פרויקט זה קיבל מימון מתוכנית המחקר והחדשנות Horizon 2020 של האיחוד האירופי תחת הסכם מענק מס '101017113, מכון סאלוד קרלוס השלישי (PI20/00298), בקה כרמן דה טורס (Fundació Sant Joan de Déu), ותוכנית Vanderbilt Medical Scholars. אנו מודים לכל הצוות של CMCiB, כולל ג'ורדי גריפולס, מריה דל מאר ארבאלו, חואן ריקרדו גונזלס, שרה קפדבילה, ג'וזפ פויג וג'מה כריסטינה מונטה רובי). אנו מודים במיוחד גם לאבריל קולל קמפרובי ולד"ר סרג'י סזאר דיאז על עזרתם בציורים אנטומיים.

ההליך הנוכחי אושר על ידי ועדת האתיקה לניסויים בבעלי חיים (CEEA) של המרכז לרפואה השוואתית וביו-אימג' של קטלוניה (CEEA-CMCiB). ממשלת קטלוניה אישרה גם את פרוטוקול הניסוי (מס '11652), מספר זיהוי תיק FUE-2022-02381434 ותעודת זהות QBXQ3RY3J. מטפלים מנוסים, כולל וטרינרים מוסמכים המספקים פיקוח וסיוע, ביצעו את כל הניסויים. חזירונים (Sus scrofa domestica), בני 4-6 ימים, במשקל 2.5-3.5 ק"ג, שימשו במחקר הנוכחי. נעשה ניסיון לאזן את החלוקה המגדרית כדי למנוע הטיות קשורות.
1. הרגעה, אינטובציה וגישה
<ol><li>התחל הרגעה ושיכוך כאבים עם קטמין תוך שרירי (20 מ"ג / ק"ג), dexmedetomidine (0.02 מ"ג / ק"ג), ו midazolam (0.3 מ"ג / ק"ג). ברגע שהחיה מורדמת עמוק (5 דקות לאחר מתן התרופה המוקדמת), יש לחמצן עם 100% O2 באמצעות מסכת חוטם (2 ליטר/דקה). לאחר מכן, יש להשרות הרדמה עם פרופופול IV (0.5 מ"ג/ק"ג) (ראה טבלת חומרים).</li>
	<li>מקם את החזרזיר במצב שכיבה גבי. ביצוע אינטובציה אורוטרכאלית באמצעות צינור אנדוטרכאלי אזוק בקוטר 2.5 מ"מ (ראה טבלת חומרים), באמצעות הדמיה ישירה של קנה הנשימה.<ol><li>ודא מיקום מתאים של צינור אנדוטרכאלי באמצעות הצלה ישירה של בסיסי הריאה.</li>
	</ol></li>
	<li>הגדר את האוורור המכני כדי לספק קצב נשימה של 30 נשימות לדקה, נפח גאות של 8-12 מ"ל / ק"ג, ולחץ פקיעת קצה של 4 ס"מ H2O.</li>
	<li>יש לנטר ברציפות את עומק ההרדמה במהלך הפרוטוקול באמצעות דופק (HR), לחץ דם (BP) וריווי חמצן (spO2). התאימו את פרמטרי האוורור וההרגעה לפי הצורך. הערה: הערכים האידיאליים עבור חיוניים הם HR של 130-160 bpm, BP של 75-95/60-70, ו- spO2 > 85.</li>
	<li>יש לשמור על טשטוש עם 1.5% סבופלורן ופנטניל (25-200 מק"ג/ק"ג/דקה) (ראו טבלת חומרים).</li>
	<li>השתמש בהדמיה ישירה כדי למקם צנתרים בעורק הירך (3 Fr) ובווריד (4 Fr) (ראה טבלת חומרים). הערה: צנתרים אלה ישמשו למתן תרופות ולרכישת דגימה. ככזה, חשוב לשמור על גישה.</li>
</ol>2. הגדרת מעגל CPB ופריימינג
<ol><li>התאם אישית והגדר את מעגל CPB לפי השלבים הבאים (איור 3):<ol><li>קצרו את הצינור ככל האפשר, ועדיין אפשרו מספיק מרחק כדי להגיע לבעל החיים מהמכונה.</li>
		<li>צור וחבר גשר צינורות המחבר את הזרימה מהמחמצן הממברנה (ראה טבלת חומרים) לזרימה לתוך המשאבה. הערה: הגשר חיוני כדי לאפשר לדם להמשיך לזרום דרך המכונה בזמן ביצוע CAs של החיה.</li>
	</ol></li>
	<li>לאחר שכל נקודות החיבור אטומות, יש לפתוח את המעגל עם 300 מ"ל של תמיסת הפרין-מלח (1,000 UI של הפרין מעורבב עם 1 ליטר של מלוחים) ו-300 מ"ל של דם חזיר תורם טרי, ולאחר מכן 3.5 mEq סודיום ביקרבונט, 350 UI של הפרין, ו-450 מ"ג של סידן גלוקונאט (ראה טבלת חומרים).<ol><li>"טאטא" את המעגל על ידי העברת תערובת הדם, הפרין-מלח, סודיום ביקרבונט וסידן גלוקונאט לאורך כל המעגל במשך 2 דקות בקצב של 0.3 ליטר לדקה.</li>
