Name: normothermic negative pressure ventilation ex situ lung perfusion: evaluation of lung function and metabolism
Uploaded: 2022-02-14T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Normothermic Negative Pressure Ventilation Ex Situ Lung Perfusion: Evaluation of Lung Function and Metabolism at JoVE.com

Dit onderzoek is gefinancierd in opdracht van Stichting Ziekenhuisonderzoek.

De procedures die in dit manuscript worden uitgevoerd, voldoen aan de richtlijnen van de Canadian Council on Animal Care en de gids voor de verzorging en het gebruik van proefdieren. De institutionele dierenverzorgingscommissie van de Universiteit van Alberta keurde de protocollen goed. Vrouwelijke juveniele Yorkshire-varkens tussen 35-50 kg werden uitsluitend gebruikt. Een goede bioveiligheidstraining was vereist voor alle personen die betrokken waren bij ESLP-procedures. Een schematisch overzicht van het gehele NPV-ESL...

<ol>
	<li>Chambers, D. 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=The+international+thoracic+organ+transplant+registry+of+the+international+society+for+heart+and+lung+transplantation:+Thirty-fifth+adult+lung+and+heart-lung+transplant+report-2018;+focus+theme:+Multiorgan+transplantation.">The international thoracic organ transplant registry of the international society for heart and lung transplantation: Thirty-fifth adult lung and heart-lung transplant report-2018; focus theme: Multiorgan transplantation.</a> The Journal of Heart and Lung Transplantation. 37 (10), 1169-1183 (2018).</li><li>Valapour, 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=OPTN/SRTR+2017+annual+data+report:+Lung.">OPTN/SRTR 2017 annual data report: Lung.</a> American Journal of Transplantation. 19, 404-484 (2019).</li><li>Chambers, D. 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=The+registry+of+the+international+society+for+heart+and+lung+transplantation:+Thirty-fourth+adult+lung+and+heart-lung+transplantation+report-2017;+focus+theme:+Allograft+ischemic+time.">The registry of the international society for heart and lung transplantation: Thirty-fourth adult lung and heart-lung transplantation report-2017; focus theme: Allograft ischemic time.</a> The Journal of Heart and Lung Transplantation. 36 (10), 1047-1059 (2017).</li><li>Klein, A. S., 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=Organ+donation+and+utilization+in+the+united+states,+1999-2008.">Organ donation and utilization in the united states, 1999-2008.</a> American Journal of Transplantation. 10 (4), 973-986 (2010).</li><li>Singh, E., 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=Sequence+of+refusals+for+donor+quality,+organ+utilization,+and+survival+after+lung+transplantation.">Sequence of refusals for donor quality, organ utilization, and survival after lung transplantation.</a> The Journal of Heart and Lung Transplantation. 38 (1), 35-42 (2019).</li><li>Bhorade, S. M., Vigneswaran, W., McCabe, M. A., Garrity, E. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Liberalization+of+donor+criteria+may+expand+the+donor+pool+without+adverse+consequence+in+lung+transplantation.">Liberalization of donor criteria may expand the donor pool without adverse consequence in lung transplantation.</a> The Journal of Heart and Lung Transplantation. 19 (12), 1199-1204 (2000).</li><li>Snell, G. I., Griffiths, A., Levvey, B. J., Oto, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Availability+of+lungs+for+transplantation:+Exploring+the+real+potential+of+the+donor+pool.">Availability of lungs for transplantation: Exploring the real potential of the donor pool.</a> The Journal of Heart and Lung Transplantation. 27 (6), 662-667 (2008).</li><li>Cypel, 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=Normothermic+ex+vivo+lung+perfusion+in+clinical+lung+transplantation.">Normothermic ex vivo lung perfusion in clinical lung transplantation.</a> The New England Journal of Medicine. 364 (15), 1431-1440 (2011).