קביעת תפוקת הלב במודל חזירי לזילוח ריאתי Ex Vivo

Summary

פרוטוקול זה מתאר את הטכניקה הכירורגית המשמשת למיקום צנתר תרמודיל דרך הווריד הצווארי בחזירים כדי להעריך את תפוקת הלב ולהבטיח זילוח ריאות נאות במהלך זילוח ריאות ex vivo (EVLP).

Abstract

בשל הדמיון הפיזיולוגי שלהם לבני אדם, חזירים משמשים כמודלים ניסיוניים לזילוח ריאות ex vivo (EVLP). EVLP היא טכניקה המחוררת ריאות שאינן מתאימות להשתלה באמצעות משאבת מחזור דם חוץ-גופית כדי לשפר את תפקודן ולהגדיל את הכדאיות שלהן. פרוטוקולי EVLP קיימים נבדלים זה מזה לפי סוג תמיסת הזילוח וזרימת הזלוף, הנע בין 40%-100% מתפוקת הלב המשוערת (CO) בהתאם לשטח פני הגוף (BSA). התקנים למדידת CO משתמשים בעקרונות פיזיקליים פשוטים ובמודלים מתמטיים אחרים. Thermodilution במודלים של בעלי חיים ממשיך להיות תקן הייחוס להערכת CO בגלל פשטותו וקלות הרבייה שלו. לכן, מטרת מחקר זה הייתה לשחזר את מדידת CO על ידי דילול חום בחזירים ולהשוות את הדיוק והדיוק שלה עם אלה שהתקבלו על ידי BSA, משקל, והשיטה של פיק, כדי לקבוע זרימת זילוח במהלך EVLP. ב -23 חזירים, צנתר thermodilution הוכנס לווריד הצוואר הימני, ועורק התרדמה באותו צד היה משומר. דגימות דם התקבלו עבור גזומטריה, ו- CO הוערך על ידי thermodilution, שטח פנים הגוף מותאם, עקרון פיק, ומשקל גוף. CO שהושג על ידי BSA היה גדול יותר (p = 0.0001, ANOVA, Tukey) מזה שהושג על ידי שיטות אחרות. אנו מסיקים כי למרות שהשיטות המשמשות במחקר זה להערכת CO אמינות, ישנם הבדלים משמעותיים ביניהן; לכן, כל שיטה חייבת להיות מוערכת על ידי החוקר כדי לקבוע איזו עונה על הצרכים של הפרוטוקול.

Introduction

במרכזי השתלות ריאה, זילוח ריאות ex vivo (EVLP) הוא כלי המסייע להגדיל את הפוטנציאל לתרומת ריאות שאינן עומדות בקריטריונים הסטנדרטיים להשתלה¹. זה מושג על ידי שימור ושיפור פונקציונליות הריאות של תורמים עם מוות מוחי או דום לב, כמו גם על ידי הערכת ביצועי הריאות לפני ההשתלה ^2,3,4. ב- EVLP, משאבת מחזור חוץ-גופית מאפשרת להשתיל זילוח של הריאה באמצעות מחליף גז ממברנה ומסנן לכידת לויקוציטים⁵.

עד כה, תוארו מספר פרוטוקולי EVLP (טורונטו, לונד ומערכת טיפול באיברים). אלה נבדלים על ידי סוג של פתרון זילוח בשימוש, אם אטריום שמאל נשמר פתוח או סגור במהלך זילוח, ועל ידי זרימת זילוח, אשר נע בין 40% ל 100% (בהתאם לטכניקה בשימוש) של תפוקת הלב המשוערת (CO) של התורם ^6,7,8. CO הוא כמות הדם הנשאבת על ידי הלב לדקה⁹ והוא המנגנון שבאמצעותו זילוח רקמות נשמר. לפיכך, ניטור CO מבטיח חמצון רקמות תקין. CO, תוצר של קצב הלב ונפח השבץ, נמדד בליטר 10,11,12. עם זאת, גישה זו לשמירה על זילוח רקמות תלויה גם בגורמים אחרים, כגון חזרה ורידית, שימוש בחמצן היקפי, עמידות כלי דם מערכתית, נשימה, נפח דם כולל ומנח גוף¹².

ישנם מספר מכשירים למדידה וניטור CO, חלקם משתמשים בעקרונות פיזיקליים פשוטים, בעוד שאחרים משתמשים במודלים מתמטיים. שיטות אלה כוללות את עקרון פיק, thermodilution (דילול transpulmonary או ליתיום), ניתוח של גל לחץ העורקים כדי להעריך נפח שבץ (SV), ושיטות פחות פולשניות כגון דופלר או bioreactance החזה. עם זאת, אף מכשיר ניטור CO אינו יכול לעמוד בכל הדרישות הקליניות בשל מגבלות טכניקת הניטור המתאימה ^10,13.

