Functionele beoordeling van het donorhart tijdens ex situ perfusie: inzichten uit drukvolumelussen en oppervlakte-echocardiografie
Summary
Een betrouwbare niet-invasieve benadering voor functionele beoordeling van het donorhart tijdens normotherme ex situ hartperfusie (NESP) ontbreekt. We beschrijven hierin een protocol voor ex situ beoordeling van myocardiale prestaties met behulp van de epicardiale echocardiografie en geleidingskathetermethode.
Abstract
Harttransplantatie blijft de gouden standaardbehandeling voor gevorderd hartfalen. Het huidige kritieke orgaantekort heeft echter geleid tot de toewijzing van een groeiend aantal donorharten met uitgebreide criteria. Deze marginale transplantaten zijn geassocieerd met een hoog risico op primair transplantaatfalen en kunnen baat hebben bij ex situ perfusie vóór transplantatie. Deze technologie maakt uitgebreide orgaanconservering mogelijk met behulp van warm zuurstofrijke bloedperfusie met continue metabole monitoring. Het enige NESP-apparaat dat momenteel beschikbaar is voor de klinische praktijk doordringt het orgaan in een onbelaste niet-werkende toestand, wat geen functionele beoordeling van het kloppende hart mogelijk maakt. We hebben daarom een origineel platform van NESP ontwikkeld in werkmodusomstandigheden met aanpassing van linkerventrikelvoorspanning en nabelasting. Dit protocol werd toegepast in varkensharten. Ex situ functionele beoordeling van het hart werd bereikt met intracardiale geleidingskatheterisatie en oppervlakte-echocardiografie. Samen met een beschrijving van het experimentele protocol, rapporteren we hierin de belangrijkste resultaten, evenals parels en valkuilen die verband houden met de verwerving van drukvolumelussen en myocardiale kracht tijdens NESP. Correlaties tussen hemodynamische bevindingen en ultrasone variabelen zijn van groot belang, vooral voor verdere revalidatie van donorharten vóór transplantatie. Dit protocol heeft tot doel de beoordeling van donorharten te verbeteren om zowel de donorpool te vergroten als de incidentie van primair transplantaatfalen te verminderen.
Introduction
Harttransplantatie is de gouden standaardbehandeling voor gevorderd hartfalen, maar wordt beperkt door het huidige orgaantekort1. Een groeiend aantal donorharten met uitgebreide criteria (leeftijd >45 jaar, cardiovasculaire risicofactoren, langdurige lage doorstroming, acute linkerventrikeldisfunctie secundair aan catecholaminerge storm) krijgen een verhoogd risico op primair transplantaatfalen2. Bovendien kunnen harten die worden gedoneerd na gecontroleerde circulatiedood (DCD) worden gepresenteerd met myocardinfarct secundair aan langdurige warme ischemie3. Daarom is er behoefte aan een betere beoordeling van deze donorharten vóór transplantatie, vooral om te beoordelen of ze in aanmerking komen voor harttransplantatie 4,5.
Normotherme ex situ perfusie (NESP) behoudt het kloppende hart met behulp van warm zuurstofrijk bloed. Het enige in de handel verkrijgbare apparaat voor NESP bewaart het hart in een niet-werkende toestand (Langendorff-modus). Deze aanpak werd aanvankelijk toegepast om het behoud van het transplantaat uit te breiden tot na de kritieke periode van 4 uur koude ischemie6. Een ander groot voordeel van deze technologie is een continue beoordeling van de levensvatbaarheid van myocardiale waarden op basis van de lactaatconcentratie in het perfusaat6. Deze biochemische beoordeling is echter tot op heden nooit gecorreleerd met post-transplantatieresultaten. Evenzo laat de Langendorff-modus voor NESP geen hemodynamische en functionele evaluatie van het hart toe voorafgaand aan transplantatie. Sommige auteurs hebben het potentiële voordeel van intracardiale katheterisatie tijdens NESP gemeld om myocardinale herstel na transplantatie te voorspellen7.