</li><li>Wallinder, 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=Early+results+in+transplantation+of+initially+rejected+donor+lungs+after+ex+vivo+lung+perfusion:+A+case-control+study.">Early results in transplantation of initially rejected donor lungs after ex vivo lung perfusion: A case-control study.</a> European Journal of Cardio-Thoracic Surgery. 45 (1), 40-45 (2014).</li><li>Cypel, 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=Experience+with+the+first+50+ex+vivo+lung+perfusions+in+clinical+transplantation.">Experience with the first 50 ex vivo lung perfusions in clinical transplantation.</a> The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 144 (1), 1200-1206 (2012).</li><li>Buchko, M. 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=Total+parenteral+nutrition+in+ex+vivo+lung+perfusion:+Addressing+metabolism+improves+both+inflammation+and+oxygenation.">Total parenteral nutrition in ex vivo lung perfusion: Addressing metabolism improves both inflammation and oxygenation.</a> American Journal of Transplantation. 19 (12), 3390-3397 (2019).</li><li>Andreasson, A. S. 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=Profiling+inflammation+and+tissue+injury+markers+in+perfusate+and+bronchoalveolar+lavage+fluid+during+human+ex+vivo+lung+perfusion.">Profiling inflammation and tissue injury markers in perfusate and bronchoalveolar lavage fluid during human ex vivo lung perfusion.</a> European Journal of Cardio-Thoracic Surgery. 51 (3), 577-586 (2017).</li><li>Sadaria, M. R., 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=Cytokine+expression+profile+in+human+lungs+undergoing+normothermic+ex-vivo+lung+perfusion.">Cytokine expression profile in human lungs undergoing normothermic ex-vivo lung perfusion.</a> The Annals of Thoracic Surgery. 92 (2), 478-484 (2011).</li><li>Ricard, J. D., Dreyfuss, D., Saumon, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ventilator-induced+lung+injury.">Ventilator-induced lung injury.</a> European Respiratory Journal. 42, 2-9 (2003).</li><li>Aboelnazar, N. S., 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=Negative+pressure+ventilation+decreases+inflammation+and+lung+edema+during+normothermic+ex-vivo+lung+perfusion.">Negative pressure ventilation decreases inflammation and lung edema during normothermic ex-vivo lung perfusion.</a> The Journal of Heart and Lung Transplantation. 37 (4), 520-530 (2018).</li><li>Lai-Fook, S. J., Rodarte, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pleural+pressure+distribution+and+its+relationship+to+lung+volume+and+interstitial+pressure.">Pleural pressure distribution and its relationship to lung volume and interstitial pressure.</a> Journal of Applied Physiology. 70 (3), 967-978 (1991).</li><li>Buchko, M. 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=Clinical+transplantation+using+negative+pressure+ventilation+ex+situ+lung+perfusion+with+extended+criteria+donor+lungs.">Clinical transplantation using negative pressure ventilation ex situ lung perfusion with extended criteria donor lungs.</a> Nature Communications. 11 (1), 5765 (2020).</li><li>Buchko, M. 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=A+low-cost+perfusate+alternative+for+ex+vivo+perfusion.">A low-cost perfusate alternative for ex vivo perfusion.</a> Transplantation Proceedings. 52 (10), 2941-2946 (2020).</li><li>Forgie, K. 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=Left+lung+orthotopic+transplantation+in+a+juvenile+porcine+model+for+ESLP.">Left lung orthotopic transplantation in a juvenile porcine model for ESLP.</a> The Journal of Visualized Experiments. , (2021).</li></ol>

Er zijn verschillende kritieke chirurgische stappen samen met probleemoplossing nodig om een succesvolle ESLP-run te garanderen. Juveniele varkenslongen zijn uiterst delicaat in vergelijking met volwassen menselijke longen, dus de verkrijgende chirurg moet voorzichtig zijn bij het hanteren van varkenslongen. Het is van cruciaal belang om een "no-touch" -techniek te proberen om te voorkomen dat trauma en atelectase wordt veroorzaakt bij het ontleden van de longen. "No-touch" betekent het gebruik van de minimale hoeveelhei...

