猪模型异位心脏灌注期间的冠状动脉造影

摘要

筛查冠状动脉疾病可以增加对具有扩展标准的供体心脏的采购。本文在猪模型中描述了在 非原位 心脏灌注期间进行可重复冠状动脉造影的方案。

摘要

心脏移植是治疗晚期心力衰竭的金标准。由于目前的器官短缺，扩展标准供体 （ECD） 的采购有所增加。对于有冠状动脉疾病风险的 ECD，建议进行冠状动脉造影，但未系统进行。因此，这些心脏要么被拒绝移植，要么在没有筛查冠状动脉疾病的情况下获得。在正常体温 异位 心脏灌注 （NESP） 期间进行冠状动脉造影可能是一种有趣的方法，可以提高 ECD 的采购率，并在 ECD 中没有冠状动脉造影的情况下降低原发性移植失败的风险。本协议旨在为 NESP 期间的冠状动脉造影提供材料细节以及最佳成像视图。观察到可重现的血管造影视图，包括 1 张专用于右冠状动脉、2 张用于左前降支、2 张用于回旋支动脉和 1 张蜘蛛状视图。在所有手术中均观察到连续乳酸提取，冠状动脉造影后 2 小时最终中位浓度为 1.10 mmol/L （0.61-1.75 mmol/L），与心肌活力一致。用于离体灌注心脏 离位 成像的造影剂体积中位数为 48 mL （38-108 mL）。该方案对于冠状动脉成像是可重复的，并且在 NESP 期间不会损害心肌活力。

引言

心脏移植是治疗晚期心力衰竭的金标准疗法 ^1,2。然而，这种治疗受到当前器官短缺的限制，导致扩展标准供体 （ECD） 的分配增加，他们更频繁地暴露于冠状动脉疾病 （CAD）。如果供体的年龄大于 55 岁或 45 岁且有两个心血管危险因素，则建议在法国进行冠状动脉造影，以防止与 CAD 相关的原发性移植失败的风险³。尽管冠状动脉造影术使移植物接受率提高了 9%，但在法国，只有 33% 的病例进行了这种手术⁴。因此，有 CAD 风险的 ECD 心脏要么被拒绝移植，要么在没有筛查冠状动脉疾病的情况下购买。

器官护理系统 （OCS） 是临床上唯一可用于正常原位心脏灌注 （NESP） 的机器灌注 （MP）。这项技术通过用温暖的含氧血液灌注供体心脏，可以在移植前延长保存时间。在 NESP 期间通过监测乳酸概况⁵ 进行连续代谢评估。NESP 的有效性和安全性现在已通过多项研究得到证明，包括最近的一项荟萃分析 ^6,7,8。在 NESP 期间进行冠状动脉造影对于增加从有 CAD 风险的 ECD 移植心脏的可能性具有重大意义。

以前发表的非原位冠状动脉造影经验 ^9,10,11 表明，由于心脏在灌注模块中的位置倒置，传统视图不适用。此外，X 线可见的 OCS 成分可能会影响影像学检查结果。最后，造影剂在孤立心脏灌注期间对心肌的毒性仍然值得怀疑。本报告旨在提供一种安全且可重复的方法来在 NESP 期间进行冠状动脉造影。

研究方案

所有猪都根据美国国家医学研究学会制定的"实验动物护理原则"和美国国立卫生研究院制定的"实验动物护理和使用指南"（第八版，12910 年）接受人道照顾。美国国家科学院出版社，华盛顿特区，2011 年）。该研究设计已获得法国研究部的批准，用于将动物用于科学目的（协议 APAFiS#23716-2020012112432923v1）。本研究使用 8 头大型白色公猪 （60 kg， 6 个月）。手术前将动物饲养一周，同系物在室温下进行昼夜光换。食物和水是免费提供的。用于本研究的试剂和设备列在 材料表中。

1. 动物准备

1. 通过肌肉注射替来敏和唑拉西泮（2 mg/kg）对动物进行预给药。
2. 静脉注射异丙酚 （3 mg/kg） 完全麻醉。
3. 使用 100% FiO₂ 进行面罩通气后，使用专用于大型动物的喉镜用 7.5 毫米探针进行经口气管插管。
4. 通过吸入 2% 异氟醚、连续输注舒芬太尼 （10 μg/kg/h） 和间歇注射顺式阿曲库铵（每 30 分钟 0.3 mg/kg）来维持全身麻醉。
5. 进行经胸超声心动图检查，以寻找任何可能禁忌心脏 异位 灌注的心脏病。严重的主动脉瓣反流不允许在 Langendorff 模式下进行有效的 NESP，因为冠状动脉血流会受损。在这种情况下，逆行主动脉血流将主要流向左心室。
   注意:出现心脏异常（包括显着主动脉瓣反流）的动物应排除在方案之外（停止排除的动物的麻醉以允许转移到动物设施）。

