Norannemik Negatif Basınçlı Ventilasyon Ex Situ Akciğer Perfüzyonu: Akciğer Fonksiyonlarının ve Metabolizmasının Değerlendirilmesi
Summary
Bu yazıda, ısmarlama platformda tedarik, bağlanma ve yönetim dahil olmak üzere negatif basınçlı ventilasyon ex situ akciğer perfüzyonunun domuz eti modeli açıklanmaktadır. Anestezik ve cerrahi tekniklerin yanı sıra sorun giderme konularına odaklanılır.
Abstract
Akciğer transplantasyonu (LTx), son dönem akciğer hastalığı için standart bakım olmaya devam etmektedir. Uygun donör organlarının yetersizliği ve aşırı coğrafi ulaşım mesafesi ve sıkı donör organ kabul kriterleri ile daha da kötüleşen donör organ kalitesi ile ilgili endişeler, mevcut LTx çabalarında sınırlamalar oluşturmaktadır. Ex situ akciğer perfüzyonu (ESLP), bu sınırlamaların azaltılmasında umut vaat eden yenilikçi bir teknolojidir. Akciğerlerin donör vücudun enflamatuar ortamının dışında fizyolojik ventilasyonu ve perfüzyonu, ESLP’ye geleneksel soğuk statik korumaya (CSP) göre çeşitli avantajlar sağlar. Negatif basınçlı ventilasyon (NPV) ÇSYB’nin pozitif basınçlı ventilasyon (PPV) ESLP’den üstün olduğuna dair kanıtlar vardır, PPV daha belirgin ventilatör kaynaklı akciğer hasarı, pro-inflamatuar sitokin üretimi, pulmoner ödem ve bül oluşumunu indüklemektedir. NPV avantajı belki de intratorasik basıncın tüm akciğer yüzeyi boyunca homojen dağılımından kaynaklanmaktadır. Özel bir NPV-ESLP cihazının klinik güvenliği ve fizibilitesi, genişletici kriterler donörü (ECD) insan akciğerlerini içeren yakın tarihli bir klinik çalışmada gösterilmiştir. Burada, bu özel cihazın kullanımı, normotermik NPV-ESLP’nin 12 saatlik bir süre boyunca genç bir domuz modelinde, yönetim tekniklerine özellikle dikkat edilerek açıklanmaktadır. ESLP yazılımının başlatılması, hazırlanması ve ESLP devresinin havasının boşaltılması ve anti-trombotik, anti-mikrobiyal ve anti-enflamatuar ajanların eklenmesi dahil olmak üzere cerrahi öncesi hazırlık belirtilmiştir. Santral hat yerleştirme, akciğer biyopsisi, ekssanguinasyon, kan alma, kardiyoektomi ve pnömonektominin intraoperatif teknikleri anlatılmaktadır. Ayrıca, anestezi indüksiyonu, bakımı ve dinamik modifikasyonları ana hatlarıyla belirtilen anestezik hususlara özellikle odaklanılır. Protokol ayrıca özel cihazın perfüzyon ve ventilasyonun başlatılmasını, bakımını ve sonlandırılmasını da belirtir. Ventilasyon değişiklikleri ve organ fonksiyonunu optimize etmek için metabolik parametreler de dahil olmak üzere dinamik organ yönetimi teknikleri ayrıntılı olarak tanımlanmıştır. Son olarak, akciğer fonksiyonunun fizyolojik ve metabolik değerlendirmesi, temsili sonuçlarda karakterize edilir ve tasvir edilir.
Introduction
Akciğer transplantasyonu (LTx), son dönem akciğer hastalığı1 için standart bakım olmaya devam etmektedir; Bununla birlikte, LTx’in yetersiz donör organ kullanımı2 ve bekleme listesi mortalitesi %403 gibi önemli sınırlamaları vardır, bu da diğer solid organ nakillerinden daha yüksektir 4,5. Donör organ kullanım oranları organ kalitesi endişeleri nedeniyle düşüktür (%20-30). Katı donör organ kabul kriterleri ile birleşen aşırı coğrafi ulaşım mesafesi bu kalite endişelerini daha da kötüleştirmektedir. LTx ayrıca uzun süreli greft ve hasta sonuçları açısından diğer katı organ nakillerini de izlemektedir2. En sık iskemik reperfüzyon hasarının (İİR) neden olduğu primer greft disfonksiyonu (PGT), LTx sonrası 30 günlük mortalite ve morbiditenin önde gelen nedenidir ve kronik greft disfonksiyonu riskini arttırır 6,7. IRI’yi azaltma ve güvenli taşıma sürelerini uzatma çabaları, hasta sonuçlarını iyileştirmek için çok önemlidir.