Dit rapport is bedoeld om een reproduceerbare methodologie te bieden om de prestaties van het donorhart tijdens NESP te evalueren. We hebben het circuit aangepast om perfusie in de werkmodus mogelijk te maken en dus voor de verwerving van niet-invasieve functionele variabelen met epicardiale echocardiografie. De myocardiale werkindex, een belastingsonafhankelijke variabele, werd geregistreerd met behulp van druk-reklussen. We onderzochten de relaties tussen myocardinfare en hemodynamische variabelen verkregen uit intracardiale geleidingskatheterisatie.
Protocol
Representative Results
Discussion
Er zijn enkele kritieke stappen om te overwegen in het NESP-protocol. In situ voorlopige beoordeling van het hart bleef belangrijk, vooral gezien de aortaklep die niet mag aanwezig zijn bij significante aortaregurgitatie (graad 2 of meer); anders zal de reanimatie van het hart tijdens de Langendorff-periode in gevaar komen vanwege verminderde coronaire perfusie en myocardiale ischemie. De start van de WM na de perfusie van Langendorff was een uitdagende manoeuvre, waarbij ten minste twee personen nodig waren om…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Georges Lopez Institute, Lissieu, 69380, Frankrijk
Claudia Lacerda, General Electric Healthcare, Buc, Frankrijk
Materials
| 3T Heater Cooler System | Liva Nova, Châtillon, France | IM-00727 A | Extracorporeal Heater Cooler device |
| 4-0 polypropylene suture | Peters, bobigny, France | 20S15B | sutures |
| 5-0 polypropylene suture | Peters, bobigny, France | 20S10B | sutures |
| Adenosine | Efisciens BV, Rotterdam, Netherlands | 9088309 | Drugs for the ex-vivo perfusion |
| Adrenaline | Aguettant, Lyon, France | 600040 | Drugs for the ex-vivo perfusion |
| Atracurium | Pfizer Holding France, Paris, France | 582547 | Drugs for the induction of the anesthesia |
| DeltaStream | Fresenius Medical Care, L’Arbresle, France | MEH2C4024 | Extracorporeal blood pump |
| EKG epicardial electrodes | Cardinal Health LLC, Waukegan, Illinois, USA | 31050522 | EKG detection electrodes |
| External pacemaker | Medtronic Inc. Minneapolis, Minneapolis, USA | 5392 | Pacemaker device |
| Glucose 5% | B.Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany | 3400891780017 | Drugs for the priming solution |
| Heart Perfusion Set, Organ Care System | Transmedics, Andover, MA, USA | Ref#1200 | Normothermic ex-vivo heart perfusion device |
| Intellivue MX550 | Philips Healthcare, Suresnes, France | NA | Permanent monitoring system |
| Istat 1 | Abbott, Chicago, Ill, USA | 714336-03O | Blood Analyzer machine |
| Labchart | AD Instruments Ltd, Paris, France | LabChart v8.1.21 | Pressure Volume loops aquisition software |
| Magnesium | Aguettant, Lyon, France | 564 780-6 | Drugs for the cardioplegia |
| Magnesium Sulfate | Aguettant, Lyon, France | 600111 | Drugs for the cardioplegia |
| Mannitol 20% | Macopharma, Mouvoux, France | 3400891694567.00 | Drugs for the cardioplegia |
| Methylprednisolone | Mylan S.A.S, Saint Priest, France | 400005623 | Drugs for the priming solution |
| Millar Conductance Catheter | AD Instruments Ltd, Paris, France | Ventri-Cath 507 | Pressure Volume loops conductance catheter |
| MWI software | General Electric Healthcare, Chicago, Ill, USA | NA | software used for the Ultrasound echocardiographic machine |
| Orotracheal probe | Smiths medical ASD, Inc., Minneapolis, Minneapolis, USA | 100/199/070 | probe for the intubation during anesthesia |
| Potassium chloride 10% | B.Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany | 3400892691527.00 | Drugs for the cardioplegia |
| Propofol | Zoetis France, Malakoff, France | 8083511 | Drugs for the induction of the anesthesia |
| Quadrox-I small Adult Oxygenator | Getinge, Göteborg, Sweden | BE-HMO 50000 | Extracorporeal blood oxygenator |
| Ringer solution | B.Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany | DKE2323 | Drugs for the cardioplegia |
| Sodium Bicarbonate | Laboratoire Renaudin, itxassou, France | 3701447 | Drugs for the cardioplegia |
| Sodium chloride | Aguettant, Lyon, France | 606726 | Drugs for the priming solution |
| Swan Ganz Catheter | Merit Medical, south jordan, utah, USA | 5041856 | Right pressure and cardiac output probe |
| Tiletamine | Virbac France, Carros, France | 3597132126021.00 | Drugs for the induction of the anesthesia |
| Transesophagus probe (3–8 MHz 6VT) | General Electric Healthcare, Chicago, Ill, USA | NA | Ultrasound echocardiographic transesophagus probe |
| Vivid E95 ultraSound Machine | General Electric Healthcare, Chicago, Ill, USA | NA | Ultrasound echocardiographic machine |
| Xylocaïne 2% | Aspen, Reuil-malmaison, France | 600550 | Drugs for the cardioplegia |
| Zolazepam | Virbac France, Carros, France | 3597132126021.00 | Drugs for the induction of the anesthesia |
Riferimenti
- Lund, L. H., et al. The registry of the international society for heart and lung transplantation: thirty-second official adult heart transplantation report-2015; focus theme: early graft failure. Journal of Heart and Lung Transplant. 34 (10), 1244-1254 (2015).