	</ol></li>
</ol>3. ניתוח והתחלת CPB
הערה: איור משלים 1 מתאר את החומרים הכירורגיים הדרושים להנחת צינורית.
<ol><li>חשוף את וריד הצוואר הפנימי השמאלי ואת עורק התרדמה הימני כדי להתכונן לקנולציה (איור 4).</li>
	<li>עבור קנולציה, השתמש בטכניקת Seldinger או "over-the-wire"21.<ol><li>ראשית, הכנס קטטר מחט לתוך וריד הצוואר הפנימי השמאלי. לאחר הבזק של דם הוא דמיין, בזהירות להכניס חוט מנחה לתוך כלי הדם ולהסיר את המחט, להבטיח את החוט נשאר במקום.</li>
		<li>השחילו מרחיב מעל החוט לתוך הכלי ולאחר מכן הסירו את המרחיב.</li>
		<li>כשהחוט עדיין במקומו, משחילים צינורית ורידי 8 Fr ומקדמים אותה לאט ~4 ס"מ לתוך הכלי. בזהירות להסיר את החוט, להבטיח את הצינורית נשאר במקום.</li>
		<li>חזור על טכניקת חוט סלדינגר עם הרחבה כדי להכניס צינורית עורקי ילדים 6 Fr (ראה טבלת חומרים) לעורק התרדמה הימני.</li>
		<li>בזמן קנולציה עורקית, יש לתת בולוס של הפרין תוך ורידי (50 IU/kg) דרך צינורית העורקים החדשה.</li>
	</ol></li>
	<li>ברגע שהגישה מושגת, מקמו היטב את שתי הצינוריות לחיה באמצעות 3-0 תפרים וסרט דבק נספגים פולי כדי למנוע הסרה בשוגג (איור 5).</li>
	<li>חבר את הצינוריות למעגל CPB, וודא שמוסיפים מי מלח עם הפרין לנקודות החיבור כדי למנוע אוויר במעגל.</li>
	<li>הגדר את הזרימה הראשונית ל- 80-85 מ"ל/ק"ג/דקה והגדל אותה לאט לקצב זרימה אולטימטיבי של 150 מ"ל/ק"ג/דקה. הערה: בעל החיים יכול להישאר על CPB כל עוד הניסויים דורשים. סכימה של שלבים 1-3 מתוארת באיור משלים 2.</li>
</ol>4. דום דם ולב (CA)
<ol><li>כדי לגרום CA, לנהל 9 mEq של KCl. השתמש חיוני כדי להעריך מעצר מלא ולאשר עם אקוקרדיוגרפיה. ניהול KCl נוסף לפי הצורך.</li>
	<li>ברגע שהלב נעצר, בודדו את בעל החיים מהמעגל כדי לגרום למעצר במחזור הדם.</li>
	<li>שמור על זרימת מעגל CPB באמצעות הגשר שתואר קודם לכן (שלב 3.5) במחזור של 1,500 סל"ד.</li>
</ol>5. החייאה לב-ריאה חוץ-גופית (eCPR)
<ol><li>לאחר שהושג מצב CA מתאים (0 דקות, 30 דקות או 60 דקות), התחל החייאה אלקטרונית.</li>
	<li>חבר מחדש את חזרזיר למעגל CPB.</li>
	<li>יש לתת 3 מ"ל של סידן גלוקונאט (2.25 מילימול / 10 מ"ל, מדולל 1:2) ו 6 מ"ל של סודיום ביקרבונט (1 M, מדולל 1: 2) דרך גישה עורקית היקפית, הוספת מנות לפי הצורך. הערה: ניתן להשתמש בתרופות לב-ריאה או אינוטרופיות (אדרנלין או דופמין) במידת הצורך.</li>
</ol>6. טיפול לאחר הניתוח
<ol><li>לאחר ההחייאה, יש לעקוב אחר החיוניות במשך 15 דקות כדי להבטיח יציבות. הערה: פרמטרים אידיאליים בתקופת היחידה לטיפול נמרץ הם: HR של 100-150 bpm, BP של 75-95/60-70, ו- spO2 > 85.</li>
	<li>העבירו את בעלי החיים להדמיית תהודה מגנטית (MRI). הערה: לאחר ההדמיה, בעלי החיים מעולם לא התאוששו והומתו בזמן הרדמה באמצעות מתן תוך ורידי של נתרן pentobarbital כדי לקבל דגימות מוח לניתוח היסטולוגי. ציר זמן של החלק הניסויי של ההליך, כולל אסטרטגיית איסוף הדגימות, ניתן לראות באיור משלים 3.</li>
</ol>

