Normothermic Negative Pressure Ventilation Ex Situ Lung Perfusion: 폐 기능 및 대사 평가
Summary
이 논문은 맞춤형 플랫폼에서 조달, 부착 및 관리를 포함하여 음압 환기 현장 폐 관류의 돼지 모델을 설명합니다. 마취 및 수술 기술과 문제 해결에 중점을 둡니다.
Abstract
폐 이식(LTx)은 말기 폐 질환 치료의 표준으로 남아 있습니다. 적절한 기증자 장기의 부족과 과도한 지리적 운송 거리와 엄격한 기증자 장기 수용 기준으로 인해 악화된 기증자 장기 품질에 대한 우려는 현재 LTx 노력에 한계를 제기합니다. ESLP(Ex situ lung perfusion)는 이러한 한계를 완화할 수 있는 가능성을 보여준 혁신적인 기술입니다. 기증자 신체의 염증 환경 외부에 있는 폐의 생리학적 환기 및 관류는 ESLP에 전통적인 저온 정전기 보존(CSP)에 비해 몇 가지 이점을 제공합니다. 음압 환기(NPV) ESLP가 양압 환기(PPV) ESLP보다 우수하며 PPV가 인공호흡기 유발 폐 손상, 전염증성 사이토카인 생성, 폐부종 및 수포 형성을 더 많이 유발한다는 증거가 있습니다. NPV의 이점은 아마도 전체 폐 표면에 걸쳐 흉부 내압의 균일 한 분포 때문일 것입니다. 맞춤형 NPV-ESLP 장치의 임상적 안전성과 타당성은 증량제 기준 기증자(ECD) 인간 폐와 관련된 최근 임상 시험에서 입증되었습니다. 여기에서 이 맞춤형 장치의 사용은 관리 기술에 특히 주의를 기울여 12시간 동안 정상 체온 NPV-ESLP의 어린 돼지 모델에 설명되어 있습니다. ESLP 소프트웨어 초기화, ESLP 회로의 프라이밍 및 탈풍, 항혈전제, 항균제 및 항염증제 추가를 포함한 수술 전 준비가 지정됩니다. 중심선 삽입, 폐 생검, 출혈, 채혈, 심장 절제술 및 폐 절제술의 수술 중 기술에 대해 설명합니다. 또한, 마취 유도, 유지 관리 및 동적 수정이 설명된 마취 고려 사항에 특히 중점을 둡니다. 이 프로토콜은 또한 사용자 지정 장치의 초기화, 유지 관리 및 관류 및 환기 종료를 지정합니다. 장기 기능을 최적화하기 위한 환기 및 대사 매개변수의 변경을 포함한 동적 장기 관리 기술이 철저히 설명되어 있습니다. 마지막으로, 폐 기능의 생리학적 및 대사적 평가가 대표적인 결과에 특성화되고 묘사된다.
Introduction
폐 이식(LTx)은 말기 폐 질환 치료의 표준으로 남아 있습니다1; 그러나 LTx는 부적절한 기증자장기 이용2과 대기자 명단 사망률이 40%3로 다른 고형 장기 이식보다 높은 4,5 등 상당한 한계가 있습니다. 기증자 장기 이용률은 장기 품질 문제로 인해 낮습니다(20-30%). 엄격한 기증자 장기 수용 기준으로 인해 과도한 지리적 운송 거리가 복잡해지면 이러한 품질 문제가 악화됩니다. LTx는 또한 장기 이식 및 환자 결과 측면에서 다른 고형 장기 이식을 추적합니다2. 허혈성 재관류 손상(IRI)에 의해 가장 흔하게 발생하는 원발성 이식편 기능 장애(PGD)는 LTx 후 30일 사망률 및 이환율의 주요 원인을 나타내며 만성 이식편 기능 장애의 위험을 증가시킵니다 6,7. IRI를 줄이고 안전한 운송 시간을 연장하기 위한 노력은 환자 결과를 개선하는 데 가장 중요합니다.
ESLP(Ex situ lung perfusion)는 이러한 한계를 완화할 수 있는 가능성을 보여준 혁신적인 기술입니다. ESLP는 이식 전에 기증자 폐의 보존, 평가 및 재조정을 용이하게 합니다. 확장 기준 기증자(ECD) 폐 이식 후 만족스러운 장단기 결과를 나타내어 LTx에 적합한 기증자 폐 수의 증가에 기여했으며 일부 센터에서 장기 이용률이 20% 증가했습니다 8,9,10. LTx에 대한 현재의 임상 표준인 저온 정전기 보존(CSP)과 비교하여 ESLP는 몇 가지 이점을 제공합니다: 장기 보존 시간이 6시간으로 제한되지 않고, 이식 전에 장기 기능 평가가 가능하며, 지속적인 장기 관류로 인해 장기 기능을 최적화하는 관류액에 변형이 이루어질 수 있습니다11.
인간용으로 설계된 현재 ESLP 장치의 대다수는 양압 환기(PPV)를 사용합니다. 그러나 최근 문헌에 따르면 이 환기 전략은 음압 환기(NPV) ESLP보다 열등하며 PPV는 더 심각한 인공호흡기 유발 폐 손상을 유발합니다12,13,14,15. NPV-ESLP는 사람과 돼지의 폐 모두에서 전염증성 사이토카인 생성, 폐부종, 수포형성 등 다양한 생리학적 영역에서 양압 상피내외 폐 관류(PPV-ESLP)와 비교했을 때 우수한 장기 기능을 나타낸다15. NPV-ESLP에서 전체 폐 표면에 걸친 흉부내압의 균질한 분포는 이러한 이점의 기초가 되는 중요한 요인으로 제안되었습니다15,16. 전임상 효능 외에도 NPV-ESLP의 임상적 안전성과 타당성이 최근 임상 시험에서 입증되었습니다17. 새로운 NPV-ESLP 장치를 사용하여 12개의 확장 기준 기증자 인간 폐를 성공적으로 보존, 평가 한 후 100 % 30 일 및 1 년 생존으로 이식했습니다.
현재 원고의 목적은 12시간 동안 정상 체온 조건에서 어린 돼지 폐를 사용하는 우리 연구실의 NPV-ESLP 장치의 작동 프로토콜을 입증하는 것입니다. 외과적 회수에 대해 자세히 다루고 맞춤형 소프트웨어 플랫폼의 시작, 관리 및 종료에 대해서도 설명합니다. 조직 수집 및 샘플 관리 전략도 설명합니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
성공적인 ESLP 실행을 보장하는 데 필요한 문제 해결과 함께 몇 가지 중요한 수술 단계가 있습니다. 어린 돼지 폐는 성인 인간의 폐에 비해 매우 섬세하므로 조달 외과의는 돼지 폐를 다룰 때 주의해야 합니다. 폐를 해부할 때 외상과 무기폐를 유발하지 않도록 “노터치” 기술을 시도하는 것이 중요합니다. “노터치(No-touch)”는 조달 중에 최소한의 수동 조작을 사용하는 것을 의미합니다. 수술 중 인공 ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 연구는 병원 연구 재단을 대신하여 자금을 지원받았습니다.
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
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