Normothermic Ex Situ hart perfusie in modus werken: beoordeling van cardiale functie en metabolisme
Summary
Normothermic ex situ hart perfusie (ESHP), behoudt het hart in een slaand, semi-fysiologische staat. Wanneer uitgevoerd in een werkmodus, biedt ESHP de mogelijkheid voor het uitvoeren van geavanceerde evaluaties van donor hart functie en orgel levensvatbaarheid. Hier beschrijven we onze methode voor de evaluatie van de myocardiale prestaties tijdens ESHP.
Abstract
De huidige standaardmethode voor orgel behoud (koude opslag, CS), bloot het hart tot een periode van koude ischemie die grenzen de veilige behoud-tijd en verhoogt het risico van nadelige resultaten na transplantatie. Bovendien, de statische aard van CS niet mogelijk is voor orgel evaluatie of interventie tijdens het behoud interval. Normothermic ex situ hart perfusie (ESHP) is een nieuwe methode voor behoud van het gedoneerde hart die koude ischemie minimaliseert door het verstrekken van zuurstofrijk, voedselrijke perfusaat naar het hart. ESHP heeft aangetoond dat niet-inferieur aan CS in het behoud van de standaard-criteria donor harten en heeft ook vergemakkelijkt de klinische transplantatie van de harten geschonken na de bloedsomloop vaststelling van overlijden. Op dit moment perfuses het enige beschikbare klinische ESHP apparaat het hart in een gelost, niet-werkende staat, evaluaties van myocardiale prestaties te beperken. Omgekeerd, ESHP in werkmodus biedt de mogelijkheid voor de uitvoerige evaluatie van de prestaties van de cardiale door beoordeling van de parameters van de functionele en metabole onder fysiologische omstandigheden. Bovendien hebben eerder experimentele studies gesuggereerd dat ESHP in werkmodus in betere functionele behoud resulteren kan. Hier beschrijven we het protocol voor ex situ perfusie van het hart in een groot zoogdier (varkens) model, dat voor verschillende diermodellen en hart maten worden gereproduceerd. Het softwareprogramma in dit apparaat ESHP zorgt voor real time en automatische controle van het toerental van de pomp gewenste aorta- en de linkerrand atriale druk te blijven uitoefenen en resulteert in een scala aan functionele en elektrofysiologische parameters met minimale behoefte aan toezicht/manipulatie.
Introduction
Klinische relevantie
Terwijl de meeste aspecten van cardiale transplantatie zijn aanzienlijk geëvolueerd sinds de eerste harten transplantatie in 1967, blijft koude opslag (CS) de standaard voor donor hart behoud1. CS blootstelt het orgel voor een periode van koude ischemie die beperkt het veilige behoud interval (4-6 uur) en verhoogt het risico van primaire graft dysfunctie2,3,,4. Als gevolg van de statische aard van CS zijn evaluaties van functie of therapeutische ingrepen niet mogelijk in de tijd tussen de orgaanverkrijging en transplantatie. Dit is een bijzondere beperking bij uitgebreide criteria donors, met inbegrip van harten gedoneerd na bloedsomloop dood (DCD), creëren van obstakel voor het overwinnen van de aanzienlijke kloof tussen de vraag en de huidige donor zwembad5,6. Naar adres die deze beperking, ex situ hart perfusie is voorgesteld als een roman, semi-fysiologische methode voor behoud gedoneerde hearts, minimaliseren blootstelling aan koude ischemie doordat zuurstof, voedselrijke perfusaat naar het hart behoud periode 1 , 7 , 8.