Longtransplantatie (LTx) blijft de standaardzorg voor longziekte in het eindstadium1; LTx heeft echter aanzienlijke beperkingen, waaronder onvoldoende gebruik van donororganen2 en een wachtlijststerfte van 40%3, wat hoger is dan elke andere solide orgaantransplantatie 4,5. De bezettingsgraad van donororganen is laag (20-30%) als gevolg van zorgen over de orgaankwaliteit. Overmatige geografische transportafstand, verergerd door strenge criteria voor de acceptatie van donororganen, verergert deze kwaliteitsproblemen. LTx volgt ook andere solide orgaantransplantaties in termen van langetermijntransplantaat en patiëntresultaten2. Primaire transplantaatdisfunctie (PGD), meestal veroorzaakt door ischemische reperfusieschade (IRI), vertegenwoordigt de belangrijkste oorzaak van 30-daagse mortaliteit en morbiditeit na LTx en verhoogt het risico op chronische transplantaatdisfunctie 6,7. Inspanningen om de IRI te verlagen en veilige transporttijden te verlengen zijn van het grootste belang om de resultaten voor patiënten te verbeteren.
Ex situ longperfusie (ESLP) is een innovatieve technologie die veelbelovend is gebleken in het verzachten van deze beperkingen. ESLP vergemakkelijkt het behoud, de beoordeling en de reconditionering van donorlongen vóór transplantatie. Het heeft bevredigende resultaten op korte en lange termijn laten zien na transplantatie van extended criteria donor (ECD) longen, wat heeft bijgedragen aan een toename van het aantal geschikte donorlongen voor LTx, waarbij de bezettingsgraad van organen in sommige centra met 20% is toegenomen 8,9,10. In vergelijking met de huidige klinische standaard voor LTx, koude statische conservering (CSP), biedt ESLP verschillende voordelen: de orgaanconserveringstijd is niet beperkt tot 6 uur, evaluatie van de orgaanfunctie is mogelijk vóór implantatie en vanwege continue orgaanperfusie kunnen wijzigingen worden aangebracht in het perfusaat dat de orgaanfunctie optimaliseert11.
De overgrote meerderheid van de huidige ESLP-apparaten die zijn ontworpen voor menselijk gebruik, maakt gebruik van positieve drukventilatie (PPV); recente literatuur heeft echter aangetoond dat deze beademingsstrategie inferieur is aan negatieve drukventilatie (NPV) ESLP, waarbij PPV meer significant door beademingsapparatuur geïnduceerd longletselinduceert 12,13,14,15. In zowel menselijke als varkenslongen vertoont NPV-ESLP een superieure orgaanfunctie in vergelijking met positieve druk ex situ longperfusie (PPV-ESLP) in verschillende fysiologische domeinen, waaronder pro-inflammatoire cytokineproductie, longoedeem en bullaevorming15. De homogene verdeling van intrathoracale druk over het gehele longoppervlak in NPV-ESLP is gesuggereerd als een belangrijke factor die ten grondslag ligt aan dit voordeel15,16. Naast de preklinische voordelen zijn de klinische veiligheid en haalbaarheid van NPV-ESLP aangetoond in een recente klinische studie17. Met behulp van een nieuw NPV-ESLP-apparaat werden twaalf uitgebreide criteria donor menselijke longen met succes bewaard, geëvalueerd en vervolgens getransplanteerd met 100% 30-daagse en 1-jarige overleving.
Het doel van dit manuscript is om een werkend protocol van het NPV-ESLP-apparaat van ons lab te demonstreren met behulp van juveniele varkenslongen onder normotherme omstandigheden gedurende 12 uur. Het chirurgisch ophalen wordt in detail behandeld en de initiatie, het beheer en de beëindiging van ons aangepaste softwareplatform worden ook beschreven. Ook de strategie voor weefselafname en het beheer van de monsters wordt toegelicht.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>0 ETHIBOND Green 1 x 36&#34; Endo Loop 0</td>
			<td>ETHICON</td>
			<td>D8573</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2-0 SILK Black 12&#34; x 18&#34; Strands</td>
			<td>ETHICON</td>
			<td>SA77G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ABL 800 FLEX Blood Gas Analyzer</td>
			<td>Radiometer</td>
			<td>989-963</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adult-Pediatric Electrostatic Filter HME - Small</td>
			<td>Covidien</td>
			<td>352/5877</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Arterial Filter</td>
			<td>SORIN GROUP</td>
			<td>01706/03</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Backhaus Towel Clamp</td>
			<td>Pilling</td>
			<td>454300</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Biomedicus Pump</td>
			<td>Maquet</td>
			<td>BPX-80</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cable Ties &#8211; White 12&#8221;</td>
			<td>HUASU International</td>