החייאה חוץ גופית לב-ריאה במודל בעלי חיים לאחר דום לב

<ol>
	<li>vander Linde, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Birth+prevalence+of+congenital+heart+disease+worldwide:+A+systematic+review+and+meta-analysis.">Birth prevalence of congenital heart disease worldwide: A systematic review and meta-analysis.</a> Journal of the American College of Cardiology. 58 (21), 2241-2247 (2011).</li><li>Claessens, N. H. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Amplitude-integrated+electroencephalography+for+early+recognition+of+brain+injury+in+neonates+with+critical+congenital+heart+disease.">Amplitude-integrated electroencephalography for early recognition of brain injury in neonates with critical congenital heart disease.</a> Journal of Pediatrics. 202, 199-205 (2018).</li><li>Aly, S. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cerebral+tissue+oxygenation+index+and+lactate+at+24+hours+postoperative+predict+survival+and+neurodevelopmental+outcome+after+neonatal+cardiac+surgery.">Cerebral tissue oxygenation index and lactate at 24 hours postoperative predict survival and neurodevelopmental outcome after neonatal cardiac surgery.</a> Congenital Heart Disease. 12 (2), 188-195 (2017).</li><li>Bouma, B. J., Mulder, B. J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Changing+landscape+of+congenital+heart+disease.">Changing landscape of congenital heart disease.</a> Circulation Research. 120 (6), 908-922 (2017).</li><li>Jungwirth, B., de Lange, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Animal+models+of+cardiopulmonary+bypass:+development,+applications,+and+impact.">Animal models of cardiopulmonary bypass: development, applications, and impact.</a> Seminars in Cardiothoracic and Vascular Anesthesia. 14 (2), 136-140 (2010).</li><li>Sarrechia, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neurocognitive+development+and+behaviour+in+school-aged+children+after+surgery+for+univentricular+or+biventricular+congenital+heart+disease.">Neurocognitive development and behaviour in school-aged children after surgery for univentricular or biventricular congenital heart disease.</a> European Journal of Cardio-Thoracic Surgery. 49 (1), 167-174 (2016).</li><li>Schlosser, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neurocognitive+functioning+in+young+adults+with+congenital+heart+disease:+insights+from+a+case-control+study.">Neurocognitive functioning in young adults with congenital heart disease: insights from a case-control study.</a> Cardiology in the Young. 32 (5), 694-701 (2022).</li><li>Miller, S. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Abnormal+brain+development+in+newborns+with+congenital+heart+disease.">Abnormal brain development in newborns with congenital heart disease.</a> The New England Journal of Medicine. 357 (19), 1928-1938 (2007).</li><li>Fang, A., Allen, K. Y., Marino, B. S., Brady, K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neurologic+outcomes+after+heart+surgery.">Neurologic outcomes after heart surgery.</a> Paediatric Anaesthesia. 29 (11), 1086-1093 (2019).</li><li>Carr, B. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inflammatory+effects+of+blood-air+interface+in+a+porcine+cardiopulmonary+bypass+model.">Inflammatory effects of blood-air interface in a porcine cardiopulmonary bypass model.</a> ASAIO Journal. 66 (1), 72-78 (2020).</li><li>Drabek, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Emergency+preservation+and+delayed+resuscitation+allows+normal+recovery+after+exsanguination+cardiac+arrest+in+rats:+A+feasibility+trial.">Emergency preservation and delayed resuscitation allows normal recovery after exsanguination cardiac arrest in rats: A feasibility trial.</a> Critical Care Medicine. 35 (2), 532-537 (2007).</li><li>Sheikh, A. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Proteomics+of+cerebral+injury+in+a+neonatal+model+of+cardiopulmonary+bypass+with+deep+hypothermic+circulatory+arrest.">Proteomics of cerebral injury in a neonatal model of cardiopulmonary bypass with deep hypothermic circulatory arrest.</a> The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 132 (4), 820-828 (2006).</li><li>Khailova, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tissue+alkaline+phosphatase+activity+and+expression+in+an+experimental+infant+swine+model+of+cardiopulmonary+bypass+with+deep+hypothermic+circulatory+arrest.">Tissue alkaline phosphatase activity and expression in an experimental infant swine model of cardiopulmonary bypass with deep hypothermic circulatory arrest.</a> Journal of Inflammation. 17, 27 (2020).</li><li>Mavroudis, C. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electroencephalographic+response+to+deep+hypothermic+circulatory+arrest+in+neonatal+swine+and+humans.">Electroencephalographic response to deep hypothermic circulatory arrest in neonatal swine and humans.</a> The Annals of Thoracic Surgery. 106 (6), 1841-1846 (2018).</li><li>Gabriel, G. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cardiovascular+development+and+congenital+heart+disease+modeling+in+the+pig.">Cardiovascular development and congenital heart disease modeling in the pig.</a> Journal of the American Heart Association. 10 (14), 021631 (2021).</li><li>Dhari, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+cardiopulmonary+bypass+on+neurogenesis+and+cortical+maturation.">Impact of cardiopulmonary bypass on neurogenesis and cortical maturation.</a> Annals of Neurology. 90 (6), 913-926 (2021).