常温离体心脏灌注的工作模式：心脏功能与代谢评估

摘要

常温离体心脏灌注（ESHP）可使心脏维持在跳动的、接近生理状态的条件下保存。当以工作模式进行时，ESHP 提供了对供体心脏功能和器官活力进行复杂评估的机会。本文中，我们描述了在 ESHP 期间评估心肌功能表现的方法。

摘要

目前器官保存的标准方法（冷保存，CS）会使心脏经历一段冷缺血时期，这限制了安全保存时间，并增加了移植后不良结局的风险。此外，CS 的静态特性使得在保存期间无法对器官进行评估或干预。常温离体心脏灌注（ESHP）是一种新型的供体心脏保存方法，通过向心脏提供含氧且富含营养物质的灌注液，最大限度地减少冷缺血损伤。研究表明，ESHP 在保存符合标准标准的供体心脏方面不劣于 CS，并已成功实现循环死亡后捐献心脏的临床移植。目前，唯一可用的临床 ESHP 设备以无负荷、非工作状态灌注心脏，限制了对心肌功能的评估。相比之下，工作模式下的 ESHP 能在生理条件下通过评估功能和代谢参数，全面评价心脏功能。此外，早期的实验研究提示，工作模式下的 ESHP 可能有助于改善心脏功能的保存效果。本文描述了在大型哺乳动物（猪）模型中实施离体心脏灌注的实验方案，该方案可重复应用于不同动物模型和不同大小的心脏。本 ESHP 装置的软件程序可实时自动调节泵速，以维持目标主动脉压和左心房压，并能自动评估多种功能及电生理参数，几乎无需人工监督或干预。

引言

临床相关性

自1967年首例心脏移植以来，尽管心脏移植的大多数方面已取得显著进展，冷保存（CS）仍是供体心脏保存的标准方法¹。CS使器官经历一段冷缺血期，限制了安全保存时间（4–6小时），并增加原发性移植物功能障碍的风险^2,3,4。由于CS处于静态状态，在器官获取至移植期间无法进行功能评估或实施治疗干预。这一局限性在扩展标准供体中尤为突出，包括循环死亡后捐献的心脏（DCD），从而加剧了当前供体资源与临床需求之间存在的巨大差距^5,6。为克服这一局限，离体心脏灌注被提出作为一种新型的、半生理性的供心保存方法，通过在保存期间向心脏提供含氧、富含营养的灌注液，最大限度减少冷缺血暴露^1,7,8。

离体心脏灌注

离体心脏体外检测最常用的方法之一是朗根多夫灌注....

方案

本手稿中所有操作均遵循加拿大动物护理委员会（Canadian Council on Animal Care）以及《实验动物护理与使用指南》的规定。该方案已获得阿尔伯塔大学机构动物护理委员会的批准。本方案已应用于体重在35–50 kg之间的雌性幼年约克夏猪。所有参与ESHP操作的人员均接受过适当的生物安全培训。

1. 术前准备

1. 将器官舱正确放置在仪器推车上，并在器官舱内安装硅胶支撑膜。可在其中观察到主动脉（Ao）、肺动脉（PA）和左心房（LA）的连接点。 图1.
2. 安装ESHP管路网络（图中所示） 图2A，B) 氧合器和过滤器。将热交换器的水管和吹扫气体管路连接至氧合器。
3. 将用于测量冠状窦/肺动脉和左心房血流的流量探头放置在相应的管道上。
4. 将主动脉（Ao）和左心房（LA）压力传感器连接到电路的对应管线上。
5. 确保所有管路连接牢固，未连接部位的旋塞和鲁尔锁均已正确关闭。
6. 用750 mL改良Krebs-Henseleit缓冲液（NaCl, 85; KCl, 4.6; NaHCO₃, 25; KH₂PO₄, 1.2; MgSO₄, 1.2; glucose, 10; EDTA, 0.5；单位均为mM，用去离子水配制....