			<td>HS4830001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Calcium Chloride</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>C69-500G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cooley Sternal Retractor</td>
			<td>Pilling</td>
			<td>341162</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CUSHING Gutschdressing Forceps</td>
			<td>Pilling</td>
			<td>466200</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>D-glucose</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>G5767-500G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Deep Deaver Retractor</td>
			<td>Pilling</td>
			<td>481826</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Debakey Straight Vascular Tissue Forceps</td>
			<td>Pilling</td>
			<td>351808</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Debakey-Metzenbaum Dissecting</td>
			<td>Pilling</td>
			<td>342202</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scissors</td>
			<td>Pilling</td>
			<td>342202</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Endotracheal Tube 9.0mm CUFD</td>
			<td>Mallinckrodt</td>
			<td>9590E</td>
			<td>Cuff removed for ESLP apparatus</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flow Transducer</td>
			<td>BIO-PROBE</td>
			<td>TX 40</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Human Albumin Serum</td>
			<td>Grifols Therapeutics</td>
			<td>2223708</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Infusion Pump</td>
			<td>Baxter</td>
			<td>AS50</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Inspire 7 M Hollow Fiber Membrane Oxygenator</td>
			<td>SORIN GROUP</td>
			<td>K190690</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Intercept Tubing 1/4&#34; x 1/16&#34; x 8&#39;</td>
			<td>Medtronic</td>
			<td>3108</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Intercept Tubing 3/8&#34; x 3/32&#34; x 6&#39;</td>
			<td>Medtronic</td>
			<td>3506</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Intercept Tubing Connector 3/8&#34; x 1/2&#34;</td>
			<td>Medtronic</td>
			<td>6013</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MAYO Dissecting Scissors</td>
			<td>Pilling</td>
			<td>460420</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Medical Carbon Dioxide Tank</td>
			<td>Praxair</td>
			<td>5823115</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Medical Nitrogen Tank</td>
			<td>Praxair</td>
			<td>NI M-K</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Medical Oxygen Tank</td>
			<td>Praxair</td>
			<td>2014408</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Organ Chamber</td>
			<td>Tevosol</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PlasmaLyte A</td>
			<td>Baxter</td>
			<td>TB2544</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Poole Suction Tube</td>
			<td>Pilling</td>
			<td>162212</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium Phosphate</td>
			<td>Fischer Scientific</td>
			<td>P285-500G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scale</td>
			<td>TANITA</td>
			<td>KD4063611</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicon Support Membrane</td>
			<td>Tevosol</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Bicarbonate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>792519-1KG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Chloride 0.9%</td>
			<td>Baxter</td>
			<td>JB1324</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sorin XTRA Cell Saver</td>
			<td>SORIN GROUP</td>
			<td>75221</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sternal Saw</td>
			<td>Stryker</td>
			<td>6207</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical Electrocautery Device</td>
			<td>Kls Martin</td>
			<td>ME411</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Temperature Sensor probe</td>
			<td>Omniacell Tertia Srl</td>
			<td>1777288F</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>THAM Buffer</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>15504020</td>
			<td>made from UltraPureTM Tris</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TruWave Pressure Transducer</td>
			<td>Edwards</td>
			<td>VSYPX272</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Two-Lumen Central Venous Catheter 7fr</td>
			<td>Arrowg+ard</td>
			<td>CS-12702-E</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vorse Tubing Clamp</td>
			<td>Pilling</td>
			<td>351377</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Willauer-Deaver Retractor</td>
			<td>Pilling</td>
			<td>341720</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Yankauer Suction Tube</td>
			<td>Pilling</td>
			<td>162300</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