</li><li>Wittnich, C., Belanger, M. P., Wallen, W. J., Torrance, S. M., Juhasz, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Long-term+stable+normothermic+cardiopulmonary+bypass+model+in+neonatal+swine.">A Long-term stable normothermic cardiopulmonary bypass model in neonatal swine.</a> The Journal of Surgery Research. 101 (2), 176-182 (2001).</li><li>Lodge, A. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regional+blood+flow+during+pulsatile+cardiopulmonary+bypass+and+after+circulatory+arrest+in+an+infant+model.">Regional blood flow during pulsatile cardiopulmonary bypass and after circulatory arrest in an infant model.</a> The Annals of Thoracic Surgery. 63 (5), 1243-1250 (1997).</li><li>Davidson, J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Alkaline+phosphatase+treatment+of+acute+kidney+injury+in+an+infant+piglet+model+of+cardiopulmonary+bypass+with+deep+hypothermic+circulatory+arrest.">Alkaline phosphatase treatment of acute kidney injury in an infant piglet model of cardiopulmonary bypass with deep hypothermic circulatory arrest.</a> Scientific Reports. 9 (1), 14175 (2019).</li><li>Wang, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ulinastatin+protects+against+acute+kidney+injury+in+infant+piglets+model+undergoing+surgery+on+hypothermic+low-flow+cardiopulmonary+bypass.">Ulinastatin protects against acute kidney injury in infant piglets model undergoing surgery on hypothermic low-flow cardiopulmonary bypass.</a> PLoS One. 10 (12), e0144516 (2015).</li><li>Tegtmeyer, K., Brady, G., Lai, S., Hodo, R., Braner, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Videos+in+clinical+medicine:+placement+of+an+arterial+line.">Videos in clinical medicine: placement of an arterial line.</a> The New England Journal of Medicine. 354 (15), 13 (2006).</li><li>Nteliopoulos, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lung+injury+following+cardiopulmonary+bypass:+a+clinical+update.">Lung injury following cardiopulmonary bypass: a clinical update.</a> Expert Review of Cardiovascular Therapy. 20 (11), 871-880 (2022).</li><li>Jufar, A. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Renal+and+cerebral+hypoxia+and+inflammation+during+cardiopulmonary+bypass.">Renal and cerebral hypoxia and inflammation during cardiopulmonary bypass.</a> Comprehensive Physiology. 12 (1), 2799-2834 (2021).</li><li>Nollert, G., Reichart, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cardiopulmonary+bypass+and+cerebral+injury+in+adults.">Cardiopulmonary bypass and cerebral injury in adults.</a> Shock. 16 (1), 16-19 (2001).</li><li>T&#243;th, Z., Gy&#246;rimoln&#225;r, I., Abrah&#225;m, H., Hevesi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cannulation+and+cardiopulmonary+bypass+produce+selective+brain+lesions+in+pigs.">Cannulation and cardiopulmonary bypass produce selective brain lesions in pigs.</a> Asian Cardiovascular &amp; Thoracic Annals. 14 (4), 273-278 (2006).</li><li>Senra, D. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+rat+model+of+acute+lung+injury+induced+by+cardiopulmonary+bypass.">A rat model of acute lung injury induced by cardiopulmonary bypass.</a> Shock. 16 (3), 223-226 (2001).</li><li>Liu, M. D., Luo, P., Wang, Z. J., Fei, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Changes+of+serum+Tau,+GFAP,+TNF-&#945;+and+malonaldehyde+after+blast-related+traumatic+brain+injury.">Changes of serum Tau, GFAP, TNF-&#945; and malonaldehyde after blast-related traumatic brain injury.</a> Chinese Journal of Traumatology. 17 (6), 317-322 (2014).</li><li>Kim, W. G., Moon, H. J., Won, T. H., Chee, H. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rabbit+model+of+cardiopulmonary+bypass.">Rabbit model of cardiopulmonary bypass.</a> Perfusion. 14 (2), 101-105 (1999).</li><li>Mei, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Acute+adrenal+cortex+injury+during+cardiopulmonary+bypass+in+a+canine+model.">Acute adrenal cortex injury during cardiopulmonary bypass in a canine model.</a> The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 156 (2), 696-706 (2018).</li><li>Cameron, D., Tam, V., Cheng, W., Braxton, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Studies+in+the+physiology+of+cardiopulmonary+bypass+using+a+swine+model.">Studies in the physiology of cardiopulmonary bypass using a swine model.</a> Swine as Models in Biomedical Research. , 187-197 (1992).</li><li>Belanger, M., Wittnich, C., Torrance, S., Juhasz, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Model+of+normothermic+long-term+cardiopulmonary+bypass+in+swine+weighing+more+than+eighty+kilograms.">Model of normothermic long-term cardiopulmonary bypass in swine weighing more than eighty kilograms.</a> Comparative Medicine. 52 (2), 117-121 (2002).</li><li>M&#252;nch, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improved+contractility+with+tepid+modified+full+blood+cardioplegia+compared+with+cold+crystalloid+cardioplegia+in+a+piglet+model.">Improved contractility with tepid modified full blood cardioplegia compared with cold crystalloid cardioplegia in a piglet model.</a> European Journal of Cardio-Thoracic Surgery. 48 (2), 236-243 (2015).</li><li>Tirilomis, T., Paz, D., Nolte, L., Schoendube, F. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modified+aortic+cannulation+for+cardiopulmonary+bypass+in+neonatal+piglet+model.">Modified aortic cannulation for cardiopulmonary bypass in neonatal piglet model.</a> Journal of Cardiac Surgery. 23 (5), 503-504 (2008).</li></ol>