Ex situ hart perfusie
Een van de meest gebruikte methoden voor ex situ behandeling van het geïsoleerde hart is Langendorff perfusie. Bij deze methode geïntroduceerd door Oskar Langendorff in 1895, de stromen van het bloed in de kransslagaderen en uit de coronaire sinus van de geïsoleerde hart, met het hart in een lege en staat9,10te verslaan. Klinische ESHP in een Langendorff mode met het apparaat Transmedics Organ Care System (OCS) heeft aangetoond dat niet-inferieur aan CS in het behoud van de standaard-criteria donor harten1, en de klinische transplantatie van DCD harten heeft vergemakkelijkt 11. er zijn echter zorgen over het vermogen van het apparaat om te evalueren van de levensvatbaarheid van het orgel, zoals een aantal donor harten aanvankelijk dacht als transplanteerbaar werden weggegooid na perfusie op de OCS3. De OCS ondersteunt het hart in de Langendorff (niet-werkende) modus, en beschikt dus over een beperkte capaciteit voor evaluatie van de pompende functie van het hart3,12. Een groeiende hoeveelheid bewijs suggereert dat functionele parameters een betere manier om te beoordelen van de levensvatbaarheid van de orgel bieden, wat suggereert dat de evaluaties van de hartfunctie een betrouwbaar hulpmiddel voor de evaluatie en de selectie van harten voor transplantatie tijdens ESHP3 kunnen worden ,12,13,14, bovendien, onze studies op ex situ geperfundeerd varkens harten suggereren dat ESHP in werkmodus uitgebreide functionele behoud van het hart tijdens biedt de perfusie interval15,16.
Een ESHP apparaat staat voor het behoud van het hart in een werkende modus moet beschikken over een niveau van automatisering om veilig en nauwkeurig preload, afterload en debiet. Ook een dergelijk systeem moet beschikken over de flexibiliteit om uitgebreide evaluaties van de hartfunctie te ondernemen. The ESHP-apparatuur die hier wordt gebruikt is uitgerust met aangepaste software waarmee 1) en gewenste aorta (Ao) en linker atriale (LA) druk/stroom worden bijgehouden en 2) geeft real-time analyse van functionele parameters en visuele beoordeling van druk golfvormen met minimale behoefte aan toezicht. Druk gegevens is verkregen met vloeistof gevulde standaarddruk omvormers en stroom gegevens is verkregen met transittijd doppler stroom sondes. Deze signalen zijn gedigitaliseerd met een brug en analoge input, respectievelijk. Het hart is horizontaal geplaatst met een lichte verhoging aan de grote schepen op een zachte siliconen-membraan. De cannulation bijlagen passeren het membraan, integratie van een kamer van de naleving voor dempend ventriculaire uitwerpen. Het doel van dit werk is bedoeld als onderzoekers op het gebied van cardiale transplantatie met een protocol voor ex situ perfusie en evaluatie van het hart, normothermic, semi-fysiologische omstandigheden in werkmodus, in een groot zoogdier (Yorkshire varken) model.
Protocol
Representative Results
Discussion
Succesvolle perfusie wordt vastgesteld overeenkomstig de doelstellingen van de studie; echter, daarbij ononderbroken ESHP voor de gewenste hoeveelheid tijd en de volledige verzameling van de gegevens op de hartfunctie tijdens de perfusie. Voor dit doel, moeten een paar kritische stappen in het protocol worden gevolgd.
Het hart is een orgaan met hoge zuurstof en de vraag naar energie en het minimaliseren van de ischemische tijd voordat cannulation en perfusie is een belangrijk beginsel dat moet…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd gesteund door subsidies van de Canadese nationale transplantatie Research Program. SH is de ontvanger van een faculteit geneeskunde en tandheelkunde Motyl Graduate studententijd in de cardiale wetenschappen. DHF is een ontvanger van een subsidie van de Collaborative Research projecten (CHRP) steun van de National Sciences, de Engineering Research Council en de Canadese instituten van gezondheidsonderzoek.
Materials
| 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" X 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 | |
| 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 |
Referencias
- Ardehali, A., et al. Ex-vivo perfusion of donor hearts for human heart transplantation (PROCEED II): a prospective, open-label, multicentre, randomised non-inferiority trial. Lancet. 385 (9987), 2577-2584 (2015).
