Angiografía coronaria durante la perfusión cardíaca ex situ en un modelo porcino

Resumen

El cribado de la enfermedad de las arterias coronarias podría aumentar la obtención de corazones de donantes con criterios ampliados. En este trabajo se describe un protocolo para realizar una angiografía coronaria reproducible durante la perfusión cardíaca ex situ en un modelo porcino.

Resumen

El trasplante de corazón es el tratamiento de referencia para la insuficiencia cardíaca avanzada. La adquisición de donantes con criterio extendido (DIT) aumenta debido a la actual escasez de órganos. La angiografía coronaria se recomienda en la ECD con riesgo de enfermedad de las arterias coronarias, pero no se realiza de forma sistemática. Por lo tanto, estos corazones se rechazan para el trasplante o se obtienen sin pruebas de detección de enfermedad de las arterias coronarias. La angiografía coronaria durante la perfusión cardíaca normotérmica ex situ (NESP) podría ser un enfoque interesante para mejorar la tasa de obtención de ECD y reducir el riesgo de fracaso del injerto primario en ausencia de angiografía coronaria en ECD. El presente protocolo tiene como objetivo proporcionar detalles materiales junto con vistas de imagen óptimas para la angiografía coronaria durante la NESP. Se observaron vistas angiográficas reproducibles, incluyendo una dedicada a la arteria coronaria derecha, dos para la arteria descendente anterior izquierda, dos para la arteria circunfleja y una vista de araña. Se observó extracción continua de lactato en todos los procedimientos con una mediana final de 1,10 mmol/L (0,61-1,75 mmol/L) dos horas después de la angiografía coronaria, lo que concuerda con la viabilidad miocárdica. La mediana del volumen del agente de contraste utilizado para la obtención de imágenes ex situ del corazón perfundido aislado fue de 48 mL (38-108 mL). Este protocolo fue reproducible para la imagen de las arterias coronarias y no afectó la viabilidad miocárdica durante la NESP.

Introducción

El trasplante cardíaco es el tratamiento de referencia para la insuficiencia cardíaca avanzada ^1,2. Sin embargo, este tratamiento se ve limitado por la actual escasez de órganos, lo que lleva a una mayor asignación de donantes de criterios ampliados (ECD), que están expuestos con mayor frecuencia a la enfermedad de las arterias coronarias (EAC). La angiografía coronaria está recomendada en Francia para prevenir el riesgo de fracaso primario del injerto relacionado con la EAC si la edad del donante es superior a 55 años o a 45 años con dos factores de riesgo cardiovascular³. A pesar de que la coronariografía aumenta las posibilidades de aceptación del injerto en un 9%, este procedimiento se realiza solo en el 33% de los casos en Francia⁴. Por lo tanto, los corazones de ECD con riesgo de enfermedad coronaria se rechazan para el trasplante o se obtienen sin pruebas de detección de enfermedad de las arterias coronarias.

El Organ Care System (OCS) es la única máquina de perfusión (MP) clínicamente disponible para la perfusión cardíaca ex-situ normomermica (NESP). Esta tecnología permite una conservación más prolongada antes del trasplante mediante la perfusión del corazón del donante con sangre tibia y oxigenada. La evaluación metabólica continua se realiza durante la NESP mediante el seguimiento del perfil de lactato⁵. La eficacia y la seguridad de NESP están demostradas por varios estudios, incluido un reciente metaanálisis ^6,7,8. La realización de una angiografía coronaria durante la NESP sería de gran interés para aumentar la probabilidad de trasplante de corazones de ECD con riesgo de EAC.

Experiencias previamente publicadas de angiografía coronaria ex situ ^9,10,11 sugieren que las vistas convencionales no son adecuadas debido a la posición invertida del corazón en el módulo de perfusión. Además, los componentes del OCS visibles con los rayos X pueden afectar los hallazgos de las imágenes. Por último, la toxicidad de los agentes de contraste sobre el miocardio durante la perfusión cardíaca aislada sigue siendo cuestionable. El presente informe tiene como objetivo proporcionar un enfoque seguro y reproducible para la realización de la angiografía coronaria durante la NESP.

Protocolo

Todos los cerdos recibieron cuidados humanitarios de acuerdo con los "Principios del Cuidado de los Animales de Laboratorio" formulados por la Sociedad Nacional de Investigación Médica y la "Guía para el Cuidado y el Uso de los Animales de Laboratorio" preparada por el Instituto de Recursos de Animales de Laboratorio y publicada por los Institutos Nacionales de Salud (Octava Edición, 12910. National Academies Press, Washington, D.C., 2011). Este diseño de estudio fue aprobado por el Ministerio de Investigación francés para el uso de animales con fines científicos (protocolo APAFiS#23716-2020012112432923v1). Para el presente estudio se utilizaron ocho cerdos machos blancos grandes (60 kg, 6 meses). Los animales fueron alojados durante una semana antes de la cirugía con congéneres a temperatura ambiente con un turno de luz diurno y nocturno. La comida y el agua estaban disponibles libremente. Los reactivos y equipos utilizados para este estudio se enumeran en la Tabla de Materiales.