normothermic negative pressure ventilation ex situ lung perfusion: evaluation of lung function and metabolism

Longtransplantatie (LTx) blijft de standaardzorg voor longziekte in het eindstadium. Een tekort aan geschikte donororganen en bezorgdheid over de kwaliteit van donororganen, verergerd door overmatige geografische transportafstand en strenge criteria voor de acceptatie van donororganen, vormen beperkingen voor de huidige LTx-inspanningen. Ex situ longperfusie (ESLP) is een innovatieve technologie die veelbelovend is gebleken in het verzachten van deze beperkingen. De fysiologische ventilatie en perfusie van de longen buiten het ontstekingsmilieu van het donorlichaam biedt ESLP verschillende voordelen ten opzichte van traditionele koude statische conservering (CSP). Er zijn aanwijzingen dat negatieve drukventilatie (NPV) ESLP superieur is aan positieve drukventilatie (PPV) ESLP, waarbij PPV meer significante door beademingsapparatuur geïnduceerde longbeschadiging, pro-inflammatoire cytokineproductie, longoedeem en bullaevorming induceert. Het NPV-voordeel is misschien te wijten aan de homogene verdeling van intrathoracale druk over het gehele longoppervlak. De klinische veiligheid en haalbaarheid van een aangepast NPV-ESLP-apparaat zijn aangetoond in een recente klinische studie met extender criteria donor (ECD) menselijke longen. Hierin wordt het gebruik van dit aangepaste apparaat beschreven in een juveniel varkensmodel van normotherme NPV-ESLP gedurende een duur van 12 uur, met bijzondere aandacht voor managementtechnieken. Pre-chirurgische voorbereiding, inclusief ESLP-software-initialisatie, priming en de-airing van het ESLP-circuit, en de toevoeging van antitrombotische, antimicrobiële en ontstekingsremmende middelen, is gespecificeerd. De intraoperatieve technieken van centrale lijninbrenging, longbiopsie, exsanguinatie, bloedafname, cardectomie en pneumonectomie worden beschreven. Verder wordt bijzondere aandacht besteed aan anesthesie-overwegingen, met anesthesie-inductie, onderhoud en dynamische modificaties geschetst. Het protocol specificeert ook de initialisatie, het onderhoud en de beëindiging van perfusie en ventilatie van het aangepaste apparaat. Dynamische orgaanmanagementtechnieken, waaronder veranderingen in ventilatie en metabole parameters om de orgaanfunctie te optimaliseren, worden grondig beschreven. Ten slotte wordt de fysiologische en metabole beoordeling van de longfunctie gekarakteriseerd en weergegeven in de representatieve resultaten.

Aan het begin van longperfusie en beademing (conserveringsmodus) hebben de longen over het algemeen een lage longslagaderdruk (< 10 mmHg) en een lage dynamische compliance (< 10 ml / mmHg) omdat het perfusaat opwarmt tot normothermie. Yorkshire-varkens met een gewicht van 35-50 kg resulteren meestal in longen met een gewicht van 350-500 g. Tijdens het eerste uur van NPV-ESLP zijn de gemeten expiratoire getijdenvolumes (TVe) 0-2 ml / kg en de inspiratoire getijdenvolumes (TVi) 100-200 ml. TVe bereikt over het algemeen 4-6...