- Collins, M. J., Moainie, S. L., Griffith, B. P., Poston, R. S. Preserving and evaluating hearts with ex vivo machine perfusion: An avenue to improve early graft performance and expand the donor pool. European Journal of Cardiothoracic Surgery. 34 (2), 318-325 (2008).
- Freed, D. H., White, C. W. Donor heart preservation: Straight up, or on the rocks?. Lancet. 385 (9987), 2552-2554 (2015).
- Guibert, E. E., et al. Organ preservation: Current concepts and new strategies for the next decade. Transfusion Medicine and Hemotherapy. 38 (2), 125-142 (2011).
- Collins, M. J., et al. Use of diffusion tensor imaging to predict myocardial viability after warm global ischemia: Possible avenue for use of non-beating donor hearts. Journal of Heart and Lung Transplantation. 26 (4), 376-383 (2007).
- White, C. W., et al. A cardioprotective preservation strategy employing ex vivo heart perfusion facilitates successful transplant of donor hearts after cardiocirculatory death. Journal of Heart and Lung Transplantation. 32 (7), 734-743 (2013).
- Iyer, A., et al. Normothermic ex vivo perfusion provides superior organ preservation and enables viability assessment of hearts from DCD donors. American Journal of Transplantation. 15 (2), 371-380 (2015).
- Peltz, M., et al. Perfusion preservation maintains myocardial ATP levels and reduces apoptosis in an ex vivo rat heart transplantation model. Surgery. 138 (4), 795-805 (2005).
- Liao, R., Podesser, B. K., Lim, C. C. The continuing evolution of the Langendorff and ejecting murine heart: New advances in cardiac phenotyping. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 303 (2), H156-H167 (2012).
- Rivard, L., Gallegos, R., Ogden, I., Bianco, R. Perfusion Preservation of the Donor Heart: Basic Science to Pre-Clinical. Journal of Extra Corporeal Technology. 41 (3), 140-148 (2009).
- Dhital, K. K., et al. Adult heart transplantation with distant procurement and ex vivo preservation of donor hearts after circulatory death: A case series. Lancet. 385 (9987), 2585-2591 (2015).
- Messer, S., Ardehali, A., Tsui, S. Normothermic donor heart perfusion: Current clinical experience and the future. Transplant International. 28 (6), 634-642 (2015).
- White, C. W., et al. Assessment of donor heart viability during ex vivo heart perfusion. Canadian Journal of Physiology and Pharmacology. 93 (10), 893-901 (2015).
- Messer, S. J., et al. Functional assessment and transplantation of the donor heart after circulatory death. Journal of Heart and Lung Transplantation. 35 (12), 1443-1452 (2016).
- Hatami, S., et al. Endoplasmic reticulum stress in ex vivo heart prfusion: A comparison between working vs non-working modes. Canadian Journal of cardiology. 33 (10), (2017).
- White, C. W., et al. Ex vivo perfusion in a loaded state improves the preservation of donor heart function. Canadian Journal of cardiology. 31 (10), s202 (2015).
- White, C. W., et al. A wholeblood-based perfusate provides superior preservation of myocardial function during ex vivo heart perfusion. Journal of Heart and Lung Transplantation. (14), (2014).
- Lips, D. J., et al. Left ventricular pressure-volume measurements in mice: comparison of closed-chest versus open-chest approach. Basic Research in Cardiology. 99 (5), 351-359 (2004).
- Morita, S. Is there a crystal ball for predicting the outcome of cardiomyopathy surgery? Preload recruitable stroke work, may be a possible candidate. Journal of Cardiology. 71 (4), 325-326 (2018).
- Hatami, S., et al. . Canadian Society for Transplantation. , (2017).
- Anthony, C., et al. Ex vivo coronary angiographic evaluation of a beating donor heart. Circulation. 130 (25), e341-e343 (2014).
- Sandha, J. K., et al. Steroids Limit Myocardial Edema During Ex vivo Perfusion Of Hearts Donated After Circulatory Death. Annals of Thoracic Surgery. , (2018).
