אוורור לחץ שלילי נורממי זילוח ריאות Ex Situ : הערכת תפקוד הריאות וחילוף החומרים
Summary
מאמר זה מתאר מודל חזירי של זילוח ריאות בלחץ שלילי ex situ , כולל רכש, התקשרות וניהול בפלטפורמה בהתאמה אישית. הדגש נעשה על טכניקות הרדמה וכירורגיות, כמו גם פתרון בעיות.
Abstract
השתלת ריאות (LTx) נותרה הטיפול הסטנדרטי במחלת ריאות סופנית. מחסור באיברי תורם מתאימים וחששות לגבי איכות האיברים של התורם, המוחמרים על ידי מרחק תחבורה גיאוגרפי מופרז וקריטריונים מחמירים לקבלת איברים מתורם, מציבים מגבלות על מאמצי LTx הנוכחיים. זילוח ריאות Ex situ (ESLP) היא טכנולוגיה חדשנית שהראתה הבטחה בהחלשת מגבלות אלה. האוורור הפיזיולוגי והזילוח של הריאות מחוץ לסביבה הדלקתית של הגוף התורם מעניקים ל- ESLP מספר יתרונות על פני שימור סטטי קר מסורתי (CSP). ישנן ראיות לכך שאוורור בלחץ שלילי (NPV) ESLP עדיף על אוורור בלחץ חיובי (PPV) ESLP, כאשר PPV גורם לפגיעה ריאתית משמעותית יותר כתוצאה ממכונות הנשמה, ייצור ציטוקינים מעודד דלקת, בצקת ריאות והיווצרות בולות. היתרון של NPV נובע אולי מההתפלגות ההומוגנית של לחץ תוך חזה על פני כל שטח הריאה. הבטיחות הקלינית וההיתכנות של מכשיר NPV-ESLP מותאם אישית הודגמו בניסוי קליני שנערך לאחרונה בהשתתפות ריאות אנושיות של תורם קריטריון מאריך (ECD). כאן, השימוש במכשיר מותאם אישית זה מתואר במודל חזירי צעיר של NPV-ESLP נורמותרמי במשך 12 שעות, תוך מתן תשומת לב מיוחדת לטכניקות ניהול. הכנה טרום ניתוחית, כולל אתחול תוכנת ESLP, פרימינג וביטול אוורור של מעגל ESLP, ותוספת של חומרים אנטי טרומבוטיים, אנטי מיקרוביאליים ואנטי דלקתיים, מוגדרת. מתוארות טכניקות תוך ניתוחיות של החדרת קו מרכזי, ביופסיית ריאות, exsanguination, איסוף דם, cardiectomy, ו דלקת ריאות. יתר על כן, תשומת לב מיוחדת מוקדשת לשיקולי הרדמה, עם השראת הרדמה, תחזוקה ושינויים דינמיים מתוארים. הפרוטוקול מציין גם את האתחול, התחזוקה וסיום הזילוח והאוורור של המכשיר המותאם אישית. טכניקות ניהול איברים דינמיות, כולל שינויים באוורור ופרמטרים מטבוליים כדי לייעל את תפקוד האיברים, מתוארים ביסודיות. לבסוף, ההערכה הפיזיולוגית והמטבולית של תפקוד הריאות מאופיינת ומתוארת בתוצאות המייצגות.