למחברים אין מה לחשוף.

מעקף לב-ריאה נפוץ במהלך ניתוחי לב למבוגרים, ילדים ויילודים. הוא מסתמך על מעגל חוץ-גופי ממונע ומחמצן קרום הפועלים יחד כדי לחמצן דם ולספק ייצוב ריאתי ולבבי. מחקרים קודמים הראו כי CPB עלול להשפיע לרעה על מערכות איברים רבות (כליות, מוחין, ריאות, לב, מערכת העיכול) הן בחולים והן בחולים בריאים לשעבר 22...

מחלת לב מולדת (CHD) היא המום המולד השכיח ביותר, עם כמיליון לידות המושפעות ברחבי העולם בשנה1. למרות שההתקדמות המודרנית בניתוחי לב-חזה (CTS) ובטיפול נמרץ שיפרה את שיעורי התמותה, תחלואה נלווית נותרה נפוצה ביותר 2,3,4,5. הפרעות נוירו-התפתחותיות, כולל ליקויים קוגניטיביים ומוטוריים וכן לקויות למידה, מדווחים בכ-25%-50% מחולים אלהבגילאי 6,7,8. ניתוחים בימים הראשונים לחיים, במיוחד אלה הדורשים דום דם ולב (CA), הוכחו כמגבירים תחלואה9. שינויים המודינמיים במהלך הניתוח עשויים להיות בעלי השפעה חשובה על המוח הפגיע המתפתח של היילוד. מודלים ניסיוניים חיוניים כדי להבין טוב יותר את המקור של חריגות אלה ולחקור אסטרטגיות neuroprotective כדי לשפר את הפרוגנוזות של חולים אלה.
השימוש במודלים של בעלי חיים לחקר אוכלוסייה זו תועד באופן נרחב 5,10,11,12,13,14. יש לציין כי חזירונים מציעים אפשרות מצוינת, בהתחשב בקירוב קרוב באנטומיה של הלב (איור 1), בגנום ובפיזיולוגיה, כמו גם בגודלם הגדול יחסית בהשוואה למודלים אחרים של חיות15 (איור 2). השימוש במודלים של חזרזיר כדי לחקור את ההשפעות של מעקף לב ריאה (CPB) ו- CA תואר בעבר. מודלים ניסיוניים אלה של בעלי חיים שימושיים לחקר שינויים המודינמיים וסיבוכי איברי קצה הקשורים 14,16,17,18,19,20. מודלים אלה פותחו כדי לאפשר לחוקרים לחקור תנאים אנושיים בסביבה מבוקרת, עם גמישות למגוון תנאי ניסוי. רוב המחקרים מדווחים על שימוש בקנולציה מרכזית, טכניקה הדורשת מיומנויות כירורגיות מתקדמות, דורשת ניצול משאבים גבוה יותר ומקשה על הבטחת הישרדות לטווח ארוך. למרות שמחקרים קודמים תיעדו את השימוש בחזירונים בחקר CPB 12,15, מעטים הציעו את טכניקת הקנולציה ההיקפית.
טכניקת קנולציה היקפית חדשה זו קלה יותר, אגרסיבית פחות וישימה יותר בהשוואה למחקרים אחרים שפורסמו19. יתר על כן, אימות טכניקה זו בתינוקות ובבעלי חיים קטנים הוא חדשני ויש לשקול אותו לשימוש על ידי כל החוקרים המעוניינים להשתמש במודל בעלי חיים כדי לחקור CHD ותחלואה נלווית אליו. הוא מתאים במיוחד לאנשים עם גישה למעבדה המצוידת באספקה, משאבים וכוח אדם המנוסים בביצוע ניסויים במודלים של בעלי חיים.
לסיכום, המטרה העיקרית של מחקר זה היא לתאר ולאמת מודל חזרזיר בילודים של CPB עם CA. מטרת הפרוטוקול היא לחקור נזק מוחי חמור וסיבוכים אפשריים אחרים של ניתוח CPB בסביבה מבוקרת עם תנאי ניסוי משתנים. שיטה זו מספקת מודל הניתן להכללה, אמין ואיכותי, אשר יכול לשמש למגוון רחב של פרוטוקולים ניסיוניים.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>1.5% sevofluorane</td>
			<td>Zoetis</td>
			<td>20070289</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2.5 mm endotracheal tube</td>
			<td>Henry Schein</td>
			<td>988-1782</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3 Fr catheter for peripheral arterial access</td>
			<td>Prodimed</td>
			<td>3872.1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4 Fr catheter for peripheral venous access</td>
			<td>Prodimed</td>
			<td>3872.13</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>6 French ECMO pediatric arterial cannula&#160;</td>
			<td>Medtronic&#160;</td>
			<td>77206</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>8 French ECMO pediatric venous cannula&#160;</td>
			<td>Medtronic&#160;</td>
			<td>68112</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adrenaline</td>
			<td>B Braun</td>
			<td>469801-1119</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adson forceps</td>
			<td>Allgaier instruments</td>
			<td>08-030-130</td>
			<td>Any brand may be substituted</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BP cuff&#160;</td>
			<td>Mindray</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Buprenorfine (0.01 mg/kg)</td>
			<td>Richter Pharma</td>
			<td>#9004114000537</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Calcium gluconate (2.25 mmol/10 mL)</td>
			<td>B Braun</td>
			<td>570-12606194-1119</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dexmedetomidine (0.5-2.0 &#181;g/kg/min)</td>
			<td>Orion farma</td>
			<td>GTN 064321000017253</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dolethol</td>
			<td>vetoquinol</td>
			<td>#3605870004904</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dopamine</td>
			<td>hikma</td>
			<td>A044098010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fentanyl (25-200 &#181;g/kg/min)</td>
			<td>Kern Pharma</td>
			<td>756650.2H</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fresh donor pig blood Type O</td>
			<td>Any&#160;</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heat Exchanger</td>
			<td>Maquet Gmbh &#38; Co</td>
			<td>MCP70107.2130</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heparin (1350 UI)</td>
			<td>ROVI</td>
			<td>641641.1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Irwin retractor</td>
			<td>Aesculap</td>
			<td>BV104R</td>
			<td>Any brand may be substituted</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ketamine (20 mg/kg)</td>
			<td>Richter Pharma</td>
			<td>#9004114000452</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lubricant</td>
			<td>Any orotracheal lubricant</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Midazolam (0.3 mg/kg)</td>
			<td>Serra Pamies</td>
			<td>619627.4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mosquito forceps</td>
			<td>Aesculap</td>
			<td>BH109R</td>
			<td>Any brand may be substituted</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Needle forceps</td>
			<td>Aesculap</td>
			<td>BM016R</td>
			<td>Any brand may be substituted</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Normal&#160;saline (0.9%)</td>
			<td>B Braun Fisiovet</td>
			<td>5/469827/0610</td>
			<td>Any brand may be substituted</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plastic clamps for tubing</td>
			<td>Achim Schulz-Lauterbach</td>
			<td>DBGM</td>
			<td>Any brand may be substituted</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium chloride (9 mEq)</td>
			<td>B Braun</td>
			<td>3545156</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Propofol (0.5 mg/kg)</td>
			<td>Zoetis</td>
			<td>579742.7</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Quadrox Membrane Oxygenator&#160;</td>
			<td>Maquet Gmbh &#38; Co</td>
			<td>BE-HMOSD 300000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rectal thermometer</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RotaFlow Console ECMO system&#160;</td>
			<td>Maquet Gmbh &#38; Co</td>
			<td>MCP00703177</td>
			<td>Neonatal ECMO System</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scalpel</td>
			<td>Aesculap</td>
			<td>BB074R</td>
			<td>Any brand may be substituted</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium bicarbonate (1 M)</td>
			<td>Fresenius Kabi</td>
			<td>634477.4 OH</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical scissors</td>
			<td>Talmed Inox</td>
			<td>112</td>
			<td>Any brand may be substituted</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Suture (3/0 poly absorbable)</td>
			<td>B Braun Novosyn (R)</td>
			<td>0068030N1</td>
			<td>Any brand may be substituted</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