מדידת CO על ידי thermodilution transcardiac היא שיטה פשוטה וניתנת לשחזור בקלות בחזירים. זה כרוך הצבת קטטר עם תרמיסטור בעורק הריאה והזרקת נפח של נוזל עם טמפרטורה נמוכה מזו של הדם. התרמיסטור מזהה שינויים בטמפרטורה לאורך זמן, אשר לאחר מכן משורטטים בצורה של עקומה, כאשר האזור מתחת לעקומה מייצג נפח דקה¹⁴. מחקרים שונים תיארו כי עבור מודלים של בעלי חיים EVLP, CO יכול להיות מחושב על ידי משקל (100 מ"ל / ק"ג)¹⁵, thermodilution, ואת השיטה של פיק^10,13. עם זאת, במרפאה, CO מחושב באמצעות מדד הלב (CI), שהוא CO מותאם לשטח הפנים של הגוף של התורם¹⁶. עם זאת, אין מחקרים המשווים שיטות אלה במודלים ניסיוניים של חזירים.

מטרת מחקר זה הייתה לשחזר את מדידת CO על ידי תרמודילוציה בחזירים ולהשוות את הדיוק והדיוק שלה לאלה שהתקבלו באמצעות CO מותאם על ידי BSA, משקל, והשיטה של פיק כדי לבסס זרימת זילוח במהלך EVLP.

Protocol

הפרוטוקול (B09-17) אושר על ידי ועדת הביואתיקה של INER (Instituto Nacional de Enfermedades Respiratorias "Ismael Cosio Villegas"). במחקר זה נעשה שימוש בעשרים ושלושה חזירי לנדרייס בריאים מבחינה קלינית משני המינים, במשקל שבין 20-25 ק"ג. בעלי החיים טופלו על פי המפרט הטכני לטיפול ושימוש בחיות מעבדה של התקן המקסיקני הרשמי¹⁷ והמדריך לטיפול ושימוש בחיות מעבדה של ארה"ב¹⁸. כל בעלי החיים נלקחו מהמכון הלאומי לנשימה איסמעיל קוסיו וילגאס (Instituto Nacional de Enfermedades Respiratorias Ismael Cosio Villegas) ושוכנו בכלובים נפרדים בתנאים סביבתיים זהים, עם מים ומזון עד לליביטום. בכל בעלי החיים, צנתר thermodilution הונח בווריד הצוואר הימני, וקטטר עורקי הוכנס לעורק התרדמה באותו צד כדי לאסוף גזי דם ולאחר מכן לחשב את CO. פרטי הריאגנטים והציוד בהם נעשה שימוש מפורטים בטבלת החומרים.

1. הכנה ניסיונית

1. לדלל 1000 IU של הפרין בכל אחת משלוש 250 מ"ל 0.9% נתרן כלורי תמיסות (תמיסת מלח, SS).
2. חבר מתמרי לחץ לצג הסימנים החיוניים. השתמש בכל מתמר כדי למדוד את הלחץ ביציאה המתאימה של צנתר thermodilution.
3. חבר את התמיסות הפריניזציה למתמר באמצעות עירוי תוך ורידי ללא מחט. ודא שהם מנוקים ומוכנים לחיבור לצנתר.
4. הסר את קטטר thermodilution מן האריזה. יש לטבול את הקצה הדיסטלי ב-0.9% NaCl כדי לבדוק את תקינות הבלון.
5. בדוק את הפטנט של חיבורי הצנתר הדיסטלי והפרוקסימלי. יש לשמור את הצנתר על שולחן כלי הניתוח עד לשימוש.