Ex situ akciğer perfüzyonu (ESLP), bu sınırlamaların azaltılmasında umut vaat eden yenilikçi bir teknolojidir. ESLP, transplantasyondan önce donör akciğerlerin korunmasını, değerlendirilmesini ve yenilenmesini kolaylaştırır. Genişletilmiş kriterli donör (EKB) akciğerlerin transplantasyonunu takiben tatmin edici kısa ve uzun vadeli sonuçlar sergilemiş, LTx için uygun donör akciğer sayısında artışa katkıda bulunmuş, bazı merkezlerde organ kullanım oranları %20 artmıştır 8,9,10. LTx, soğuk statik koruma (CSP) için mevcut klinik standartla karşılaştırıldığında, ESLP çeşitli avantajlar sunar: organ koruma süresi 6 saat ile sınırlı değildir, implantasyondan önce organ fonksiyonunun değerlendirilmesi mümkündür ve sürekli organ perfüzyonu nedeniyle, organ fonksiyonunu optimize eden perfüzyonda modifikasyonlar yapılabilir11.
İnsan kullanımı için tasarlanmış mevcut ESLP cihazlarının büyük çoğunluğu pozitif basınçlı ventilasyon (PPV) kullanır; Bununla birlikte, son literatür bu ventilasyon stratejisinin negatif basınçlı ventilasyon (NPV) ESLP’sinden daha düşük olduğunu ve PPV’nin ventilatöre bağlı akciğer hasarını daha belirgin hale getirdiğini göstermiştir12,13,14,15. Hem insan hem de domuz akciğerlerinde, NPV-ESLP, pro-inflamatuar sitokin üretimi, pulmoner ödem ve bül oluşumu dahil olmak üzere çeşitli fizyolojik alanlarda pozitif basınç ex situ akciğer perfüzyonu (PPV-ESLP) ile karşılaştırıldığında üstün organ fonksiyonu sergiler15. NPV-ESLP’de intratorasik basıncın tüm akciğer yüzeyi boyunca homojen dağılımı bu avantajın altında yatan önemli bir faktör olarak öne sürülmüştür15,16. Klinik öncesi faydalarına ek olarak, NPV-ESLP’nin klinik güvenliği ve fizibilitesi yakın tarihli bir klinik çalışmada gösterilmiştir17. Yeni bir NPV-ESLP cihazı kullanılarak, on iki genişletilmiş kriterli donör insan akciğeri başarıyla korundu, değerlendirildi ve daha sonra% 100 30 günlük ve 1 yıllık sağkalım ile nakledildi.
Bu makalenin amacı, laboratuvarımızın NPV-ESLP cihazının normotermik koşullar altında juvenil domuz akciğerlerini kullanarak 12 saatlik bir süre boyunca bir çalışma protokolünü göstermektir. Cerrahi geri alma ayrıntılı olarak ele alınmıştır ve özel yazılım platformumuzun başlatılması, yönetimi ve sonlandırılması da açıklanmaktadır. Doku toplama stratejisi ve örneklerin yönetimi de açıklanmaktadır.
Protocol
Representative Results
Discussion
Başarılı bir ESLP çalışması sağlamak için gereken sorun giderme ile birlikte birkaç kritik cerrahi adım vardır. Juvenil domuz akciğerleri, yetişkin insan akciğerlerine kıyasla son derece hassastır, bu nedenle tedarik eden cerrah, domuz akciğerlerini kullanırken dikkatli olmalıdır. Akciğerleri diseke ederken travma ve atelektaziye neden olmamak için “dokunmadan” bir teknik denemek çok önemlidir. “Temassız”, tedarik sırasında akciğerlerin minimum miktarda manuel manipülasyonunun kullanılması…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu araştırma Hastane Araştırma Vakfı adına finanse edilmiştir.
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 |
References
- 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).