1. Preparación animal

1. Premedicar a los animales con una inyección intramuscular de tiletamina y zolazepam (2 mg/kg).
2. Anestesia completa con inyección intravenosa de propofol (3 mg/kg).
3. Después de la ventilación con mascarilla con FiO₂ al 100%, realizar una intubación orotraqueal con una sonda de 7,5 mm utilizando un laringoscopio dedicado a animales grandes.
4. Mantener la anestesia general mediante inhalación de isoflurano al 2%, infusión continua de sufentanilo (10 μg/kg/h) e inyecciones intermitentes de cisatracurio (0,3 mg/kg cada 30 min).
5. Realizar un ecocardiograma transtorácico para detectar cualquier enfermedad cardíaca que pueda contraindicar la perfusión ex situ del corazón. La regurgitación aórtica significativa no permite una NESP eficiente en el modo de Langendorff, ya que el flujo coronario se verá afectado. En esta afección, el flujo aórtico retrógrado se dirigirá principalmente al ventrículo izquierdo.
   NOTA: Los animales que presenten anomalías cardíacas, incluida la regurgitación aórtica significativa, deben excluirse del protocolo (se suspende la anestesia para los animales excluidos para permitir su traslado al animalario).

2. Extracción del corazón

1. Realizar una esternotomía de la línea media. Utilice un bisturí (n.º 23) para abrir la piel. Abrir los tejidos subcutáneos mediante una cauterización monopolar. Abra el esternón con una sierra esternal semilunar y complete la esternotomía con unas tijeras Mayo.
   1. Diseccionar el timo, abrirlo y exponer el pericardio con tijeras Metzenbaum para evitar la fibrilación ventricular inducida por el campo eléctrico de la cauterio monopolar.
2. Inyectar heparina (300 UI/kg) directamente en la aurícula derecha.
3. Realice puntos de sutura con suturas de polipropileno 4/0 en la aurícula derecha y la raíz aórtica para prepararse para la canulación.
4. Separe con cuidado la aorta de la arteria pulmonar principal para prepararse para el pinzamiento de la aorta.
5. Controle la vena cava superior e inferior con un asa quirúrgica.
6. Introducir una cánula larga anterógrada de 9 French en la raíz aórtica 3 min después de la administración de heparina.
7. Purgue la línea de cardioplejia y conéctela a la cánula aórtica, luego pinje la línea de cardioplejia antes de la extracción de sangre.
   NOTA: La extracción de sangre da lugar a una caída significativa de volumen que puede afectar la canulación adecuada de la aorta ascendente. Por lo tanto, es más fácil hacerlo antes de la extracción de sangre.
8. Cangular la aurícula derecha con una cánula venosa de dos etapas de 32 French.
9. Conectar una bolsa esterilizada previamente heparinizada (10.000 UI) a la cánula de la aurícula derecha y recoger 1500 mL de sangre.
   NOTA: La sangre recolectada es leucodeplecionada por otro operador utilizando un filtro de leucocitos y luego se coloca directamente en el circuito de perfusión de la máquina.
10. Pinzar la aorta e infundir 1000 mL de solución fría (4 °C) para cardioplejia (Tabla 1).
11. Asegure la vena cava superior e inferior con un asa quirúrgica.
12. Detenga la ventilación mecánica. Abrir la vena cava inferior y la vena pulmonar superior izquierda para descargar el corazón. Coloque una solución salina fría en el pericardio.
13. Retirar las cánulas aórticas y venosas. Explante el corazón seccionando la vena ácigos izquierda, las dos venas cavas, la aorta ascendente distal, el tronco de la arteria pulmonar y las cuatro venas pulmonares.
    NOTA: La vena ácigos izquierda es específica de la anatomía porcina. Esta vena va directamente al seno coronario. La vena ácigos izquierda debe ser seccionada entre dos ligaduras antes de que se extraiga el corazón.

3. Preparación del corazón para NESP

1. Coloque el corazón en solución salina a 4 °C.
2. Investigar la válvula aórtica para confirmar la coaptación normal y cerrar un foramen oval persistente, si está presente, utilizando una sutura de polipropileno 4-0.
3. Completar la separación entre la aorta y la arteria pulmonar.
4. Colocar cuatro suturas comprometidas (polipropileno 4/0) alrededor de la sección distal de la aorta ascendente.
5. Inserte la cánula aórtica adecuada y fíjela con una abrazadera de manguera. Hay cuatro tamaños de cánula aórtica disponibles: 3/4 de pulgada, 7/8 de pulgada, 1 pulgada y 5/4 de pulgada.
6. Inserte la cánula de la arteria pulmonar de 30 Fr y asegúrela con una sutura de cordón de 4/0.
7. Coloque un sumidero intracardíaco de 20 French a través del orificio mitral para ventilar el ventrículo izquierdo.

4. Perfusión cardíaca normomermica ex-situ

NOTA: En la Tabla 1 se proporciona una composición detallada de la solución de cardioplejia, la solución de cebado, la epinefrina y las infusiones de adenosina.

