ブタモデルにおけるex-situ心臓灌流中の冠動脈造影

要約

冠動脈疾患のスクリーニングは、基準が拡張されたドナー心臓の調達を増やす可能性があります。 ex-situ 心臓灌流中に再現性のある冠動脈造影を実施するためのプロトコルは、本明細書においてブタモデルに記載されている。

要約

心臓移植は、進行性心不全のゴールドスタンダード治療です。現在の臓器不足により、拡張基準ドナー(ECD)の調達が増加しています。冠動脈造影は、冠動脈疾患のリスクがあるECDでは推奨されますが、体系的には行われていません。したがって、これらの心臓は移植を拒否されるか、冠状動脈疾患のスクリーニングなしで調達されます。常温 性ex-situ 心臓灌流(NESP)中の冠動脈造影は、ECDの調達率を高め、ECDに冠動脈造影がない場合に一次移植片の失敗のリスクを減らすための興味深いアプローチになる可能性があります。現在のプロトコルは、NESP 中の冠動脈造影に最適なイメージング ビューとともに、材料の詳細を提供することを目的としています。再現可能な血管造影図が観察され、1つは右冠状動脈に捧げられ、1つは左前下行動脈に捧げられ、2つは回旋動脈に捧げられ、スパイダービューは1つでした。冠動脈造影の2時間後、最終的な中央値は1.10 mmol / L(0.61-1.75 mmol / L)で、すべての手順で継続的な乳酸抽出が観察され、心筋の生存率と一致しました。.単離された灌流された心臓の ex-situ イメージングに使用された造影剤の量の中央値は48 mL(38-108 mL)でした。このプロトコルは、冠動脈イメージングで再現性があり、NESP中の心筋生存率を損なうことはありませんでした。

概要

心臓移植は、進行性心不全のゴールドスタンダード治療法です^1,2。しかし、この治療法は現在の臓器不足によって制限されており、冠動脈疾患 (CAD) にさらされる頻度が高い拡張基準ドナー (ECD) の割り当ての増加につながっています。冠動脈造影は、ドナーの年齢が 55 歳または 45 歳を超え、2 つの心血管リスク要因がある場合、CAD に関連する一次移植片失敗のリスクを防ぐためにフランスで推奨されています³。冠動脈造影は移植片を受け入れる可能性を9%増加させますが、この手順はフランスでは症例の33%でしか行われていません⁴。したがって、CADのリスクがあるECDの心臓は、移植を拒否されるか、冠状動脈疾患のスクリーニングなしで調達されます。

Organ Care System(OCS)は、Normothermic Ex-situ心臓灌流(NESP)のための唯一の臨床的に利用可能な機械灌流(MP)です。この技術により、ドナーの心臓に温かく酸素化された血液を灌流することにより、移植前の保存期間を延長することができます。NESP期間中は、乳酸プロファイル⁵をモニタリングすることにより、継続的な代謝評価が行われます。NESPの有効性と安全性は、最近のメタアナリシス^6,7,8を含むいくつかの研究によって現在実証されています。NESP 中に冠動脈造影を行うことは、CAD のリスクがある ECD から心臓を移植する確率を高めるために大きな関心事となるでしょう。

以前に発表されたex-situ冠動脈造影^9,10,11の経験は、灌流モジュール内の心臓の位置が反転しているため、従来のビューは適切ではないことを示唆しています。また、X線で見えるOCS成分は、画像所見を損なう可能性があります。最後に、孤立した心臓灌流中の心筋に対する造影剤の毒性は依然として疑問です。本レポートは、NESP 中に冠動脈造影を実施するための安全で再現性のあるアプローチを提供することを目的としています。

プロトコル

すべての豚は、全米医学研究会が策定した「実験動物ケアの原則」と、実験動物資源研究所が作成し、国立衛生研究所が発行した「実験動物のケアと使用に関するガイド」(第8版、12910)に準拠して人道的なケアを受けました。National Academies Press、ワシントンD.C.、2011年)。この研究デザインは、科学目的での動物の使用についてフランス研究省によって承認されました (プロトコル APAFiS#23716-2020012112432923v1)。本研究では、8頭の大型白雄豚(60 kg、6か月)を使用しました。動物は手術前の1週間、同族体を室温で昼夜の光交代で飼育しました。食料と水は自由に手に入りました。この研究に使用した試薬と機器は、 材料表に記載されています。