- . Annual report 2018 Eurotransplant International Foundation Available from: https://www.eurotransplant.org/cms/mediaobject.php?file=ET_Jaarv (2018)
- Guglin, M. How to increase the utilization of donor hearts. Heart Failure Reviews. 20 (1), 95-105 (2015).
- Tuttle-Newhall, J. E. Organ donation and utilization in the United States: 1998-2007. American Journal of Transplantation. 9 (4), 879-893 (2009).
- Dronavalli, V. B., Banner, N. R., Bonser, R. S. Assessment of the potential heart donor. Journal of the American College of Cardiology. 56 (5), 352-361 (2010).
- Reich, H. J., et al. Effects of older donor age and cold ischemic time on long-term outcomes of heart transplantation. Texas Heart Institute Journal. 45, 17-22 (2018).
- Dhital, K. K., et al. Adult heart transplantation with distant procurement and ex-vivo preservation of donor hearts after circulatory death: a case series. The Lancet. 385 (9987), 2585-2591 (2015).
- Garry, B. P., Bivens, H. E. The Seldinger technique. Journal of Cardiothoracic Anesthesia. 2 (3), 403 (1988).
- Lang, R. M., et al. Recommendations for cardiac chamber quantification by echocardiography in adults: an update from the American Society of Echocardiography and the European Association of Cardiovascular Imaging. Journal of the American Society of Echocardiography. 28 (1), 1-39 (2015).
- White, C. W., et al. Assessment of donor heart viability during ex situ heart perfusion. Canadian Journal of Physiology and Pharmacology. 93 (10), 893-901 (2015).
- Hatami, S., et al. Myocardial functional decline during prolonged ex situ heart perfusion. Annals of Thoracic Surgery. 108 (2), 499-507 (2021).
- Hatami, S., et al. The position of the heart during normothermic ex situ heart perfusion is an important factor in preservation and recovery of myocardial function. American Society of Artificial Internal Organs Journal. 67 (11), 1222-1231 (2021).
- Hatami, S., et al. Normothermic ex situ heart perfusion in working mode: assessment of cardiac function and metabolism. Journal of Visualized Experiments. (143), e58430 (2019).
- Tchouta, L., et al. Twenty-four-hour normothermic perfusion of isolated ex situ hearts using plasma exchange. Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 164 (1), 128-138 (2020).
- Ribeiro, R., et al. Comparing donor heart assessment strategies during ex situ heart perfusion to better estimate posttransplant cardiac function. Transplantation. 104 (9), 1890-1898 (2020).
- Guihaire, J., et al. Are pressure-volume loops relevant for hemodynamic assessment during ex vivo heart perfusion. Journal of Heart and Lung Transplantation. 39 (10), 1165-1166 (2020).
- Hamed, A., et al. Serum lactate is a highly sensitive and specific predictor of post cardiac transplant outcomes using the Organ Care System. Journal of Heart and Lung Transplantation. 28 (2), 71 (2009).
