Funktionsbeurteilung des Spenderherzens während der Ex-situ-Perfusion : Erkenntnisse aus Druck-Volumen-Schleifen und Oberflächenechokardiographie
Summary
Ein zuverlässiger nichtinvasiver Ansatz zur funktionellen Beurteilung des Spenderherzens während der normothermischen ex situ Herzperfusion (NESP) fehlt. Wir beschreiben hierin ein Protokoll zur ex-situ-Beurteilung der Myokardleistung unter Verwendung der epikardialen Echokardiographie und Leitfähigkeitskathetermethode.
Abstract
Die Herztransplantation bleibt die Goldstandardbehandlung für fortgeschrittene Herzinsuffizienz. Der aktuelle kritische Organmangel hat jedoch dazu geführt, dass eine wachsende Zahl von Spenderherzen mit erweiterten Kriterien zugewiesen wird. Diese marginalen Transplantate sind mit einem hohen Risiko für primäres Transplantatversagen verbunden und können vor der Transplantation von einer Ex-situ-Perfusion profitieren. Diese Technologie ermöglicht eine erweiterte Organkonservierung durch warme, sauerstoffhaltige Blutperfusion mit kontinuierlicher Stoffwechselüberwachung. Das einzige NESP-Gerät, das derzeit für die klinische Praxis verfügbar ist, durchblutet das Organ in einem unbelasteten, nicht funktionierenden Zustand, was eine funktionelle Beurteilung des schlagenden Herzens nicht zulässt. Wir haben daher eine originelle Plattform von NESP im Arbeitsmodus mit Anpassung der linksventrikulären Vor- und Nachlast entwickelt. Dieses Protokoll wurde bei Schweineherzen angewendet. Die Ex-situ-Funktionsbeurteilung des Herzens wurde mit intrakardialer Leitfähigkeitskatheterisierung und Oberflächenechokardiographie erreicht. Zusammen mit einer Beschreibung des experimentellen Protokolls berichten wir hierin über die wichtigsten Ergebnisse sowie Perlen und Fallstricke, die mit dem Erwerb von Druck-Volumen-Schleifen und Myokardleistung während NESP verbunden sind. Korrelationen zwischen hämodynamischen Befunden und Ultraschallvariablen sind insbesondere für die weitere Rehabilitation von Spenderherzen vor der Transplantation von großem Interesse. Dieses Protokoll zielt darauf ab, die Beurteilung von Spenderherzen zu verbessern, um sowohl den Spenderpool zu vergrößern als auch die Häufigkeit von primärem Transplantatversagen zu reduzieren.
Introduction
Die Herztransplantation ist die Goldstandardbehandlung für fortgeschrittene Herzinsuffizienz, wird jedoch durch den aktuellen Organmangel eingeschränkt1. Einer wachsenden Zahl von Spenderherzen mit erweiterten Kriterien (Alter >45 Jahre, kardiovaskuläre Risikofaktoren, anhaltender niedriger Fluss, akute linksventrikuläre Dysfunktion infolge eines katecholaminergen Sturms) wird ein erhöhtes Risiko für primäres Transplantatversagen zugeordnet2. Darüber hinaus können Herzen, die nach kontrolliertem Kreislauftod (DCD) gespendet wurden, mit einer Myokardverletzung infolge einer anhaltenden warmen Ischämie auftreten3. Daher ist eine bessere Beurteilung dieser Spenderherzen vor der Transplantation erforderlich, insbesondere um ihre Eignung für eine Herztransplantation zu bewerten 4,5.
Normothermic ex situ perfusion (NESP) konserviert das schlagende Herz mit warmem, sauerstoffreichem Blut. Das einzige kommerziell erhältliche Gerät für NESP bewahrt das Herz in einem nicht funktionierenden Zustand (Langendorff-Modus). Dieser Ansatz wurde ursprünglich angewendet, um die Konservierung des Transplantats über die kritische 4-Stunden-Periode der kalten Ischämie hinaus zu erweitern6. Ein weiterer großer Vorteil dieser Technologie ist die kontinuierliche Beurteilung der Myokardlebensfähigkeit basierend auf der Laktatkonzentration im Perfusat6. Diese biochemische Bewertung wurde jedoch bisher nie mit den Ergebnissen nach der Transplantation korreliert. Ebenso ermöglicht der Langendorff-Modus für NESP keine hämodynamische und funktionelle Beurteilung des Herzens vor der Transplantation. Einige Autoren haben über den potenziellen Nutzen der intrakardialen Katheterisierung während der NESP berichtet, um die myokardiale Erholung nach der Transplantation vorherzusagen7.
Der vorliegende Bericht zielt darauf ab, eine reproduzierbare Methodik zur Bewertung der Spenderherzleistung während des NESP bereitzustellen. Wir modifizierten die Schaltung, um eine Perfusion im Arbeitsmodus und damit die Erfassung nichtinvasiver funktioneller Variablen mit epikardialer Echokardiographie zu ermöglichen. Der Myokardarbeitsindex, eine lastunabhängige Variable, wurde mit Druck-Dehnungsschleifen erfasst. Wir untersuchten die Zusammenhänge zwischen Myokardarbeit und hämodynamischen Variablen, die durch intrakardiale Leitfähigkeitskatheterisierung gewonnen wurden.
Protocol
Representative Results
Discussion
Es gibt einige kritische Schritte, die im NESP-Protokoll zu berücksichtigen sind. Die vorläufige Beurteilung des Herzens in situ blieb wichtig, insbesondere unter Berücksichtigung der Aortenklappe, die keine signifikante Aorteninsuffizienz aufweisen sollte (Grad 2 oder mehr); Andernfalls wird die Reanimation des Herzens während der Langendorff-Periode aufgrund einer gestörten Koronarperfusion und Myokardischämie beeinträchtigt. Die Initiierung des WM nach der Langendorff-Perfusion war ein anspruchsvolles…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Georges Lopez Institute, Lissieu, 69380, Frankreich
Claudia Lacerda, General Electric Healthcare, Buc, Frankreich
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).
