Нормотермических Ex Situ сердце перфузии в рабочем режиме: оценки функции сердца и метаболизма
Summary
Нормотермических ex situ сердце перфузии (ESHP), сохраняет сердце избиение, полу физиологического состояния. При выполнении в рабочем режиме, ESHP предоставляет возможность выполнения сложных оценок доноров сердца функции и орган жизнеспособности. Здесь мы описываем наш метод для оценки миокарда производительности во время ESHP.
Abstract
Текущий стандартный метод для сохранения органа (холодного хранения, CS), предоставляет сердце к периоду холодной ишемии, который ограничивает время безопасного сохранения и увеличивает риск неблагоприятных исходов после трансплантации. Кроме того статичная Природа реализации CS не позволяют для органа оценки или вмешательства во время интервала сохранения. Нормотермических ex situ сердце перфузии (ESHP)-это новый метод для сохранения донорской сердца, что минимизирует холодной ишемии, обеспечивая кислородом, питательн-богатые люди perfusate к сердцу. ESHP было показано, быть не уступает в CS в сохранении стандартных критериев доноров сердца и способствовало также клинические трансплантация сердца, пожертвовал после кровообращения определение смерти. В настоящее время доступны только клинические ESHP устройство perfuses сердца в состоянии выгружен, неработающих, ограничивая оценки производительности миокарда. И наоборот ESHP в рабочем режиме обеспечивает возможность для всеобъемлющей оценки сердечной деятельности, оценки функциональных и метаболических параметров при физиологических условиях. Кроме того ранее экспериментальные исследования показали, что ESHP в рабочем режиме может привести к улучшению функциональных сохранения. Здесь мы описываем протокол для ex situ перфузия сердца в больших млекопитающих (свиньи) модели, которая воспроизводится для разных животных моделей и размеров сердца. Программное обеспечение, программа в этот ESHP аппарат позволяет в реальном времени и автоматизированного управления скорость насоса для поддержания желаемого аорты и левого предсердий давления и оценивает целый ряд функциональных и электрофизиологические параметры с минимальным необходимость контроль/манипуляции.
Introduction
Клиническое значение
Хотя большинство аспектов сердечной трансплантации значительно изменились, поскольку самом первом трансплантата в 1967 году, холодного хранения (CS) остается стандарт для доноров сердца сохранения1. CS предоставляет орган к периоду холодной ишемии, которая ограничивает безопасное сохранение интервала (4 – 6 часов) и увеличивает риск первичных трансплантата дисфункции2,3,4. Благодаря статический характер CS оценки функции или терапевтических вмешательств не возможно в период времени между орган закупок и трансплантации. Это особое ограничение в расширенных критериев доноров, включая сердца, пожертвовал после смерти кровообращения (DCD), создавая препятствия для преодоления значительный разрыв между спросом и нынешних доноров бассейн5,6. Для устранения этого ограничения, ex situ перфузия сердца были предложены как роман, полу физиологический метод сохранения пожертвовал сердец, сведение к минимуму воздействия холодной ишемии, предоставляя кислородом, питательн-богатые люди perfusate в сердце во время сохранения 1 , 7 , 8.
Ex situ сердце перфузии
Один из наиболее часто используемых методов для ex situ экспертизы изолированные сердца является Langendorff перфузии. В этом методе, представленный Oskar Langendorff в 1895 году, кровь льется в коронарных артерий и коронарных синуса изолированные сердца, сердце в пустой и избиение государства9,10. Клинические ESHP в Langendorff режиме с аппаратом Transmedics орган система (OCS) было показано, быть не уступает в CS в сохранении стандартных критериев доноров сердца1и способствовала клинических трансплантации сердца DCD 11. Однако существует озабоченность относительно способности устройства для оценки жизнеспособности органа, как количество доноров сердца, первоначально, как считается, которые спасаютжизньпритрансплантации были удалены после перфузии на OCS3. OCS поддерживает сердце в Langendorff режиме (нерабочие) и таким образом обладает ограниченным потенциалом для оценки насосной функции сердца3,12. Растущее количество доказательств свидетельствует о том, что функциональные параметры предлагают лучший способ оценки жизнеспособности органа, предполагая, что оценки функции сердца может стать надежным инструментом для оценки и отбора сердец для трансплантации в течение ESHP3 ,12,13,14, Кроме того, наши исследования на свинину сердца ex situ увлажненную предположить, что ESHP в рабочем режиме предоставляет расширенные функциональные сохранения сердца во время перфузии интервал15,16.
ESHP аппарат, способный сохранить сердце в рабочем режиме должны иметь уровень автоматизации точно и безопасно поддерживать преднагрузки, afterload и скорости потока. Кроме того такая система должна обладать гибкостью для содействия всеобъемлющей оценки функции сердца предстоящая. ESHP аппарат, используемый здесь оборудован заказного программного обеспечения, которое 1) обеспечивает и поддерживает желаемый аорты (Ao) и левого предсердий (ла) давления/потока и 2) обеспечивает в реальном времени анализ функциональных параметров и визуальная оценка давления сигналов с Минимальная потребность надзор. Давление данных приобретается с преобразователи давления стандартной заполненные жидкостью, а потока данных приобретается с зондами доплеровского поток транзитного времени. Эти сигналы будут оцифрованы с моста и аналоговый вход, соответственно. Сердце расположено горизонтально с небольшой высоты для магистральных сосудов на мягкие силиконовые мембраны. Катетеризации вложения проходят через мембрану, включения соответствия камеру для увлажнения выброса желудочка. Цель этой работы-обеспечить исследователей в области сердечной трансплантации с протоколом для ex situ перфузии и оценке сердца, нормотермических, полу физиологических условиях в рабочем режиме, в больших млекопитающих (Йоркшир свиньи) модели.
Protocol
Representative Results
Discussion
Успешное перфузии определяется согласно целям данного исследования; Однако это должно включать непрерывный ESHP необходимое количество времени и полный набор данных о сердечной функции во время перфузии. Для этой цели следует несколько важных шагов в протоколе.
Сердце я?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Эта работа была поддержана грантов от канадской национальной программы трансплантации исследований. SH-получатель факультета медицины и стоматологии Мотыль выпускник студенчества в сердечной наук. ГЛД является получателем гранта совместных исследовательских проектов (CHRP) в помощь от национальной науки и инженерных исследований Совета и канадские институты здравоохранения исследования.
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 |
References
- 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).
