10 の人間の心自動 ESHP ソフトウェア プログラムの使用は、最小限間- と内のばらつきで、標準操作手順の開発と共同でされています。機能パラメーターです。ここで使用される ESHP 機器およびソフトウエア システムは、所望の圧力を維持し、手動での調整のための最小限の必要性と機能のパラメーターを収集する設計されている、我々 はすべてのクラス間の相関係数 (ICC) ≥0.9 を観察しています。優れた評価者間、内検と再テスト信頼性の評価パラメーター (例えば、LVSW と dP/dt マックスと分)。このシステムで灌心の心電図監視起こることができるまた灌 (図 4) 心拍数とリズムの情報を提供する、プロトコルで説明するように 2 つの電極を使用しています。

ESHP 中心のアセスメントは、異なる画像モダリティまで延長すること。ESHP 中に心エコー検査は、心筋機能 (例えば心室駆出率) と (図 11図 12) 解剖学的パラメーターに関する追加情報を提供できます。また、冠動脈の血管の評価は血管造影画像21で可能です。

心筋のパフォーマンスと相関して最高パラメーターを識別する線形回帰分析を実行する (心臓インデックス: mL·min-1·g-1) ESHP 中。我々 は以前、心筋のパフォーマンスを予測する測定機能パラメーターの機能の重要な変化、にもかかわらず全体的にみて、機能のパラメーター展示心拍出量と高い相関を示した。最高の機能予測に収縮期脳卒中作業が含まれている [(R2) 決定係数 = 0.759] 収縮機能と最小 dP/dt、(R2 = 0.738) 拡張機能の。興味深いことに、代謝パラメーター単独では心筋のパフォーマンスを予測する非常に限られた能力を表示 (酸素消費量: R2 = 0.28; 冠血管抵抗: R2 = 0.20; 乳酸濃度: R2 = 0.02)。13常温動作モード心の灌流は、臓器保存の間に心の代謝と機能の包括的な評価を取得する機会を提供しています。動作モードのドナー心臓をサポートする能力を持つ臨床 ESHP デバイスは、移植前に客観的なデータに基づく臓器の生存率について作られて決定する機会と医療チームを提供します。

Figure 1
図 1: 心臓にシリコン サポート膜。サポートの膜は、統合された大動脈カニューレ (A)、左心房カニューレ (B)、(C) 肺動脈カニューレと描かれています。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください

Figure 2
図 2: ザ ESHP 回路。(A) ESHP 回路の模式図。(B) ESHP 装置の設定で使用します。A = 機関室とシリコーン サポート膜、B 貯水池、C = 動脈ライン フィルター、D = 左房ポンプ、E を = = 大動脈弁ポンプ、F = 膜型人工肺、熱交換器、G ガス ミキサー、H = = 管流量センサー、私圧力センサー、J = 活栓/ルアーロックを =。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください

Figure 3
図 3: ポンプのコンセントをより高いレベルに配置することで、ポンプを脱気しますこの図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください

Figure 4
図 4: スクリーン ショット心臓の機能パラメーターを表示実行中の ESHP ソフトウェア プログラムからこの図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください

Figure 5
図 5: 初期化された ESHP ソフトウェア プログラムから画面しますこの図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください

Figure 6
図 6: 左心房の後部側面に固定磁気左心房のカニューレこの図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください

Figure 7
図 7: 灌流中の圧力と流れを監視します。(A) ESHP の 12 h 中に大動脈圧の傾向。(B) 左心房と肺動脈推移 ESHP の 12 h 中に流れるこの図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください

Figure 8
図 8: 時間をかけてトレンド。(A) 心筋の酸素消費量、(B) 静脈乳酸 ESHP 12 h 中濃度この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください

Figure 9
図 9: 心筋トロポニンの液濃度の経年動向-ESHP の 12 h でこの図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください

Figure 10
図 10: プリロード補充可能なストロークの評価がよく作用の中心 (ブラック) に対して不十分な機能心 (グレー) を動作しますこの図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください

Figure 11
図 11: 代表的な二次元心エコー画像この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください

Figure 12
図 12: 代表 M モード心エコー画像この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください

大動脈 (幹線) パラメーター PA (静脈) パラメーター
T1 T5 T11 T1 T5 T11
血液ガス値
pH 7.28 7.44 7.33 7.25 4.42 7.30
pO2 (mmHg) 123.00 149.00 141.00 44.00 55.40 57.80
pCO2 (mmHg) 38.00 33.90 42.50 43.00 37.10 46.10
酸素濃度計の値
Hb (g/dL) 4.20 4.10 3.90 4.20 4.10 3.90
その2 (%) 100.00 100.00 100.00 64.00 95.50 92.00
電解質値
K+ (mmol/L) 4.20 4.60 5.20 4.20 4.60 5.20
Na+ (mmol/L) 142.00 144.00 149.00 142.00 144.00 149.00
Ca2 + (mmol/L) 1.02 1.20 1.40 1.02 1.20 1.40
Cl- (mmol/L) 107.00 109.00 114.00 107.00 109.00 114.00
Osm (モル/kg) 291.30 292.50 302.40 291.90 292.90 302.40
代謝物の値
グルコース (mmol/L) 7.00 5.30 5.10 7.00 5.20 5.00
乳酸 (mmol/L) 3.00 2.30 2.00 3.10 2.40 1.90
酸の基本ステータス
Hco3- (mmol/L) 17.60 23.10 21.90 18.50 23.70 22.40