2. הכנת בעלי חיים

1. יש לתת 0.05 מ"ג/ק"ג אטרופין ו-4 מ"ג/ק"ג טילטמין-זולאזפאם תוך שרירית לכל החזירים בחדר הכנת בעלי החיים (בהתאם לפרוטוקולים שאושרו על ידי מוסדות).
2. השאירו את החזירים ללא הפרעה אך תחת מעקב עד שהם שוכבים ונשארים במצב זה ללא סימני התרגשות או תגובה לגירויים נוסיספטיביים.
3. הניחו את בעל החיים המורדם במצב נוטה והכניסו קטטר לווריד השולי של האוזן השמאלית.
4. להעביר את בעל החיים לחדר ניתוח לניתוח.
5. הניחו את בעל החיים במצב גבי ותנו 4 מ"ג/ק"ג פרופופול IV, 300 מיקרוגרם/ק"ג וקורוניום ברומיד ו-0.1 מ"ג/ק"ג פנטניל IV.
6. הורידו את הלסת התחתונה של החזיר בעזרת צוות המעבדה כדי לשמור על הפה פתוח והלשון בולטת החוצה.
7. יש לרסס 10% לידוקאין על מיתרי הקול, לנקות רוק שהצטבר עם גזה המוחזקת על ידי מלקחיים טבעתיים, ולהפריד את האפיגלוטיס מפתח הגרון.
8. זהה את פתח קנה הנשימה עם לרינגוסקופ ולהב ישר מספר 3, ולאחר מכן הכנס צינור אנדוטרכאלי 7 Fr עם בלון.
9. יש לנפח את הבלון ולקבע את הצינור ללסת התחתונה לאחר אימות מיקומו בתוך נתיב האוויר.
10. חברו את החזיר למכונת ההרדמה כדי לשמור על מצב הרדמה עם 2.5%-3% sevoflurane (איור 1).
11. אווררו את בעל החיים במצב אוורור מבוקר נפח בתדירות של 25 נשימות לדקה, נפח גאות ושפל של 6-8 מ"ל/ק"ג משקל, FiO₂% מ-50%-70% כדי לשמור על SaO₂ גדול מ-90%, טריגר של 2, לחץ חיובי לפקיעה סופית (PEEP) של 5 ס"מ H₂O, יחס השראה של 1:2 שניות וזרימה השראתית של 15 ליטר/דקה ומקסימום 30 ליטר/דקה.

3. מיקום צנתר התרמודילולציה ומדידת תפוקת הלב

1. שמרו על החיה במצב גבי תחת הרדמה כללית ובצעו חיטוי של אזור צוואר הרחם באמצעות יודופובידון (איור 2). בצע חתך פרמדיאני של 10 ס"מ באמצעות עיפרון אלקטרוקוטרי ונתח את הרקמה התת עורית כדי לחשוף את הווריד הצווארי החיצוני הימני על ידי דיסקציה קהה.
2. הניחו שני תפרי משי 2-0, אחד בחלק הדיסטלי והשני בחלק הפרוקסימלי של הכלי המנותח (איור 3).
3. הכנס את הצנתר החוץ גופי מאתר הצוואר לאזור בית החזה שבו נמצא הלב. למדוד את עומק ההחדרה באמצעות סימנים על הצנתר כדי להגיע לעורק הריאה (PA). קשרו את החלק הדיסטלי של כלי הדם והניחו לולאה כפולה בחלק הפרוקסימלי כדי לאבטח את הצנתר לאחר החדרתו.
4. בצע חתך רוחבי 2 מ"מ בחלק הגחוני של כלי הדם באמצעות מספריים הקשתית. פתחו את קצוות החתך בעזרת המלקחיים המוסטטיים של היתוש של Halsted והכניסו את צנתר ה-5Fr thermodilution לווריד הצוואר הימני (איור 4, איור 5 ואיור 6). כוונו את הצנתר לכיוון עורק הריאה (PA) על ידי מעקב אחר העקומות המוצגות על הצג.

4. מיקום הצנתר העורקי

1. לאחר ניתוח הווריד ומיקום תפרי הייחוס, יש לעקור את השריר הסטרנוצפלי (שווה ערך לסטרנוקלידומסטואיד) לרוחב.
2. לנתח את השרירים pretracheal (sternohyoid) עד עורק התרדמה נחשף.
3. מקננים את עורק התרדמה בדומה לווריד הצוואר ומחברים אותו למתמר הלחץ לניטור הלחץ העורקי המערכתי.

5. הערכה

1. לאחר שצנתר התרמודילולציה ממוקם בווריד הצוואר הימני והצנתר העורקי ממוקם בעורק התרדמה באותו צד, יש לקחת דגימות לניתוח גז דם.
2. קבל את ערכי גז הדם והערך את תפוקת הלב (CO) באמצעות שיטת thermodilution, שטח פני הגוף, ואת השיטה של פיק.
   הערה: לקבלת נהלים מפורטים, עיין בדוחות^19-21 שפורסמו בעבר.

6. ניתוח סטטיסטי

1. לנתח נתונים המדגימים התפלגות נורמלית באמצעות ניתוח שונות (ANOVA) ולבצע את מבחן הפוסט הוק של Tukey. בטא ערכים כממוצע ± שגיאת תקן. שקול ערכי p <0.05 כמציינים מובהקות סטטיסטית.