2. 心脏修复

1. 进行中线胸骨切开术。使用手术刀（23 号）打开皮肤。使用单极烧灼术打开皮下组织。使用半月胸骨锯打开胸骨，并使用 Mayo 剪刀完成胸骨切开术。
   1. 解剖胸腺，打开胸腺，并用 Metzenbaum 剪刀暴露心包，以避免单极烧灼的电场引起的心室颤动。
2. 将肝素 （300 IU/kg） 直接注射到右心房。
3. 在右心房和主动脉根部使用 4/0 聚丙烯缝合线进行钱包缝合，为插管做准备。
4. 小心地将主动脉从主肺动脉上分离，为夹闭主动脉做准备。
5. 用手术环控制上腔静脉和下腔静脉。
6. 肝素给药后 3 分钟将 9 French 顺行长套管引入主动脉根部。
7. 吹扫心脏停搏线并将其连接到主动脉插管，然后在采血前夹住心脏停窜线。
   注意:采血会导致体积显著下降，这可能会损害升主动脉的适当插管。因此，在采血前更容易进行。
8. 用 32 French 两级静脉插管插管右心房。
9. 将先前肝素化的消毒袋 （10,000 IU） 连接到右心房套管并收集 1500 mL 血液。
   注意:收集的血液由另一名操作员使用白细胞过滤器去除白细胞，然后直接放入机器灌注回路中。
10. 夹住主动脉并注入 1000 mL 冷 （4 °C） 心脏停搏溶液（表 1）。
11. 用手术环固定上腔静脉和下腔静脉。
12. 停止机械通气。打开下腔静脉和左上肺静脉以卸载心脏。将冷盐水溶液放入心包中。
13. 取出主动脉插管和静脉插管。通过切开左侧合子静脉、两个腔静脉、远端升主动脉、肺动脉干和四条肺静脉来移植心脏。
    注意:左侧 azygos 静脉是猪解剖结构特有的。这条静脉直接通向冠状窦。在采集心脏之前，必须在两条结扎线之间横切左合子静脉。

3. NESP 的心脏准备

1. 将心脏置于4°C盐水溶液中。
2. 检查主动脉瓣以确认接合正常，并使用 4-0 聚丙烯缝合线闭合卵圆孔未闭（如果存在）。
3. 完成主动脉和肺动脉之间的分离。
4. 将四根固定缝合线（4/0 聚丙烯）放在升主动脉的远端周围。
5. 插入合适的主动脉插管并用软管夹固定。主动脉插管有四种尺寸可供选择:3/4 英寸、7/8 英寸、1 英寸和 5/4 英寸。
6. 插入 30 Fr 肺动脉插管并用 4/0 荷包线缝合线固定。
7. 将一个 20 French 的心内集水槽穿过二尖瓣口，使左心室通气。

4. 正常异位心脏灌注

注: 表 1 提供了心脏停搏液、启动液、肾上腺素和腺苷输注的详细成分。

1. 用收集的血液 （1500 mL） 灌注机器灌注 （MP） 并添加引发溶液 （500 mL）。
2. 用膜氧合器充氧，并使用加热器冷却器将血液加热至 34 °C。
3. 将压力探头放在主动脉上方的主动脉线上。
4. 在肺动脉插管周围放置一个流量计。
   注意:连接到主动脉线后开始连续输注肾上腺素 （0.5 mL/h）。将调整腺苷输注以将平均主动脉压维持在 65 mmHg 和 80 mmHg 之间。
5. 提高泵速，使流速达到 2500 mL/min。
6. 采集初始血样用于血气分析、电离图和乳酸水平。必要时调整钾、钙、血糖和 pH 值。
   注意:所有这些步骤都与心脏取回同时进行。
7. 在将心脏放置在 MP 中之前，将泵流量降至 1000 mL/min，并去除主动脉和静脉管路之间的分流器。
8. 使主动脉脱气并将主动脉插管连接到主动脉线。
9. 放置心形以获得最佳 NESP（遵循制造商的说明）。后下室壁将位于操作者的前面，肺动脉套管将放置在主动脉插管的后面。
10. 进行轻柔的心脏按摩，直到心脏变暖。
11. 在心室颤动的情况下提供 20 J 电击。
12. 使用外部起搏器以每分钟 80 次的速度对心脏起搏。
13. 缓慢增加泵流量，使主动脉压达到 65 mmHg。
14. 用 4/0 聚丙烯连续缝合线闭合下腔静脉。
15. 吹扫肺动脉套管并将其连接到静脉管路，以持续评估冠状动脉血流。
    注:冠状动脉血流应在 650 mL/min 和 850 mL/min 之间。平均主动脉压应保持在 70 mL/min 和 85 mmHg 之间。每小时评估一次血气和电离图，每 30 分钟评估一次乳酸。如果静脉乳酸高于动脉乳酸，第一步是确保电离图的正常性并纠正任何生化异常。如果压力和冠状动脉流量较低，请提高泵速。如果压力高且冠状动脉血流量低，则增加腺苷以扩张冠状动脉。如果主动脉压低于 70 mmHg，请停止腺苷输注。