Introduction
השתלת ריאות (LTx) נותרה הטיפול הסטנדרטי במחלת ריאות סופנית1; עם זאת, ל-LTx יש מגבלות משמעותיות, כולל ניצול לקוי של איברים מתורם2 ותמותה ברשימת המתנה של 40%3, שהיא גבוהה יותר מכל השתלת איברים מוצקה אחרת 4,5. שיעורי ניצול האיברים של התורם נמוכים (20-30%) בשל בעיות באיכות האיברים. מרחק תחבורה גיאוגרפי מוגזם, בתוספת קריטריונים מחמירים לקבלת איברים מתורמים, מחריפים חששות איכות אלה. LTx עוקב גם אחר השתלות איברים מוצקים אחרות במונחים של השתלה ארוכת טווח ותוצאות המטופל2. תפקוד לקוי של השתל הראשוני (PGD), הנגרם לרוב על ידי פגיעה איסכמית ברפרפוזיה (IRI), מייצג את הגורם המוביל לתמותה ותחלואה של 30 יום לאחר LTx ומעלה את הסיכון לתפקוד לקוי כרוני של השתל 6,7. מאמצים להפחית את IRI ולהאריך את זמני ההובלה הבטוחה הם בעלי חשיבות עליונה לשיפור תוצאות המטופלים.
זילוח ריאות Ex situ (ESLP) היא טכנולוגיה חדשנית שהראתה הבטחה בהחלשת מגבלות אלה. ESLP מאפשר שימור, הערכה ומיזוג מחדש של ריאות תורם לפני ההשתלה. הוא הציג תוצאות משביעות רצון בטווח הקצר והארוך לאחר השתלת ריאות תורם קריטריונים מורחב (ECD), ותרם לעלייה במספר הריאות המתאימות לתורם LTx, עם שיעורי ניצול איברים שגדלו ב -20% במרכזים מסוימים 8,9,10. בהשוואה לתקן הקליני הנוכחי עבור LTx, שימור סטטי קר (CSP), ESLP מציע מספר יתרונות: זמן שימור איברים אינו מוגבל ל -6 שעות, הערכת תפקוד האיברים אפשרית לפני ההשתלה, ובשל זילוח איברים מתמשך, ניתן לבצע שינויים בפרפוזט המייעל את תפקוד האיברים11.
הרוב המכריע של מכשירי ESLP הנוכחיים המיועדים לשימוש אנושי משתמשים באוורור לחץ חיובי (PPV); עם זאת, ספרות עדכנית הצביעה על כך שאסטרטגיית אוורור זו נחותה מ- ESLP של אוורור בלחץ שלילי (NPV), כאשר PPV גורם לפגיעה ריאתית משמעותית יותר כתוצאה מהנשמה12,13,14,15. הן בריאות האדם והן בריאות חזיריות, NPV-ESLP מציג תפקוד איברים מעולה בהשוואה לזילוח ריאות בלחץ חיובי (PPV-ESLP) בתחומים פיזיולוגיים שונים, כולל ייצור ציטוקינים פרו-דלקתיים, בצקת ריאות והיווצרות בולות15. ההתפלגות ההומוגנית של לחץ תוך חזה על פני כל שטח הריאה ב- NPV-ESLP הוצעה כגורם משמעותי העומד בבסיס יתרון זה15,16. בנוסף ליתרונות הפרה-קליניים שלה, הבטיחות הקלינית וההיתכנות של NPV-ESLP הוכחו בניסוי קלינישנערך לאחרונה 17. באמצעות מכשיר NPV-ESLP חדשני, שנים עשר קריטריונים מורחבים לתרומת ריאות אנושיות נשמרו בהצלחה, הוערכו ולאחר מכן הושתלו עם 100% הישרדות של 30 יום ושנה.
מטרת כתב היד הנוכחי היא להדגים פרוטוקול עבודה של מכשיר NPV-ESLP של המעבדה שלנו באמצעות ריאות חזיריות צעירות בתנאים נורמותרמיים למשך 12 שעות. השליפה הכירורגית מכוסה בפירוט, ומתוארים גם הייזום, הניהול והסיום של פלטפורמת התוכנה המותאמת אישית שלנו. כמו כן מוסברת האסטרטגיה לאיסוף רקמות וניהול הדגימות.