Watch this Scientific Journal Video about Normothermic Negative Pressure Ventilation Ex Situ Lung Perfusion: Evaluation of Lung Function and Metabolism at JoVE.com

Normothermic Negative Pressure Ventilation Ex Situ Lung Perfusion: Evaluation of Lung Function and Metabolism

Dit artikel beschrijft een varkensmodel van negatieve drukventilatie ex situ longperfusie, inclusief inkoop, aanhechting en beheer op het op maat gemaakte platform. De nadruk wordt gelegd op anesthesie- en chirurgische technieken, evenals het oplossen van problemen.

Normothermische negatieve drukventilatie ex situ longperfusie: evaluatie van longfunctie en metabolisme

Lung transplantation (LTx) remains the standard of care for end-stage lung disease. A shortage of suitable donor organs and concerns over donor organ ...

Dr. Darren Freed creëerde dit ESLP-apparaat en het maakt gebruik van gepatenteerde negatieve drukventilatietechnologie en -software, die nergens anders op het gebied van ESLP-onderzoek te zien is. Ons lab heeft eerder aangetoond dat negatieve druk ventilatie minder longletsel veroorzaakt tijdens ESLP in vergelijking met positieve druk beademing. Dit is waarschijnlijk te wijten aan het meer fysiologische mechanisme van negatieve drukventilatie.Dit apparaat en protocol zijn ontworpen om de veilige bewaartijd van donorlongen te verlengen en marginale longen te reconditioneren tot aanvaardbare transplantatienormen. Het apparaat zelf is zeer eenvoudig te bedienen. De grootste uitdaging is het operatief verwijderen van de juveniele varkenslongen zonder letsel te veroorzaken.Ze zijn extreem kwetsbaar in vergelijking met volwassen menselijke longen. Begin met het handhaven van het expiratoire getijdenvolume van 10 milliliter per kilogram door de piekdrukken te verhogen voor maximale alveolaire rekrutering. Voer een middellijnsternotomie uit.Gebruik elektrocauterie om de huid en het onderhuidse weefsel in te snijden. Ontleed botweg de weke delen aanhechtingen van de achterste tafel van het inferieure borstbeen. Gebruik een sternale zaag om het borstbeen te verdelen.Plaats een sternale retractor en open wijd. Na het uitvoeren van de cardiectomie, open en verwijder het mediastinale borstvlies bilateraal om de longen bloot te leggen. Verdeel vervolgens de pleurale aanhechtingen van het diafragma naar de linker onderste longkwab, met behulp van een Deaver-retractor om het diafragma omhoog te houden.Verdeel nu het inferieure longbandje aan de linkerkant en ga verder naar het hilum. Verdeel vervolgens de inferieure vena cava en pleurale aanhechtingen van het diafragma en trek vervolgens het diafragma naar boven in met behulp van het Deaver-retractor. Verdeel het inferieure longbandje aan de rechterkant en ga verder naar het hilum.Verdeel vervolgens de innominate ader en boogvaten om de luchtpijp bloot te leggen. Na het botweg ontleden van het weefsel rond de luchtpijp, klemt u de luchtpijp vast met behulp van een buisklem bij maximale inademing, zodat het expiratoire getijdenvolume 10 milliliter per kilogram is. Transect de luchtpijp en til het klemgedeelte omhoog om chirurgische tractie te bieden.Ontleed vervolgens de achterste luchtpijp uit de slokdarm met behulp van stompe dissectie met een zware Metzenbaum-schaar en een vrije hand. Verdeel eventuele resterende pleurale aanhechtingen. Transect de aorta boven en onder de linker bronchus en verwijder de longen van de borst met een segment van dalende aorta.Nadat je de longen met de klem hebt gewogen, bewaar je ze snel in een koeler vol ijs. Begin met het toevoegen van 500 milliliter verpakte rode bloedcellen aan het perfusiecircuit om een eindvolume van 1,5 liter perfusaat te bereiken. Maak foto's van de longen voor gegevensrecords.Omcirkel voor de longbiopsie een portie van één kubieke centimeter met nul zijdehechting en bind het vast. Snijd vervolgens dit gebonden deel weg, gebruik een schaar voor weefselanalyse zoals beschreven in het tekstmanuscript en verdeel het biopsiesegment. Om vervolgens de 3/8 halve inch buisadapter aan de hoofdlongslagader te bevestigen, grijpt u de tegenovergestelde zijden van de hoofdlongslagader met behulp van een tang of kliks.Plaats vervolgens de adapter met het gedeelte van een halve inch in de hoofdlongslagader en houd deze op zijn plaats terwijl u tegelijkertijd de adapter op zijn plaats houdt met behulp van nul zijden of Ethibond-banden. Plaats nu de longen in rugligging op het siliconen steunmembraan en sluit ze aan op het ESLP-apparaat. Plaats een tweede buisklem op de luchtpijp in de buurt van de locatie van de tracheale bronchus.Na het verwijderen