Angiografia coronária durante perfusão cardíaca ex-situ em modelo suíno

Resumo

O rastreamento da doença arterial coronariana pode aumentar a captação de corações de doadores com critérios estendidos. Um protocolo para a realização de angiografia coronariana reprodutível durante a perfusão cardíaca ex-situ é descrito aqui em um modelo suíno.

Resumo

O transplante cardíaco é o tratamento padrão-ouro para insuficiência cardíaca avançada. A aquisição de doadores de critérios estendidos (ECD) aumenta devido à atual escassez de órgãos. A angiografia coronária é recomendada na DCE com risco de doença arterial coronariana, mas não é realizada sistematicamente. Esses corações são, portanto, recusados para transplante ou obtidos sem triagem para doença arterial coronariana. A angiografia coronária durante a perfusão cardíaca ex-situ normotérmica (NESP) pode ser uma abordagem interessante para aumentar a taxa de aquisição de DCE e reduzir o risco de falha primária do enxerto na ausência de angiografia coronária na DCE. O presente protocolo visa fornecer detalhes do material, juntamente com visualizações de imagem ideais para angiografia coronariana durante o NESP. Foram observadas incidências angiográficas reprodutíveis, incluindo uma dedicada à artéria coronária direita, duas para a artéria descendente anterior, duas para a artéria circunflexa e uma visão em aranha. A extração contínua de lactato foi observada em todos os procedimentos com uma concentração mediana final de 1,10 mmol/L (0,61-1,75 mmol/L) duas horas após a cineangiocoronariografia, compatível com a viabilidade miocárdica. O volume médio do agente de contraste usado para imagens ex-situ do coração perfundido isolado foi de 48 mL (38-108 mL). Esse protocolo foi reprodutível para imagem da artéria coronária e não prejudicou a viabilidade miocárdica durante a PENE.

Introdução

O transplante cardíaco é a terapia padrão-ouro para insuficiência cardíaca avançada ^1,2. No entanto, esse tratamento é limitado pela atual escassez de órgãos, levando ao aumento da alocação de doadores de critérios estendidos (ECD), que são mais frequentemente expostos à doença arterial coronariana (DAC). A angiografia coronariana é recomendada na França para prevenir o risco de falência primária do enxerto relacionada à DAC se a idade do doador for superior a 55 anos ou 45 anos com dois fatores de risco cardiovascular³. Embora a angiografia coronariana aumente em 9% as chances de aceitação do enxerto, esse procedimento é realizado em apenas 33% dos casos na França⁴. Corações de DCE em risco para DAC são, portanto, recusados para transplante ou obtidos sem rastreamento para doença arterial coronariana.

O Organ Care System (OCS) é a única perfusão de máquina (MP) clinicamente disponível para perfusão cardíaca ex-situ normotérmica (NESP). Essa tecnologia permite uma preservação mais longa antes do transplante, perfundindo o coração do doador com sangue quente e oxigenado. A avaliação metabólica contínua é realizada durante o NESP por meio do monitoramento do perfil de lactato⁵. A eficácia e a segurança do NESP são agora demonstradas por vários estudos, incluindo uma meta-análise recente ^6,7,8. A realização de angiografia coronariana durante o NESP seria de grande interesse para aumentar a probabilidade de transplante de corações de ECDs com risco de DAC.

Experiências publicadas anteriormente de angiografia coronária ex-situ ^9,10,11 sugerem que as incidências convencionais não são adequadas devido à posição invertida do coração no módulo de perfusão. Além disso, os componentes do OCS visíveis nas radiografias podem prejudicar os achados de imagem. Por fim, a toxicidade dos agentes de contraste no miocárdio durante a perfusão cardíaca isolada permanece questionável. O presente relato tem como objetivo fornecer uma abordagem segura e reprodutível para a realização de angiografia coronariana durante a NESP.

Protocolo

Todos os suínos receberam cuidados humanos em conformidade com os 'Princípios de Cuidados com Animais de Laboratório' formulados pela Sociedade Nacional de Pesquisa Médica e o 'Guia para o Cuidado e Uso de Animais de Laboratório' preparado pelo Instituto de Recursos de Animais de Laboratório e publicado pelos Institutos Nacionais de Saúde (Oitava Edição, 12910. National Academies Press, Washington, D.C., 2011). Este desenho de estudo foi aprovado pelo Ministério da Pesquisa da França para o uso de animais para fins científicos (protocolo APAFiS#23716-2020012112432923v1). Oito porcos machos grandes (60 kg, 6 meses) foram usados para o presente estudo. Os animais foram alojados por uma semana antes da cirurgia com congêneres em temperatura ambiente com um turno de luz dia-noite. Comida e água estavam disponíveis gratuitamente. Os reagentes e equipamentos utilizados para este estudo estão listados na Tabela de Materiais.