表 1: 血液ガス分析の場合は、ex 中に実行されるその場心の灌流。Ca2 +、カルシウム イオン;Cl-、塩化物イオン。Hb ヘモグロビン;HCO3-、重炭酸塩イオン。K+、カリウム イオン。Na+、ナトリウム イオン;Osm、浸透圧;パコ2、動脈二酸化炭素分圧パオ2、動脈酸素分圧そう2、酸素飽和度;T1、ex situ 灌流 (初期灌流); の 1 hT5、ex situ 灌流 (半ば灌流); 5 hT11、ex situ 灌流 (後半灌流) の 11 h

時間
代謝パラメーター T1 T5 T11
MVO2 mL/分/100 g 6.68 2.44 1.77
静脈の乳酸ミリモル/L 3.1 2.4 1.9
静脈 - 動脈乳酸違いモル/L 0.1 0.1 -0.1
グルコース利用 g/h 1.23 0.6 1.14

表 2: 代謝パラメーター血液ガス分析データを使用して計算されます。MVO2、心筋酸素消費量;T1、ex situ 灌流 (初期灌流); の 1 hT5、ex situ 灌流 (半ば灌流); 5 hT11、ex situ 灌流 (後半灌流) の 11 h

時間
機能パラメーター T1 T5 T11
CI (mL/分/g) 10 月 26 日 9.66 7.50
SW (mmHg * mL) 2253 1965 1323
dP/dT max (mmHg/秒) 1781 1783 1482
Sys p (mmHg) 128 121 91
私 (%) 6.69 16.85 21.68
PRSW 399 348.38 248.63
dP/dT 分 (mmHg/秒) -1444 -2350 -844

テーブル 3: ex situ 心臓血流評価の間に左心室機能パラメーターの場合。CI、心臓のインデックス;dP/dT 最大、最大圧力変化率dP/dT 分、圧力変化の最低料金私、機械の効率;PRSW、プリロード補充可能なストロークの仕事;SW、ストロークの仕事;Sys p、血圧;T1、ex situ 灌流 (初期灌流); の 1 hT5、ex situ 灌流 (半ば灌流); 5 hT11、ex situ 灌流 (後半灌流) の 11 h。

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Discussion

試験の目的によると正常な血流を定義します。ただし、これは灌流中に心機能の時間とデータの完全なコレクションの希望の金額の途切れない ESHP を含める必要があります。このため、プロトコルで、いくつかの重要な手順に従わなければなりません。

心臓は高酸素とエネルギー需要、器官、従う必要のある重要な原則は、挿管および灌流前に、阻血時間を最小限に抑えます。調達、ESHP 装置で心臓を実装、灌流を開始するプロセスは、20-30 分を超えない。

効率的な灌流と信頼性の機能評価は、装置の中心をマウントするプロセスは重要性を負いません。大血管の解剖学的位置はこの点で重要な役割を果たしています。心は PA の十分な長さで調達する必要があり、青弓枝代表カニューレ.に接続されているとき、これらの血管は引き伸ばされませんように灌流の開始からは、効率的な冠動脈灌流は ex situ 灌流中に心臓の保護に重要な役割を果たしています。灌流の非作業モードで起動した後 Ao 圧を監視および冠動脈灌流を効率的にサポートするため、少なくとも 30 mmHg で調整する必要があります。PA ラインで暗い脱酸素化出納の外観は、冠血流の再建のリフレクターです。動作モードへの切り替え後、アオ圧力は作業中心のため十分な冠灌流圧を提供するために 40 mmHg に調整必要があります。

Deairing 心腔と Ao ESHP 成功に不可欠です。ラ カニューレを取り付ける時、部屋を圧迫、心臓を deairing に役立ちます。排出される LV の残存空気が冠動脈の空気塞栓症の危険性を最小限に抑える腕頭動脈内パージ ラインを循環させます。しかし、実質的な空気のまま左心系の動作モードへの切り替え時に、冠動脈の空気塞栓症は心筋機能の大幅な低下につながる可能性があります。