7. מדידת תרמודילוציה

1. הזריקו בולוס 5 מ"ל של SS קר ב 4 °C לתוך לומן פרוקסימלי של קטטר thermodilution בפחות מ 4 שניות.
2. שימו לב לעקומת ה-thermodilution (טמפרטורה/זמן) במסך הצג. העקומה אמורה להציג עלייה מהירה ואחריה ירידה חלקה והדרגתית לקו הבסיס, כאשר הערכים המספריים מוצגים עם מקום עשרוני אחד או שניים.
3. חזור על תהליך הזרקת הבולוס עם שני בולוסים נוספים של SS קר עד שהעקומות תקפות, דומות ובטווח של 10% מהערך הממוצע.
4. לאחר אישור התוקף והדמיון של העקומות, חשב את הממוצע של שלושת הערכים ורשום אותו כערך CO הסופי בליטרים לדקה. קבל CO ומדדים אחרים מעקומת התרמודילוציה באמצעות חישובים המבוססים על משוואת סטיוארט-המילטון²¹.

8. קביעת תפוקת לב מותאמת לשטח פני הגוף (BSA) או למדד הלב

1. כדי לקבוע את תפוקת הלב המותאמת (CI), חשב את שטח הפנים של הגוף (BSA) באמצעות נוסחת DuBois-DuBois¹⁹:
   BSA = 0.007184 × (גובה (ס"מ)^0.725) × (משקל (ק"ג)^0.425).
2. לאחר קבלת BSA, חשב את CI באמצעות הנוסחה²⁰:
   CI = CO/BSA.
   הערה: CO נקבע בשלב 7.

9. הערכת תפוקת הלב בשיטת פיק

1. כדי לחשב את תפוקת הלב (CO) בשיטת פיק, קבעו את צריכת החמצן (VO₂) ואת ההבדל ברמות החמצן המתקבלות מגזי דם עורקיים (SaO₂) וורידיים (SvO₂). חישוב VO₂ באמצעות הנוסחה²¹:
   VO₂ = CO x (SaO₂ - SvO₂).
2. לאחר מכן, קבע את תפוקת הלב באמצעות הנוסחה²¹:
   CO = VO₂ / ([SaO₂ - SvO₂] × 10).

10. הערכת תפוקת הלב למשקל הגוף

1. לקבוע את תפוקת הלב לכל משקל גוף של בעלי החיים בעקבות דיווחים קודמים ^8,15.
   הערה: בפרוטוקול EVLP, קבוצות שונות דיווחו כי תפוקת הלב המשוערת (CO) למשקל גוף בחזירים היא 100 מ"ל/ק"ג ^8,15.

11. המתת חסד

1. יש להרדים את כל בעלי החיים עם מנת יתר של נתרן פנטוברביטל (150 מ"ג/ק"ג/IV) דרך נדן הווריד הצווארי (בהתאם לפרוטוקולים שאושרו על ידי מוסדות) לאחר השלמת כל המדידות.
2. המשך בהרדמה כללית וניטור לב עד למעקב אלקטרוקרדיוגרפיה (ECG) לא מראה פעילות חשמלית לבבית^17,18.

תוצאות

כל בעלי החיים שרדו את ההליך הכירורגי ואת זמן המחקר. בעל חיים אחד (4.3%) פיתח קרע בווריד הצוואר עקב מתיחה מוגזמת במהלך החדרת הצנתר. יתר על כן, אף אחד מכלי הדם שהתערבו לא הראה דימום. בחיות הנחקרות נדרשה החדרת צנתר בממוצע של 25-30 ס"מ כדי להגיע לרשות הפלסטינית. בשלושה מקרים (13%) הופנה הצנתר לכיוון הגפה...

Discussion

ל-EVLP בחזירים יש תרגום ישיר לפרקטיקה הקלינית האנושית, בהתחשב בהשוואה בגודל, בפיזיולוגיה וברצף הגנומי של שני המינים²². על פי פרוטוקול EVLP שנבחר על ידי החוקר, מדידת CO חיונית לקביעת הזרימה הנדרשת כדי לחורר את הריאות. יתר על כן, בהתאם למשאבים ולידע הזמינים, ניתן לבחור את השיטה המתאימה...

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Anesthesia machine	General Electric	Carescape 620
Atropine	Amixteria, Stern Pharma GmbH
Catheter Insyte Autoguard 20 GA	Becton Dickinson	381434
Electrocautery pencil	BBraun Aesculap	GN211
Endotracheal tube with a 7 Fr balloon	Rush	MG 027770 002
Fentanyl	Janssen-Cilag
Iodopovidone	Degasa	NDC6732635208
Laryngoscope	Riester
Lidocaine Spray	Pisa
Pressure transducers	Edwards Lifesciences	PX260
Propofol	Pisa
Sevofluorane	Pisa
Silk sutures 2-0	Covidien	GS833
Sodium pentobarbital	Pfizer
straight blade of laryngoscope #3	Miller; Riester
Swan-Ganz 5Fr thermodilution catheter	Arrow Thermodilution Ballon Catheter	Ref AI-07165
Tiletamine-zolazepam	Virbac
Vecuronium bromide	Pisa