van de meer distale klem, intubert u de luchtpijp met de endotracheale buis en bevestigt u deze op zijn plaats met behulp van twee ritsbanden. Klem vervolgens de ventilatieleiding vast met behulp van een buisklem voordat u de proximale klem uit de luchtpijp loslaat. Sluit de longslagaderadapter aan op de longslagaderlijn.Zodra de hoofdlongslagader is gedeïlereerd, begint de tijd voor perfusie. Klik op de instellingenpagina op verwarming starten en stel de temperatuur in op 38 graden Celsius. Voer het gewicht van het varken in om de cardiale outputstroom te berekenen.Stel op de hoofdpagina de continue positieve luchtwegdruk in op 20 centimeter water en klik op continue positieve luchtwegdruk starten. Wanneer de ventilatie begint, ontsluit u de ventilatieleiding. Nadat u de arteriële druksensor op nul hebt gezet, klemt u de longslagaderlijn boven de druksensor vast met de buisklem.Open de sensor, klik op nul longslagaderdruk en nul bloedstroom op de instellingenpagina en controleer of de metingen op nul staan op de hoofdpagina. Sluit de stopkraan van de druksensor om de leidingdruk af te lezen. Open de lijn naar de canule van de longslagader.Selecteer 10% cardiale output op de hoofdpagina. Klik op Return to PA Manual (Handleiding en klem de longlijn los). Schakel de perfusaatoplossing in het bovenste deksel voordat u deze aan de machine bevestigt om condensvorming tijdens ESLP te voorkomen.Trek 10 milliliter perfusaat voor centrifugale analyse en teken een time zero arterieel bloedgas. Leg het monster op ijs voordat u het centrifugeert. Zodra de longen gedurende 10 minuten zijn doordrenkt, verhoogt u de stroom tot 20% van de cardiale output.Wanneer de perfusaattemperatuur 32 graden Celsius bereikt, bevestigt u het kamerdeksel op zijn plaats met klemmen om een luchtdichte afdichting te creëren. Zorg ervoor dat de longen optimaal gepositioneerd zijn en de luchtlekken gerepareerd worden. Met het deksel vast, klemt u de ventilatieslang vast voordat u de continue positieve luchtwegdruk uitschakelt.Selecteer op de instellingenpagina nul intrathoracale druk, luchtwegdruk en luchtstroom. Controleer vervolgens of de metingen op nul zijn gezet op de hoofdpagina. Klik op CPAP starten voordat u de ventilatieslang losmaakt.Stel de ventilatieparameters in die in het tekstmanuscript worden genoemd en klik op drukken om de ontluchting te starten om negatieve drukventilatie te activeren. Bevestig de ventilatieslang aan de zijkant van de kamer. Houd de volgende paar ademhalingen de ventilatieparameters aan zoals vermeld in het tekstmanuscript.Verhoog na 10 minuten perfusie de stroom tot 20% en verhoog na 20 minuten perfusie de stroom tot 30% cardiale output. Voeg dextrose en insuline toe aan het systeem. Evalueer de longfunctie, met behulp van 50% cardiale output en een deoxygenerend gemengd veeggas gedurende een duur van vijf minuten, volgens de manuscriptinstructies.Trek op elk oneven uur tijdens de conserveringsmodus een monster van 10 milliliter perfusaat voor toekomstige analyse. Trek elk uur een milliliter pre-deoxygenator arterieel bloedgasmonster en uit pre- en post-deoxygenatorpoorten na vijf minuten evaluatiemodus. De trends in gemiddelde pulmonale slagaderdruk, dynamische compliance en pulmonale vasculaire weerstand gedurende 12 uur perfusie en beademing kunnen worden beïnvloed door het specifieke ESLP-experimentele protocol dat wordt gebruikt.Een typische trend voor de verhouding van partiële druk van arteriële zuurstof en fractie van geïnspireerde zuurstof op de evaluatietijdstippen van vijf en 11 uur gedurende negatieve drukventilatie ex-situ longperfusie wordt hier gedemonstreerd. Oedeemvorming is een andere belangrijke index van ontsteking geassocieerd met endotheelpermeabiliteit, die een typische gewichtstoename van 30% aantoont aan het einde van 12 uur negatieve drukventilatie ex-situ longperfusie. Het perfusaat fungeert als een surrogaatindicator van de algehele longstatus.Daarom biedt bloedgasanalyse van het perfusaat uitgebreide informatie over de metabole toestand van de longen. Tijdens het evaluatiemodel van ESLP, dat optreedt na drie, vijf, zeven, negen en 11 uur tijdens een run van 12 uur, wordt een opwaartse trend waargenomen in de linker arteriële partiële druk van zuurstof. Het is erg belangrijk om zo voorzichtig mogelijk te zijn bij het operatief verwijderen van de longen en om ook snel en efficiënt te bewegen.De oprichting van dit apparaat, protocol en laboratorium heeft geleid tot een succesvolle klinische proef en verschillende ontdekkingen die het behoud en de reconditionering van donorlongen verlengen.