Protocol
Representative Results
Discussion
ישנם מספר שלבים כירורגיים קריטיים יחד עם פתרון בעיות הדרוש כדי להבטיח ריצה מוצלחת של ESLP. ריאות חזיריות צעירות הן עדינות ביותר בהשוואה לריאות אנושיות בוגרות, ולכן המנתח הרוכש חייב להיות זהיר בעת טיפול בריאות חזיריות. זה קריטי לנסות טכניקה “ללא מגע” כדי למנוע גרימת טראומה atelectasis בעת ניתוח הר?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
מחקר זה מומן מטעם קרן המחקר של בית החולים.
Materials
| 0 ETHIBOND Green 1 x 36" Endo Loop 0 | ETHICON | D8573 | |
| 2-0 SILK Black 12" x 18" Strands | ETHICON | SA77G | |
| ABL 800 FLEX Blood Gas Analyzer | Radiometer | 989-963 | |
| Adult-Pediatric Electrostatic Filter HME – Small | Covidien | 352/5877 | |
| Arterial Filter | SORIN GROUP | 01706/03 | |
| Backhaus Towel Clamp | Pilling | 454300 | |
| Biomedicus Pump | Maquet | BPX-80 | |
| Cable Ties – White 12” | HUASU International | HS4830001 | |
| Calcium Chloride | Fisher Scientific | C69-500G | |
| Cooley Sternal Retractor | Pilling | 341162 | |
| CUSHING Gutschdressing Forceps | Pilling | 466200 | |
| D-glucose | Sigma-Aldrich | G5767-500G | |
| Deep Deaver Retractor | Pilling | 481826 | |
| Debakey Straight Vascular Tissue Forceps | Pilling | 351808 | |
| Debakey-Metzenbaum Dissecting | Pilling | 342202 | |
| Scissors | Pilling | 342202 | |
| Endotracheal Tube 9.0mm CUFD | Mallinckrodt | 9590E | Cuff removed for ESLP apparatus |
| Flow Transducer | BIO-PROBE | TX 40 | |
| Human Albumin Serum | Grifols Therapeutics | 2223708 | |
| Infusion Pump | Baxter | AS50 | |
| Inspire 7 M Hollow Fiber Membrane Oxygenator | SORIN GROUP | K190690 | |
| Intercept Tubing 1/4" x 1/16" x 8' | Medtronic | 3108 | |
| Intercept Tubing 3/8" x 3/32" x 6' | Medtronic | 3506 | |
| Intercept Tubing Connector 3/8" x 1/2" | Medtronic | 6013 | |
| MAYO Dissecting Scissors | Pilling | 460420 | |
| Medical Carbon Dioxide Tank | Praxair | 5823115 | |
| Medical Nitrogen Tank | Praxair | NI M-K | |
| Medical Oxygen Tank | Praxair | 2014408 | |
| Organ Chamber | Tevosol | ||
| PlasmaLyte A | Baxter | TB2544 | |
| Poole Suction Tube | Pilling | 162212 | |
| Potassium Phosphate | Fischer Scientific | P285-500G | |
| Scale | TANITA | KD4063611 | |
| Silicon Support Membrane | Tevosol | ||
| Sodium Bicarbonate | Sigma-Aldrich | 792519-1KG | |
| Sodium Chloride 0.9% | Baxter | JB1324 | |
| Sorin XTRA Cell Saver | SORIN GROUP | 75221 | |
| Sternal Saw | Stryker | 6207 | |
| Surgical Electrocautery Device | Kls Martin | ME411 | |
| Temperature Sensor probe | Omniacell Tertia Srl | 1777288F | |
| THAM Buffer | Thermo Fisher Scientific | 15504020 | made from UltraPureTM Tris |
| TruWave Pressure Transducer | Edwards | VSYPX272 | |
| Two-Lumen Central Venous Catheter 7fr | Arrowg+ard | CS-12702-E | |
| Vorse Tubing Clamp | Pilling | 351377 | |
| Willauer-Deaver Retractor | Pilling | 341720 | |
| Yankauer Suction Tube | Pilling | 162300 |
Riferimenti
- Chambers, D. C., et al. The international thoracic organ transplant registry of the international society for heart and lung transplantation: Thirty-fifth adult lung and heart-lung transplant report-2018; focus theme: Multiorgan transplantation. The Journal of Heart and Lung Transplantation. 37 (10), 1169-1183 (2018).