1.動物の調理

1. チレタミンとゾラゼパム(2 mg / kg)の筋肉内注射で動物を前投薬します。.
2. プロポフォール (3 mg/kg) の静脈内注射による完全麻酔。
3. 100%_FiO2を用いたマスク換気後、大型動物専用の喉頭鏡を用いて7.5mmプローブによる口腔気管挿管術を行います。
4. 2%イソフルランの吸入、スフェンタニルの持続注入(10μg / kg / h)、およびシサトラクリウムの断続的な注射(0.3 mg / kg、30分ごとに)により全身麻酔を維持します。.
5. 経胸壁心エコー図を実施して、心臓の ex-situ 灌流を禁忌とする可能性のある心疾患を探します。著しい大動脈弁逆流は、冠状動脈の流れが損なわれるため、ランゲンドルフモードでの効率的なNESPを可能にしません。逆行性大動脈流は、この状態では主に左心室に行きます。
   注:重大な大動脈弁逆流を含む心臓の異常を呈する動物は、プロトコルから除外する必要があります(除外された動物の麻酔は、動物施設への移送を可能にするために停止されます)。

2. 心臓の回収

1. 胸骨正中線切開術を行います。メス(No.23)を使って皮膚を開きます。単極性焼灼器を使用して皮下組織を開きます。半月式胸骨のこぎりを使用して胸骨を開き、メイヨーハサミを使用して胸骨切開術を完了します。
   1. 胸腺を解剖して開き、メッツェンバウムはさみで心膜を露出させて、単極性焼灼の電界によって引き起こされる心室細動を回避します。
2. ヘパリン(300 IU / kg)を右心房に直接注入します。.
3. 右心房と大動脈基部に4/0ポリプロピレン縫合糸を使用して巾着縫合を行い、カニューレ挿入の準備をします。
4. 大動脈を主肺動脈から慎重に取り外して、大動脈のクランプに備えます。
5. 上大静脈と下大静脈を手術ループで制御します。
6. ヘパリン投与の3分後に、9フレンチの順行性の長いカニューレを大動脈根に導入します。.
7. 心臓麻痺ラインをパージして大動脈カニューレに接続し、採血前に心臓麻痺ラインをクランプします。
   注:採血は大幅な体積減少をもたらし、上行大動脈の適切なカニューレ挿入を損なう可能性があります。そのため、採血前に行う方が簡単です。
8. 32フレンチ2段静脈カニューレで右心房をカニューレします。
9. 以前にヘパリン化した滅菌バッグ(10,000 IU)を右心房カニューレに接続し、1500mLの血液を採取します。.
   注:採取した血液は、別のオペレーターが白血球フィルターを使用して白核細胞を枯渇させ、機械の灌流回路に直接挿入します。
10. 大動脈をクランプし、1000 mLの冷たい(4°C)心臓麻痺溶液を注入します(表1)。
11. 上大静脈と下大静脈を手術用ループで固定します。
12. 機械的な換気を停止します。下大静脈と左上肺静脈を開いて、心臓を降ろします。冷たい生理食塩水を心膜に入れます。
13. 大動脈カニューレと静脈カニューレを取り外します。左奇静脈、2つの大静脈、遠位上行大動脈、肺動脈幹、および4つの肺静脈を切片にして心臓を造形します。
    注:左奇静脈はブタの解剖学的構造に特異的です。この静脈は直接冠状静脈洞に通じています。左奇静脈は、心臓を採取する前に2つの結紮糸の間を横断する必要があります。

3. NESPの心臓の準備

1. 心臓を4°Cの生理食塩水に入れます。
2. 大動脈弁を調査して正常な凝固を確認し、4-0ポリプロピレン縫合糸を使用して卵円孔開存している場合は閉じます。
3. 大動脈と肺動脈の間の分離を完了します。
4. 上行大動脈の遠位部分の周りに4つの誓約縫合糸(4/0ポリプロピレン)を配置します。
5. 適切な大動脈カニューレを挿入し、ホースクランプで固定します。大動脈カニューレには、3/4インチ、7/8インチ、1インチ、5/4インチの4つのサイズがあります。
6. 30 Fr肺動脈カニューレを挿入し、4/0財布紐縫合糸で固定します。
7. 20フレンチの心臓内サンプを僧帽弁開口部に通して、左心室を通気します。

4. Normothermic ex-situ心臓灌流

注:心臓麻痺溶液、プライミング溶液、エピネフリン、およびアデノシン注入の詳細な組成を 表1に示します。.

