Funktionell bedömning av donatorhjärtat under ex situ-perfusion : Insikter från tryckvolymslingor och ytekokardiografi
Summary
Ett tillförlitligt icke-invasivt tillvägagångssätt för funktionell bedömning av donatorhjärtat under normotermisk ex situ hjärtperfusion (NESP) saknas. Vi beskriver häri ett protokoll för ex situ bedömning av myokardiell prestanda med hjälp av epikardiell ekokardiografi och konduktanskatetermetod.
Abstract
Hjärttransplantation är fortfarande guldstandardbehandlingen för avancerad hjärtsvikt. Den nuvarande kritiska organbristen har dock resulterat i tilldelning av ett växande antal donatorhjärtan med utökade kriterier. Dessa marginella transplantat är förknippade med en hög risk för primär transplantatsvikt och kan dra nytta av ex situ-perfusion före transplantation. Denna teknik möjliggör utökad organkonservering med varm syresatt blodperfusion med kontinuerlig metabolisk övervakning. Den enda NESP-enheten som för närvarande är tillgänglig för klinisk praxis perfuses organet i ett lossat icke-fungerande tillstånd, vilket inte möjliggör funktionell bedömning av det bultande hjärtat. Vi utvecklade därför en originalplattform av NESP i arbetslägesförhållanden med justering av vänster ventrikulär förspänning och efterbelastning. Detta protokoll tillämpades i svinhjärtan. Ex situ funktionell bedömning av hjärtat uppnåddes med intrakardiell konduktanskateterisering och ytekokardiografi. Tillsammans med en beskrivning av det experimentella protokollet rapporterar vi häri de viktigaste resultaten, liksom pärlor och fallgropar i samband med förvärvet av tryckvolymslingor och myokardkraft under NESP. Korrelationer mellan hemodynamiska fynd och ultraljudsvariabler är av stort intresse, särskilt för ytterligare rehabilitering av donatorhjärtan före transplantation. Detta protokoll syftar till att förbättra bedömningen av donatorhjärtan för att både öka givarpoolen och minska förekomsten av primär transplantatsvikt.
Introduction
Hjärttransplantation är guldstandardbehandlingen för avancerad hjärtsvikt, men begränsas av nuvarande organbrist1. Ett växande antal donatorhjärtan med utökade kriterier (ålder >45 år, kardiovaskulära riskfaktorer, långvarigt lågt flöde, akut vänsterkammardysfunktion sekundär till katekolaminerg storm) tilldelas en ökad risk för primär transplantatfel2. Dessutom kan hjärtan som doneras efter kontrollerad cirkulationsdöd (DCD) presenteras med hjärtskada sekundärt till långvarig varm ischemi3. Därför finns det ett behov av en bättre bedömning av dessa donatorhjärtan före transplantation, särskilt för att utvärdera deras behörighet för hjärttransplantation 4,5.
Normothermic ex situ perfusion (NESP) bevarar det bultande hjärtat med varmt syresatt blod. Den enda kommersiellt tillgängliga enheten för NESP bevarar hjärtat i ett icke-fungerande tillstånd (Langendorff-läge). Detta tillvägagångssätt tillämpades ursprungligen för att utöka bevarandet av transplantatet bortom den kritiska 4 h-perioden av kall ischemi6. En annan stor fördel med denna teknik är att ge kontinuerlig bedömning av myokardiell livskraft baserat på laktatkoncentration i perfusat6. Denna biokemiska bedömning har dock hittills aldrig korrelerats med resultaten efter transplantationen. På samma sätt tillåter Langendorff-läge för NESP inte hemodynamisk och funktionell utvärdering av hjärtat före transplantation. Vissa författare har rapporterat den potentiella fördelen med intrakardiell kateterisering under NESP för att förutsäga myokardiell återhämtning efter transplantation7.
Denna rapport syftar till att tillhandahålla en reproducerbar metod för att utvärdera givarens hjärtprestanda under NESP. Vi modifierade kretsen för att möjliggöra arbetslägesperfusion och därför för förvärv av icke-invasiva funktionella variabler med epikardiell ekokardiografi. Myokardiellt arbetsindex, en belastningsoberoende variabel, registrerades med hjälp av trycktöjningsslingor. Vi undersökte sambanden mellan myokardarbete och hemodynamiska variabler erhållna från intrakardiell konduktanskateterisering.
Protocol
Representative Results
Discussion
Det finns några kritiska steg att tänka på i NESP-protokollet. In situ preliminär bedömning av hjärtat förblev viktig, särskilt med tanke på aortaklaffen som inte bör presenteras med signifikant aorta uppstötningar (grad 2 eller mer); annars kommer återupplivningen av hjärtat att äventyras under Langendorff-perioden på grund av nedsatt koronar perfusion och myokardiell ischemi. Initieringen av WM efter Langendorff-perfusion var en utmanande manöver som krävde minst två personer för att regler…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Georges Lopez Institute, Lissieu, 69380, Frankrike
Claudia Lacerda, General Electric Healthcare, Buc, Frankrike
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 |
Referências
- 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).