pediatric animal model of extracorporeal cardiopulmonary resuscitation after prolonged circulatory arrest

מחלת לב מולדת (CHD) היא המום המולד השכיח ביותר, עם כמיליון לידות המושפעות ברחבי העולם בשנה. חקירה מקיפה של מחלה זו דורשת מודלים מתאימים ומתוקפים של בעלי חיים. חזירונים משמשים בדרך כלל למחקר תרגומי בשל האנטומיה והפיזיולוגיה המקבילות שלהם. עבודה זו נועדה לתאר ולאמת מודל חזרזיר בילוד של מעקף לב-ריאה (CPB) עם דום דם ודום לב (CA) ככלי לחקר נזק מוחי חמור וסיבוכים אחרים של ניתוחי לב. בנוסף להכללת רשימת חומרים, עבודה זו מספקת מפת דרכים לחוקרים אחרים לתכנן ולבצע פרוטוקול זה. לאחר שמתרגלים מנוסים ביצעו מספר ניסויים, התוצאות המייצגות של המודל הראו שיעור הצלחה של 92%, עם כישלונות המיוחסים לגודל חזרזיר קטן ואנטומיה של כלי דם משתנה. יתר על כן, המודל איפשר למתרגלים לבחור מתוך מגוון רחב של תנאי ניסוי, כולל זמנים משתנים ב- CA, שינויי טמפרטורה והתערבויות פרמקולוגיות. לסיכום, שיטה זו משתמשת בחומרים הזמינים ברוב בתי החולים, היא אמינה וניתנת לשחזור, וניתן להשתמש בה באופן נרחב כדי לשפר את המחקר התרגומי בילדים שעברו ניתוחי לב.