提示されたアプローチの目標は、大型哺乳類モデルで ESHP 実験の再現性と信頼性の高いプラットフォームを提供するためにです。このようなシステムは、生理学的な動作モードにおける灌流と灌流心臓の広範な評価の機会を提供します。これは、臓器の機能不全をおこした目指した心保護プロトコルを評価する機会を提供します。このシステム ESHP、移植可能な臓器を識別するために使用できる客観的なデータを提供することの間に代謝パラメーターとともに心臓の機能パラメーターのシンプルで再現性のある評価が容易になります。このような包括的な評価は、心と心の循環の死後後寄贈寄贈拡張基準を評価特に重要なのです。また、実験 ESHP の設定で我々 の観察によると蛍光モードで保存の心と比較して時間をかけて収縮および拡張機能の優れた保存を表示作業モードで灌流心と金庫の拡張が役立つことがあります。保存の時間。

動作モード ESHP は寄付された心を保持し、その生存率を評価する効率的な方法です (例えばリアルタイム ホルモンおよび栄養バランス/サポート、および遊離基の体の生理学的な側面の多くを欠いている人工的な環境清掃システム)。心臓は洗練されたエネルギー/代謝要求を持つ器官です。したがって、灌流心に、一貫性のある効率的な代謝サポートを提供することが重要です。我々 は元の機能の低下を観察しているその場の灌流心延長灌特に回22。このような減少は反射モード灌流心臓の機能に影響を及ぼす代謝の非効率性の可能性があります。多くの研究は ESHP 中に心臓に最適な代謝サポートを特徴付けるために保証されています。追加の課題は、モードの心の灌流の操作の複雑さです。このシステムで ESHP の強化されたシンプルさ、にもかかわらず、作業モードの灌流はよく訓練された人員によって実行必要があります。

大型哺乳類モデルで心の包括的な機能と代謝の評価を行うための容量を持つ ESHP 装置機能不全/準寄贈心を向上させる橋渡し治療プロトコルの開発に大きな可能性を提供しています.ESHP は、可能性があります条件 (例えば虚血再灌流障害) の広い範囲を対象とする治療上の介在を管理するためのプラットフォームとして機能し、灌流心臓12の代謝と機能パラメーターに及ぼす影響を評価します。また、動作モード ESHP は臓器提供の地理的な限定を克服するため、寄贈の心の適切な割り当てを容易にするために役立つことがあります安全保全間隔の延長を促進するかもしれない。

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Disclosures

DHF は、元場臓器灌流技術や方法についての特許を保持しています。DHF と JN は、創設者と Tevosol 株式会社の主要株主

Acknowledgments

この作品は、カナダの国内移植研究プログラムからの助成金によって支えられました。SH は、医学部と歯学 Motyl 心科学の大学院学生の身分の受信者です。DHF は、国立科学と工学の研究評議会および健康の研究のカナダの協会からの援助での共同研究プロジェクト (CHRP) 補助金の受信者です。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Debakey-Metzenbaum dissecting scissors Pilling 342202
MAYO dissecting scissors Pilling 460420
THUMB forceps Pilling 465165
Debakey straight vascular tissue forceps  Pilling 351808
CUSHING Gutschdressing forceps Pilling 466200
JOHNSON needle holder Pilling 510312
DERF needle holder Pilling 443120
Sternal saw Stryker 6207
Sternal retractor Pilling 341162
Vorse tubing clamp Pilling 351377
MORRIS ascending aorta clamp Pilling 353617
Surgical snare (tourniquet) set Medtronic CVR79013
2-0 SILK black 12" x 18" strands ETHICON A185H
3-0 PROLENE blue 18" PS-2 cutting ETHICON 8687H
Biomedicus pump drive (modified) Medtronic 540 Modified to allow remote electronic control of pump speed
Biomedicus pump Maquet BPX-80
Membrane oxigenator D 905 SORIN GROUP 50513
Tubing flow module   Transonic Ts410
PXL clamp-on flow sensor Transonic ME9PXL-BL37SF
TruWave pressure transducer Edwards VSYPX272
Intercept tubing 3/8" x 3/32" xX 6' Medtronic 3506
Intercept tubing 1/4" x 1/16" x 8' Medtronic 3108
Heated/Refrigerated Bath Circulator  Grant TX-150
ABL 800 FLEX Blood Gas Analyzer Radiometer 989-963
DLP cardioplegia cannula (aortic root cannula) Medtronics 20613994495406
5F Ventriculr straight pigtail cathter CORDIS 534550S
5F AVANTI+ Sheath Introducer CORDIS 504605A
Emerald Amplatz Guidewire CORDIS 502571A
Dual chamber pace maker Medtronic 5388
Defibrilltor CodeMaster M1722B
Infusion pump Baxter AS50
Surgical electrocautery device Kls Martin ME411
Gas mixer SECHRIST 3500 CP-G
Medical oxygen tank praxair 2014408
Cabon dioxide tank praxair 5823115
Bovine serum albumin MP biomedicals 218057791

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References

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