1. Prepare la máquina de perfusión (MP) con la sangre recolectada (1500 mL) y agregue la solución de cebado (500 mL).
2. Oxigenar con un oxigenador de membrana y calentar la sangre a 34 °C con un calentador-enfriador.
3. Coloque una sonda de presión en la línea aórtica por encima de la aorta.
4. Coloque un caudalímetro alrededor de la cánula de la arteria pulmonar.
   NOTA: Se inicia la infusión continua de epinefrina (0,5 mL/h) después de la conexión a la vía aórtica. La infusión de adenosina se ajustará para mantener la presión aórtica media entre 65 mmHg y 80 mmHg.
5. Aumente la velocidad de la bomba para alcanzar un caudal de 2500 mL/min.
6. Recolectar una muestra de sangre inicial para análisis de gases en sangre, ionograma y nivel de lactato. Ajuste el potasio, el calcio, la glucemia y el pH si es necesario.
   NOTA: Todos estos pasos se realizan simultáneamente con la extracción del corazón.
7. Antes de colocar el corazón en el MP, reduzca el flujo de la bomba a 1000 mL/min y retire la derivación entre las vías aórtica y venosa.
8. Desairee la aorta y conecte la cánula aórtica a la vía aórtica.
9. Coloque el corazón para obtener un NESP óptimo (siguiendo las instrucciones del fabricante). La pared ventricular posteroinferior estará delante del operador, y la cánula de la arteria pulmonar se colocará detrás de la cánula aórtica.
10. Realice un suave masaje cardíaco hasta que el corazón se caliente.
11. Administrar una descarga de 20 J en caso de fibrilación ventricular.
12. Marca el ritmo del corazón a 80 latidos por minuto con un marcapasos externo.
13. Aumente lentamente el flujo de la bomba hasta alcanzar una presión aórtica de 65 mmHg.
14. Cierre la vena cava inferior con una sutura corrida de polipropileno 4/0.
15. Purgue y conecte la cánula de la arteria pulmonar a la vía venosa para evaluar continuamente el flujo coronario.
    NOTA: El flujo coronario debe estar entre 650 mL/min y 850 mL/min. La presión aórtica media debe mantenerse entre 70 mL/min y 85 mmHg. Evalúe la gasometría y el ionograma cada hora y lactatos cada 30 min. Si el lactato venoso es mayor que el lactato arterial, el primer paso es asegurar la normalidad del ionograma y corregir cualquier anomalía bioquímica. Si la presión y el flujo coronario son bajos, aumente la velocidad de la bomba. Si la presión es alta y el flujo coronario es bajo, aumente la adenosina para vasodilatar las arterias coronarias. Suspenda la infusión de adenosina si la presión aórtica está por debajo de 70 mmHg.

5. Angiografía coronaria durante la NESP

1. Configuración experimental
   NOTA: La configuración se muestra en la Figura 1.
   1. Asegúrese de que haya suficiente espacio disponible para el sistema de perfusión de la máquina (MP).
   2. Eleve el MP aproximadamente 25 cm usando una plataforma. Gire el MP 90° hacia la izquierda desde la posición inicial.
2. Realizar coronariografía (Figura 2).
   1. Enjuague el 5 introductor francés y el catéter de angiografía coronaria 3.5 derecho 5 French Judkins con suero.
   2. Inserte un introductor francés 5 a través del orificio con válvula del MP.
      NOTA: La parte distal del introductor debe colocarse justo encima de la aorta.
   3. Avance el alambre guía en el catéter de angiografía coronaria hasta el orificio distal. Inserte el catéter y la guía en el introductor hasta la raíz aórtica.
   4. Realizar el cateterismo de la arteria coronaria derecha (ACD) utilizando las siguientes vistas: RAO 35/ CAU 44 o RAO 135/ CAU 62. Capture imágenes de la red RCA utilizando las vistas descritas en la Tabla 2.
   5. Realizar cateterismo de la arteria coronaria izquierda con la siguiente vista: RAO 135/ CAU 62. Capturar imágenes de la red de arterias coronarias izquierdas utilizando las vistas descritas en la Tabla 2.
   6. Retire el catéter de angiografía coronaria y el introductor.
      NOTA: Utilice aproximadamente 50 mL de Iomeprol sin exceder los 100 mL.

Resultados

El protocolo descrito fue diseñado para una fácil reproducibilidad en la práctica clínica. Se realizaron modificaciones mínimas en el módulo disponible para la Perfusión Cardíaca Ex-situ Normothermic (NESP). Los únicos ajustes se realizaron para conectar el módulo a una bomba de soporte vital extracorpóreo, un oxigenador y una unidad calentador-enfriadora para reemplazar la máquina de perfusión (MP).

Inicialmente se llevaron a cabo dos pr...

Discusión

Este estudio describe, por primera vez, un protocolo para la angiografía coronaria en un corazón latiendo aislado sin comprometer la viabilidad metabólica miocárdica durante la perfusión cardíaca Normothermic Ex-situ (NESP). Las vistas fueron reproducibles, lo que permitió un análisis anatómico completo de la red coronaria. El volumen de contrastante requerido fue de aproximadamente 50 mL y rara vez excedió los 100 mL. En comparación, el volumen medio utilizado para l...

Materiales

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