1. Preparação animal

1. Pré-medicar os animais com uma injeção intramuscular de Tiletamina e Zolazepam (2 mg/kg).
2. Anestesia completa com injeção intravenosa de propofol (3 mg/kg).
3. Após ventilação com máscara com FiO₂ 100%, realizar intubação orotraqueal com sonda de 7,5 mm utilizando laringoscópio dedicado a animais de grande porte.
4. Manter anestesia geral por inalação de isoflurano a 2%, infusão contínua de sufentanil (10 μg/kg/h) e injeções intermitentes de cisatracúrio (0,3 mg/kg a cada 30 min).
5. Realize um ecocardiograma transtorácico para procurar qualquer doença cardíaca que possa contra-indicar a perfusão ex-situ do coração. A regurgitação aórtica significativa não permite a PENE eficiente no modo de Langendorff, pois o fluxo coronariano estará comprometido. O fluxo aórtico retrógrado irá principalmente para o ventrículo esquerdo nesta condição.
   NOTA: Animais que apresentem anormalidades cardíacas, incluindo regurgitação aórtica significativa, devem ser excluídos do protocolo (a anestesia é interrompida para animais excluídos para permitir a transferência para o biotério).

2. Recuperação do coração

1. Realize uma esternotomia na linha média. Use um bisturi (nº 23) para abrir a pele. Abra os tecidos subcutâneos usando um cautério monopolar. Abra o esterno usando uma serra esternal semilunar e complete a esternotomia usando uma tesoura Mayo.
   1. Disseque o timo, abra-o e exponha o pericárdio com uma tesoura de Metzenbaum para evitar fibrilação ventricular induzida pelo campo elétrico do cautério monopolar.
2. Injete heparina (300 UI/kg) diretamente no átrio direito.
3. Realize pontos em bolsa usando pontos de polipropileno 4/0 no átrio direito e na raiz da aorta para preparar a canulação.
4. Retire cuidadosamente a aorta da artéria pulmonar principal para se preparar para o pinçamento da aorta.
5. Controle a veia cava superior e inferior com uma alça cirúrgica.
6. Introduza uma cânula longa anterógrada de 9-French na raiz da aorta 3 min após a administração de heparina.
7. Purgue a linha de cardioplegia e conecte-a à cânula aórtica e, em seguida, prenda a linha de cardioplegia antes da coleta de sangue.
   NOTA: A coleta de sangue resulta em uma queda significativa de volume que pode prejudicar a canulação apropriada da aorta ascendente. Portanto, é mais fácil fazê-lo antes da coleta de sangue.
8. Canular o átrio direito com uma cânula venosa de dois estágios de 32 French.
9. Conecte uma bolsa esterilizada previamente heparinizada (10.000 UI) à cânula do átrio direito e colete 1500 mL de sangue.
   NOTA: O sangue coletado é leucodepletado por outro operador usando um filtro de leucócitos e, em seguida, colocado diretamente no circuito de perfusão da máquina.
10. Clampeie a aorta e infunda 1000 mL de solução de cardioplegia fria (4 °C) (Tabela 1).
11. Prenda a veia cava superior e inferior com uma alça cirúrgica.
12. Pare a ventilação mecânica. Abra a veia cava inferior e a veia pulmonar superior esquerda para descarregar o coração. Coloque uma solução salina fria no pericárdio.
13. Remova as cânulas aórtica e venosa. Explante o coração seccionando a veia ázigos esquerda, as duas veias cavas, a aorta ascendente distal, o tronco da artéria pulmonar e as quatro veias pulmonares.
    NOTA: A veia ázigos esquerda é específica da anatomia suína. Esta veia vai diretamente para o seio coronário. A veia ázigos esquerda deve ser seccionada entre duas ligaduras antes da colheita do coração.

3. Preparação do coração para NESP

1. Coloque o coração em solução salina a 4 °C.
2. Investigue a valva aórtica para confirmar a coaptação normal e feche um forame oval patente, se presente, usando uma sutura de polipropileno 4-0.
3. Complete a separação entre a aorta e a artéria pulmonar.
4. Coloque quatro suturas prometidas (polipropileno 4/0) ao redor da seção distal da aorta ascendente.
5. Insira a cânula aórtica apropriada e fixe-a com uma braçadeira de mangueira. Quatro tamanhos de cânula aórtica estão disponíveis: 3/4 de polegada, 7/8 de polegada, 1 polegada e 5/4 de polegada.
6. Insira a cânula da artéria pulmonar de 30 Fr e prenda-a com uma sutura de bolsa 4/0.
7. Coloque uma bolsa intracardíaca de 20 French através do orifício mitral para ventilar o ventrículo esquerdo.

4. Perfusão cardíaca ex-situ normotérmica

NOTA: Uma composição detalhada da solução de cardioplegia, solução de priming, epinefrina e infusões de adenosina é fornecida na Tabela 1.