5. NESP 期间的冠状动脉造影

1. 实验装置
   注意:该设置如图 1 所示。
   1. 确保有足够的空间用于机器灌注 （MP） 系统。
   2. 使用平台将 MP 升高约 25 厘米。将 MP 从初始位置向左旋转 90°。
2. 进行冠状动脉造影（图2）。
   1. 用血清冲洗 5 French introducer 和 5 French Judkins 右 3.5 冠状动脉造影导管。
   2. 将 5 French 导引器插入 MP 的带阀孔。
      注意:导引器的远端部分必须放置在主动脉的正上方。
   3. 将导丝推进到冠状动脉造影导管中，直至远端口。将导管和导丝插入导引器中，直至主动脉根部。
   4. 使用以下视图对右冠状动脉 （RCA） 进行导管插入术:RAO 35/ CAU 44 或 RAO 135/ CAU 62。使用 表 2 中描述的视图捕获 RCA 网络的图像。
   5. 在以下视图下对左冠状动脉进行导管插入术:RAO 135/ CAU 62。使用 表 2 中描述的视图捕获左冠状动脉网络的图像。
   6. 取出冠状动脉造影导管和导引器。
      注意:使用大约 50 mL 的 Iomeprol，但不超过 100 mL。

结果

概述的方案旨在使临床实践中的可重复性易于重现。对 Normothermic Ex-situ Heart Perfusion （NESP） 的可用模块进行了最小修改。唯一的调整是将模块连接到体外生命支持泵、氧合器和加热器-冷却器装置，以取代机器灌注 （MP）。

最初进行了两个测试程序来评估该方案中使用的冠状动脉造影视图。然后对 非原位 灌注猪心脏进行 6 次冠状动脉造...

讨论

本研究首次描述了在正常原位 心脏 灌注 （NESP） 期间不影响心肌代谢活力的情况下对孤立跳动的心脏进行冠状动脉造影的方案。这些视图是可重复的，允许对冠状动脉网络进行全面的解剖分析。所需的造影剂体积约为 50 mL，很少超过 100 mL。相比之下，用于 体内冠 状动脉造影的平均体积是其两倍，范围在 100 mL 到 150 mL 之间。造影剂的体积与手术持续时间相...

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
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
ADW software	General Electric Healthcare, Chicago, Ill, USA	ADW_IGS730/ M5173653	Software used for the coronary angiography visualization
Atracurium	Pfizer Holding France, Paris, France	582547	Drugs for the induction of the anesthesia
CG4 +	Abbott, Chicago, Ill, USA	03P85-25	Lactates and blood gas cartridge for the blood analyzer machine
CG8 +	Abbott, Chicago, Ill, USA	03P88-25	Ionogram cartridge for the blood analyzer machine
DeltaStream	Fresenius Medical Care, L’Arbresle, France	MEH2C4024	Extracorporeal blood pump
Discovery IGS 7	General Electric Healthcare, Chicago, Ill, USA	Discovery IGS7.3 / M5173652	Angiography system for hybrid operating room
DLP Aortic Root Cannula	Medtronic Inc. Minneapolis, Minneapolis, USA	ref. 11012, 12.5 inch	Aortic Root Cannula
External pacemaker	Medtronic Inc. Minneapolis, Minneapolis, USA	5392	Pacemaker device
Fresinus Agilia injectomat	Fresenius vial , Brezins, France	018010/20640320	Syringe driver
Glucose 5%	B.Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany	3400891780017	Drugs for the priming solution
Haemonetics leukocyte filter	Haemonetics, Boston, Massachusetts, USA	RS1VAE	Leukocyte Filter
Heart Perfusion Set, Organ Care System	Transmedics, Andover, MA, USA	Ref#1200	Normothermic ex-vivo heart perfusion device, including, the perfusion module, pulmonary artery and aortic cannula
Intellivue MX550	Philips Healthcare, Suresnes, France	NA	Permanent monitoring system
Iomeron 350	Bracco imaging, Massy, France	3400933794606.00	Iomeprol contrast agent product
istat 1	Abbott, Chicago, Ill, USA	714336-03O	Blood Analyzer machine
Judkins Right 3.5	Boston Scientific,  Marlborough, Massachusetts, USA	H74934358202	Coronary angiography catheterization probe
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
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
Two staged Venous Cannula	Medtronic Inc. Minneapolis, Minneapolis, USA	91240, 32 french	Venous Cannula
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	Cardinal Health LLC, Waukegan, Illinois, USA	31050522	EKG detection electrodes
Zolazepam	Virbac France, Carros, France	3597132126021.00	Drugs for the induction of the anesthesia