Congenital heart disease (CHD) is the most prevalent congenital malformation, with about one million births impacted&#160;worldwide per year1. Though modern advances in cardiothoracic surgery (CTS) and intensive care treatment have improved mortality rates, comorbidities remain extremely common2,3,4,5. Neurodevelopmental abnormalities, including cognitive and motor impairments as well as learning disabilities, are reported in around 25%-50% of these patients6,7,8. Surgery during the first days of life, especially those that require circulatory and cardiac arrest (CA), has been demonstrated to increase morbidity9. Hemodynamic alterations during surgery may have an important effect on the vulnerable developing newborn brain. Experimental models are essential to better understand the origin of these abnormalities and investigate neuroprotective strategies to improve the prognoses of these patients.
The use of animal models to study this population has been widely documented5,10,11,12,13,14. Notably, piglets offer an excellent option, given close approximations in cardiac anatomy (Figure 1), genome, and physiology, as well as their relatively larger size in comparison to other animal models15 (Figure 2). The use of piglet models to study the effects of both cardiopulmonary bypass (CPB) and CA has been previously described. These experimental animal models are useful for studying hemodynamic changes and associated end-tissue organ complications14,16,17,18,19,20. These models were developed to allow researchers to study human conditions in a controlled setting, with flexibility for a variety of experimental conditions. Most studies report the use of central cannulation, a technique that demands advanced surgical skills, requires higher resource utilization, and makes it difficult to ensure long-term survival. Though previous studies have documented the use of piglets in studying CPB12,15, few have proposed the peripheral cannulation technique.
This new peripheral cannulation technique is easier, less aggressive, and more feasible when compared to other published studies19. Moreover, validating this technique in newborns and small animals is novel and should be considered for use by all researchers interested in using an animal model to study CHD and its associated comorbidities. It is particularly appropriate for individuals with access to a laboratory equipped with supplies, resources, and personnel experienced in conducting animal model experiments.
In summary, the main aim of this study is to describe and validate a neonatal piglet model of CPB with CA. The protocol aims to study severe brain damage and other possible complications of CPB surgery in a controlled setting with varying experimental conditions. This method provides a model that is generalizable, reliable, and of high quality, which can be used for a wide variety of experimental protocols.

מחבר זרקור: הדמיית ניתוחי לב בילדים באמצעות מודל חזרזיר ילודים

מודל בעלי חיים ילדים של החייאה חוץ-גופית לב-ריאה לאחר דום דם ממושך

Mortality rates for children with congenital heart defects have improved significantly in recent years given improvements in cardiac surgery. However, comorbidities remain extremely common, and that's the goal of our lab. We aim to investigate these comorbidities, uncover underlying causes, and develop preventative measures.Right now, we are studying neuro abnormalities that develop after cardiac surgery. This protocol offers a feasible and reproducible animal model of simulating pediatric cardiac surgery. So with that, researchers can use it as a base to test many different experimental conditions and a wide variety of other hypotheses.The peripheral cannulation technique for porcine cardiopulmonary bypass in our model is both practical and cost effective. Furthermore, it does allow a more reliable way to assess postoperative outcomes than the traditional central cannulation technique. The flexibility of our model encourages future work in congenital heart disease and comorbidity studies.For example, our lab is currently planning to expand this model to study real-time monitoring of cerebral parameters such as oxygenation status and cerebral blood flow.

במהלך תקופה של 6 חודשים, הפרוטוקול המלא בוצע 12 פעמים על ידי צוות בין-תחומי של רופאי טיפול נמרץ ילדים, קרדיולוגים ילדים, וטרינרים וטכנאים (תרשים משלים 2 ותרשים משלים 3).
איור 1 ואיור 2 מדגימים את האנטומיה הצפויה של החיות שבהן משת...

Watch this Scientific Journal Video about Author Spotlight: Simulating Pediatric Cardiac Surgery Using a Neonatal Piglet Model at JoVE.com

פרוטוקול זה מתאר מודל חזירי בילוד של מעקף לב-ריאה (CPB), עם דום דם ודום לב ככלי לחקר נזק מוחי חמור וסיבוכים אחרים משניים ל-CPB.

Congenital heart disease (CHD) is the most prevalent congenital malformation, with about one million births impacted worldwide per year. Comprehensive ...

שיעורי התמותה של ילדים עם מומי לב מולדים השתפרו משמעותית בשנים האחרונות לאור השיפור בניתוחי לב. עם זאת, תחלואה נלווית נותרה נפוצה ביותר, וזו המטרה של המעבדה שלנו. אנו שואפים לחקור תחלואה נלווית זו, לחשוף את הגורמים הבסיסיים ולפתח אמצעי מניעה.כרגע, אנו חוקרים הפרעות נוירו המתפתחות לאחר ניתוח לב. פרוטוקול זה מציע מודל אפשרי וניתן לשחזור של בעלי חיים המדמים ניתוחי לב בילדים. כך שחוקרים יכולים להשתמש בו כבסיס לבדיקת תנאי ניסוי רבים ושונים ומגוון רחב של השערות אחרות.טכניקת הקנולציה ההיקפית למעקף לב-ריאה חזירית במודל שלנו היא מעשית וחסכונית כאחד. יתר על כן, היא מאפשרת דרך אמינה יותר להעריך תוצאות לאחר הניתוח מאשר טכניקת הקנולציה המרכזית המסורתית. הגמישות של המודל שלנו מעודדת עבודה עתידית במחקרי מחלות לב מולדות ותחלואה נלווית.לדוגמה, המעבדה שלנו מתכננת כעת להרחיב את המודל הזה כדי לחקור ניטור בזמן אמת של פרמטרים מוחיים כגון מצב חמצון וזרימת דם מוחית.