- Valapour, M., et al. OPTN/SRTR 2017 annual data report: Lung. American Journal of Transplantation. 19, 404-484 (2019).
- Chambers, D. C., et al. The registry of the international society for heart and lung transplantation: Thirty-fourth adult lung and heart-lung transplantation report-2017; focus theme: Allograft ischemic time. The Journal of Heart and Lung Transplantation. 36 (10), 1047-1059 (2017).
- Klein, A. S., et al. Organ donation and utilization in the united states, 1999-2008. American Journal of Transplantation. 10 (4), 973-986 (2010).
- Singh, E., et al. Sequence of refusals for donor quality, organ utilization, and survival after lung transplantation. The Journal of Heart and Lung Transplantation. 38 (1), 35-42 (2019).
- Bhorade, S. M., Vigneswaran, W., McCabe, M. A., Garrity, E. R. Liberalization of donor criteria may expand the donor pool without adverse consequence in lung transplantation. The Journal of Heart and Lung Transplantation. 19 (12), 1199-1204 (2000).
- Snell, G. I., Griffiths, A., Levvey, B. J., Oto, T. Availability of lungs for transplantation: Exploring the real potential of the donor pool. The Journal of Heart and Lung Transplantation. 27 (6), 662-667 (2008).
- Cypel, M., et al. Normothermic ex vivo lung perfusion in clinical lung transplantation. The New England Journal of Medicine. 364 (15), 1431-1440 (2011).
- Wallinder, A., et al. Early results in transplantation of initially rejected donor lungs after ex vivo lung perfusion: A case-control study. European Journal of Cardio-Thoracic Surgery. 45 (1), 40-45 (2014).
- Cypel, M., et al. Experience with the first 50 ex vivo lung perfusions in clinical transplantation. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 144 (1), 1200-1206 (2012).
- Buchko, M. T., et al. Total parenteral nutrition in ex vivo lung perfusion: Addressing metabolism improves both inflammation and oxygenation. American Journal of Transplantation. 19 (12), 3390-3397 (2019).
- Andreasson, A. S. I., et al. Profiling inflammation and tissue injury markers in perfusate and bronchoalveolar lavage fluid during human ex vivo lung perfusion. European Journal of Cardio-Thoracic Surgery. 51 (3), 577-586 (2017).
- Sadaria, M. R., et al. Cytokine expression profile in human lungs undergoing normothermic ex-vivo lung perfusion. The Annals of Thoracic Surgery. 92 (2), 478-484 (2011).
- Ricard, J. D., Dreyfuss, D., Saumon, G. Ventilator-induced lung injury. European Respiratory Journal. 42, 2-9 (2003).
- Aboelnazar, N. S., et al. Negative pressure ventilation decreases inflammation and lung edema during normothermic ex-vivo lung perfusion. The Journal of Heart and Lung Transplantation. 37 (4), 520-530 (2018).
- Lai-Fook, S. J., Rodarte, J. R. Pleural pressure distribution and its relationship to lung volume and interstitial pressure. Journal of Applied Physiology. 70 (3), 967-978 (1991).
- Buchko, M. T., et al. Clinical transplantation using negative pressure ventilation ex situ lung perfusion with extended criteria donor lungs. Nature Communications. 11 (1), 5765 (2020).
- Buchko, M. T., et al. A low-cost perfusate alternative for ex vivo perfusion. Transplantation Proceedings. 52 (10), 2941-2946 (2020).
- Forgie, K. A., et al. Left lung orthotopic transplantation in a juvenile porcine model for ESLP. The Journal of Visualized Experiments. , (2021).