1. 採取した血液(1500 mL)で機械灌流(MP)をプライミングし、プライミング溶液(500 mL)を加えます。
2. メンブレン型人工肺で酸素を供給、ヒータークーラーで血液を34°Cまで温めます。
3. 大動脈の上の大動脈線に圧力プローブを置きます。
4. 肺動脈カニューレの周囲に流量計を配置します。
   注:エピネフリン(0.5 mL / h)の連続注入は、大動脈線への接続後に開始されます。.アデノシン注入は、平均大動脈圧を 65 mmHg から 80 mmHg に維持するように調整されます。
5. ポンプ速度を上げて、2500 mL/minの流量に到達します。
6. 血液ガス分析、イオノグラム、および乳酸レベルのための初期血液サンプルを採取します。必要に応じて、カリウム、カルシウム、血糖、pHを調整します。
   注:これらの手順はすべて、心臓の回収と同時に実行されます。
7. 心臓をMPに配置する前に、ポンプの流量を1000 mL / minに減らし、大動脈線と静脈線の間のシャントを取り外します。.
8. 大動脈の空気を抜いて、大動脈カニューレを大動脈線に接続します。
9. 最適なNESPのために心臓を配置します(製造元の指示に従ってください)。後下心室壁はオペレーターの前にあり、肺動脈カニューレは大動脈カニューレの後ろに配置されます。
10. 心臓が温まるまでやさしい心臓マッサージを行います。
11. 心室細動の場合に20Jショックを与えます。
12. 外部ペースメーカーを使用して、心臓のペースを毎分80回で調整します。
13. ポンプの流量をゆっくりと増やし、大動脈圧65mmHgに到達します。
14. 下大静脈を4/0ポリプロピレンランニング縫合糸で閉じます。
15. 肺動脈カニューレをパージして静脈ラインに接続し、冠状動脈の流れを継続的に評価します。
    注:冠状動脈の流れは650mL / minから850mL / minの間である必要があります。平均大動脈圧は70 mL / minから85 mmHgの間に維持する必要があります。.血液ガスとイオノグラムを1時間ごとに評価し、30分ごとに乳酸を評価します。静脈乳酸が動脈乳酸よりも高い場合、最初のステップは、イオノグラムの正常性を確認し、生化学的異常を修正することです。圧力と冠状動脈の流れが少ない場合は、ポンプ速度を上げます。圧力が高く、冠状動脈の流れが少ない場合は、アデノシンを増やして冠動脈を血管拡張します。大動脈圧が70 mmHg未満の場合は、アデノシン注入を停止します。

5. NESP中の冠動脈造影

1. 実験セットアップ
   メモ: セットアップを 図 1 に示します。
   1. マシン灌流(MP)システムに十分なスペースがあることを確認してください。
   2. プラットフォームを使用してMPを約25cm持ち上げます。MPを初期位置から左に90°回転させます。
2. 冠動脈造影を行います(図2)。
   1. 5フレンチイントロデューサーと5フレンチジャドキンス右3.5冠動脈造影カテーテルを血清で洗い流します。
   2. MPのバルブ付きオリフィスに5フレンチイントロデューサーを挿入します。
      注:イントロデューサーの遠位部分は、大動脈のすぐ上に配置する必要があります。
   3. ガイドワイヤーを冠動脈造影カテーテルに遠位開口部まで進めます。カテーテルとガイドワイヤーを大動脈基部までイントロデューサーに挿入します。
   4. 次のビューを使用して、右冠状動脈 (RCA) のカテーテル挿入を行います: RAO 35/ CAU 44 または RAO 135/ CAU 62。 表 2 で説明されているビューを使用して、RCA ネットワークのイメージをキャプチャします。
   5. 次のビューで左冠状動脈のカテーテル挿入を行います:RAO 135 / CAU 62。 表2に示すビューを使用して、左冠状動脈ネットワークの画像をキャプチャします。
   6. 冠動脈造影カテーテルとイントロデューサーを取り外します。
      注:100 mLを超えないように約50 mLのイオメロールを使用してください。.

結果

概説されたプロトコルは、臨床現場での再現性を容易にするために設計されました。Normothermic Ex-situ Heart Perfusion(NESP)の利用可能なモジュールには最小限の変更が加えられました。唯一の調整は、モジュールを体外生命維持ポンプ、酸素供給器、および機械灌流(MP)を置き換えるためのヒータークーラーユニットに接続するために行われました。

ディスカッション

この研究では、初めて、孤立した鼓動する心臓の冠動脈造影のプロトコルについて説明します 心筋代謝の生存能力を損なうことなく Normothermic Ex-situ Heart Perfusion (NESP)。ビューは再現性があり、冠状動脈ネットワークの包括的な解剖学的分析が可能になりました。必要な造影剤の量は約50 mLで、100 mLを超えることはめったにありませんでした。これに対し、 in...

資料

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