结果

在灌注开始时（非工作模式下），当系统和灌注液温度接近正常体温时，心脏通常会恢复窦性心律。进入工作模式后，随着左心房（LA）压力接近目标值，应在主动脉（Ao）压力曲线上观察到射血现象，同时左心房流量（反映心输出量）应逐渐增加。在约克夏猪模型（35–50 kg）中，初始心脏重量为180–220克时，初始左心房流量约为2,000 mL/min，在工作模式下灌注的第一小时内，该流量通常会逐渐接近约2,750 mL/min。图7展示了灌注12小时内主动脉压力（A）以及左心房和肺动脉流量（B）的变化趋势。

在生理工作模式下进行离体心脏灌注（ESHP）时，还可对心脏进行多种代谢评估。在ESHP期间获取的灌注液样本进行血气分析/代谢评估，可提供随时间变化的心脏代谢状态的详细信息（表1和表2）以及（图8.......

讨论

灌流成功与否需根据研究目的来确定；然而，通常应包括在目标时间内持续稳定的离体心脏灌流（ESHP），以及在灌流期间完整采集心脏功能相关数据。为此，必须严格遵循本方案中的若干关键步骤。

心脏是一个对氧气和能量需求很高的器官，因此在插管和灌注前尽量缩短缺血时间是一项必须遵循的重要原则。器官获取、将心脏安装到ESHP装置上以及启动灌注的整个过程不应超过20–30分钟。

为了实现有效的灌注和可靠的功能评估，将心脏安装到装置上的过程至关重要。大血管的正确解剖对位在这一过程中起着重要作用。获取心脏时应保留足够长度的肺动脉（PA）和主动脉弓分支，以便在连接相应的插管时不会牵拉这些血管。从灌注开始，有效的冠状动脉灌注在离体灌注期间对心脏保护具有关键作用。在非工作模式下启动灌注后，应监测并调节主动脉压力，至少维持在30 mmHg，以有效支持冠状动脉灌注。肺动脉管路中出现暗色、缺氧的灌注液，是冠状动脉血流恢复的反映。切换至工作模式后，应将主动脉压力调节至40 mmHg，以为工作状态的心脏提供足够的冠状动脉灌注压。<.......

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
德贝基-梅岑鲍姆解剖剪	Pilling	342202
梅奥解剖剪	Pilling	460420
持针钳（拇指钳）	Pilling	465165
德贝基直血管组织钳	Pilling	351808
库欣格氏敷料钳	Pilling	466200
约翰逊持针器	Pilling	510312
德夫持针器	Pilling	443120
胸骨锯	Stryker	6207
胸骨牵开器	Pilling	341162
沃斯导管夹	Pilling	351377
莫里斯升主动脉钳	Pilling	353617
外科结扎套（止血带）套装	Medtronic	CVR79013
2-0 黑色丝线 12" x 18" 股线	ETHICON	A185H
3-0 蓝色聚丙烯缝线 18" PS-2 切割型	ETHICON	8687H
Biomedicus 泵驱动装置（改装版）	Medtronic	540	经改装以实现泵速的远程电子控制
Biomedicus 泵	Maquet	BPX-80
膜式氧合器 D 905	SORIN GROUP	50513
管路流量模块	Transonic	Ts410
PXL 夹式流量传感器	Transonic	ME9PXL-BL37SF
TruWave 压力换能器	Edwards	VSYPX272
Intercept 导管 3/8" x 3/32" x 6英尺	Medtronic	3506
Intercept 导管 1/4" x 1/16" x 8英尺	Medtronic	3108
加热/制冷循环浴槽	Grant	TX-150
ABL 800 FLEX 血气分析仪	Radiometer	989-963
DLP 心肌保护液灌注导管（主动脉根部导管）	Medtronics	20613994495406
5F 直头猪尾心室导管	CORDIS	534550S
5F AVANTI+ 套管导入器	CORDIS	504605A
Emerald Amplatz 导丝	CORDIS	502571A
双腔起搏器	Medtronic	5388
除颤器	CodeMaster	M1722B
输液泵	Baxter	AS50
外科电凝设备	Kls Martin	ME411
气体混合器	SECHRIST	3500 CP-G
医用氧气瓶	praxair	2014408
二氧化碳气瓶	praxair	5823115
牛血清白蛋白	MP biomedicals	218057791