1. Preparar a perfusão da máquina (MP) com o sangue coletado (1500 mL) e adicionar a solução de condicionamento (500 mL).
2. Oxigenar com um oxigenador de membrana e aquecer o sangue a 34 °C utilizando um aquecedor-arrefecedor.
3. Coloque uma sonda de pressão na linha aórtica acima da aorta.
4. Coloque um medidor de vazão ao redor da cânula da artéria pulmonar.
   NOTA: A infusão contínua de epinefrina (0,5 mL/h) é iniciada após a conexão à linha aórtica. A infusão de adenosina será ajustada para manter a pressão aórtica média entre 65 mmHg e 80 mmHg.
5. Aumente a velocidade da bomba para atingir uma vazão de 2500 mL/min.
6. Colete uma amostra inicial de sangue para análise de gases sanguíneos, ionograma e nível de lactato. Ajuste potássio, cálcio, glicemia e pH, se necessário.
   NOTA: Todas essas etapas são realizadas simultaneamente com a recuperação do coração.
7. Antes de posicionar o coração no MP, reduza o fluxo da bomba para 1000 mL/min e remova o shunt entre as linhas aórtica e venosa.
8. Desaire a aorta e conecte a cânula aórtica à linha aórtica.
9. Coloque o coração para um NESP ideal (seguindo as instruções do fabricante). A parede ventricular póstero-inferior ficará à frente do operador e a cânula da artéria pulmonar será colocada atrás da cânula aórtica.
10. Faça uma massagem cardíaca suave até que o coração esteja aquecido.
11. Aplique um choque de 20 J em caso de fibrilação ventricular.
12. Estimule o coração a 80 batimentos por minuto com um marca-passo externo.
13. Aumente lentamente o fluxo da bomba para atingir uma pressão aórtica de 65 mmHg.
14. Feche a veia cava inferior com uma sutura contínua de polipropileno 4/0.
15. Purgue e conecte a cânula da artéria pulmonar à linha venosa para avaliar continuamente o fluxo coronário.
    NOTA: O fluxo coronariano deve estar entre 650 mL/min e 850 mL/min. A pressão aórtica média deve ser mantida entre 70 mL/min e 85 mmHg. Avalie a gasometria e o ionograma a cada hora e os lactatos a cada 30 minutos. Se o lactato venoso for maior que o lactato arterial, o primeiro passo é garantir a normalidade do ionograma e corrigir qualquer anormalidade bioquímica. Se a pressão e o fluxo coronário estiverem baixos, aumente a velocidade da bomba. Se a pressão for alta e o fluxo coronário for baixo, aumente a adenosina para vasodilatar as artérias coronárias. Interrompa a infusão de adenosina se a pressão aórtica estiver abaixo de 70 mmHg.

5. Angiografia coronária durante o NESP

1. Configuração experimental
   NOTA: A configuração é representada na Figura 1.
   1. Certifique-se de que haja espaço suficiente disponível para o sistema de perfusão da máquina (MP).
   2. Eleve o MP em aproximadamente 25 cm usando uma plataforma. Gire o MP 90° para a esquerda a partir da posição inicial.
2. Realizar angiografia coronariana (Figura 2).
   1. Lave o introdutor 5 francês e o cateter de angiografia coronária direito 5 Judkins 3.5 francês com soro.
   2. Insira um introdutor de 5 franceses através do orifício valvulado do MP.
      NOTA: A parte distal do introdutor deve ser colocada logo acima da aorta.
   3. Avance o fio-guia no cateter de angiografia coronária até o orifício distal. Insira o cateter e o fio-guia no introdutor até a raiz da aorta.
   4. Realizar cateterização da artéria coronária direita (CD) utilizando as seguintes incidências: RAO 35/ CAU 44 ou RAO 135/ CAU 62. Capture imagens da rede RCA usando as visualizações descritas na Tabela 2.
   5. Realizar cateterismo da artéria coronária esquerda com a seguinte incidência: RAO 135/ CAU 62. Capturar imagens da rede de artéria coronária esquerda usando as incidências descritas na Tabela 2.
   6. Remova o cateter de angiografia coronária e o introdutor.
      NOTA: Use aproximadamente 50 mL de Iomeprol sem exceder 100 mL.

Resultados

O protocolo delineado foi desenhado para facilitar a reprodutibilidade na prática clínica. Modificações mínimas foram feitas no módulo disponível para Perfusão Cardíaca Ex-situ Normotérmica (NESP). Os únicos ajustes foram feitos para conectar o módulo a uma bomba de suporte de vida extracorpórea, um oxigenador e uma unidade aquecedora-resfriadora para substituir a perfusão da máquina (MP).

Inicialmente, foram realizados dois procediment...

Discussão

Este estudo descreve, pela primeira vez, um protocolo de angiografia coronariana em um coração batendo isolado sem comprometer a viabilidade metabólica miocárdica durante a Perfusão Cardíaca Ex-situ Normotérmica (NESP). As incidências foram reprodutíveis, permitindo uma análise anatômica abrangente da rede coronariana. O volume de contraste necessário era de aproximadamente 50 mL e raramente excedia 100 mL. Em comparação, o volume médio utilizado para a angiografi...

Materiais

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