pediatric-animal-model-extracorporeal-cardiopulmonary-resuscitation

Research

JoVE Journal

Medicine

Pediatric Animal Model of Extracorporeal Cardiopulmonary Resuscitation After Prolonged Circulatory Arrest

549 Views.  Sant Joan de Déu Research Institute. שיעורי התמותה של ילדים עם מומי לב מולדים השתפרו משמעותית בשנים האחרונות לאור השיפור בניתוחי לב. עם זאת, תחלואה נלווית נותרה נפוצה ביותר, וזו המטרה של המעבדה שלנו. אנו שואפים לחקור תחלואה נלווית זו, לחשוף את הגורמים הבסיסיים ולפתח אמצעי מניעה.כרגע, אנו חוקרים הפרעות נויר?...

Video: מחבר זרקור: הדמיית ניתוחי לב בילדים באמצעות מודל חזרזיר ילודים

Congenital heart disease (CHD) is the most prevalent congenital malformation, with about one million births impacted worldwide per year. Comprehensive investigation of this disease requires appropriate and validated animal models. Piglets are commonly used for translational research due to their analogous anatomy and physiology. This work aimed to describe and validate a neonatal piglet model of cardiopulmonary bypass (CPB) with circulatory and cardiac arrest (CA) as a tool for studying severe brain damage and other complications of cardiac surgery. In addition to including a list of materials, this work provides a roadmap for other investigators to plan and execute this protocol. After experienced practitioners performed several trials, the representative results of the model demonstrated a 92% success rate, with failures attributed to small piglet size and variant vessel anatomy. Furthermore, the model allowed practitioners to select from a wide variety of experimental conditions, including varying times in CA, temperature alterations, and pharmacologic interventions. In summary, this method uses materials readily available in most hospital settings, is reliable and reproducible, and can be widely employed to enhance translational research in children undergoing heart surgery.

This protocol describes a neonatal porcine model of cardiopulmonary bypass (CPB), with circulatory and cardiac arrest as a tool for studying severe brain damage and other complications secondary to CPB.

Cardiopulmonary Bypass (CPB) Circuit Setup for Cardiac Arrest and Resuscitation in Pediatric Animal Model

To begin, place the four-to-six-days-old anesthetized piglet in the dorsal recumbent position. After performing orotracheal intubation using a cuffed tube, auscultate the lung bases to confirm appropriate endotracheal tube placement. Set up mechanical ventilation and continuously monitor the depth of anesthesia during surgery through heart rate, blood pressure, and oxygen saturation.Adjust ventilatory and sedation parameters as required. Then insert a 3 French catheter in the femoral artery, followed by a 4 French catheter in the vein. Next, initiate the cardiopulmonary bypass, or CPB, circuit set up by shortening the CPB tubing while maintaining enough distance between the animal and the machine.Create a tubing bridge to connect the membrane oxygenator outflow and pump inflow. Once all the connection points are sealed, sweep the circuit with 300 microliters of heparin saline solution and 300 milliliters of fresh donor pig blood, followed by sodium bicarbonate, heparin, and calcium gluconate. Once the CPB circuit is ready, expose the left internal jugular vein, and insert the needle catheter into it.Similarly, expose the right carotid artery to prepare for cannulation. Once a blood flash is visible, carefully insert a guide wire into the vessel. Thread a dilator over the wire and into the vessel.Then remove the dilator. Slowly thread an 8 French venous cannula approximately four centimeters into the vessel, and remove the wire, ensuring the cannula remains in place. Then place a 6 French pediatric arterial cannula into the right carotid artery as previously demonstrated with dilation.Finally, administer an intravenous heparin bolus through the newly placed arterial cannula. After achieving access, use 3-0 absorbable sutures to fix both cannulas to the animal, and tape to prevent inadvertent removal. Connect the cannulas to the CPB circuit, ensuring heparin saline is added to the connection points to prevent air in the circuit.Set the initial flow to 80 to 85 milliliters per kilogram per minute. To induce cardiac arrest, administer nine milliequivalents of potassium chloride. Once the heart is stopped, isolate the animal from the circuit.Then maintain the CPB circuit flow to circulate at 1, 500 RPM. After achieving appropriate cardiac arrest conditions, begin extracorporeal cardiopulmonary resuscitation by reconnecting the piglet to the CPB circuit. Administer three milliliters of calcium gluconate and six milliliters of sodium bicarbonate through peripheral arterial access, adding doses as necessary.The vessel cannulation and CPB with cardiac arrest achieved a 92%success rate in the experiments. MRIs demonstrated clear signs of early brain damage in the CPB with cardiac arrest animals compared to control. The acute diffusion tensor imaging modality better identified the signs of infarction than other conventional MRI sequences.