Research

JoVE Journal

Medicine

Normothermic Negative Pressure Ventilation Ex Situ Lung Perfusion: Evaluation of Lung Function and Metabolism

Pressure Controlled Ventilation to Induce Acute Lung Injury in Mice

Druk gecontroleerde ventilatie te Acute Lung Injury in Muizen Braken

Murine models are extensively used to investigate acute injuries of different organs systems (1-34). Acute lung injury (ALI), which occurs with prolonged ...

Noninvasive Intratracheal Intubation to Study the Pathology and Physiology of Mouse Lung

Niet-invasieve Intratracheaal intubatie om te studeren de Pathologie en Fysiologie van Mouse Lung

The use of a model that mimics the condition of lung diseases in humans is critical for studying the pathophysiology and/or etiology of a particular ...

Method of Isolated Ex Vivo Lung Perfusion in a Rat Model: Lessons Learned from Developing a Rat EVLP Program

Method of Isolated Ex Vivo Lung Perfusion in a Rat Model: Lessons Learned from Developing a Rat EVLP Program

WERKWIJZE Geïsoleerde<em&gt; Ex Vivo</em&gt; Longperfusie in een Rat Model: Lessen uit het ontwikkelen van een Rat EVLP Program

The number of acceptable donor lungs available for lung transplantation is severely limited due to poor quality. Ex-Vivo Lung Perfusion (EVLP) has allowed ...

Ex Situ Normothermic Machine Perfusion of Donor Livers

Ex Situ Normothermic Machine Perfusion of Donor Livers

In contrast to conventional static cold preservation (0-4 &#176;C), ex situ machine perfusion may provide better preservation of donor livers. Continuous ...

A Small Animal Model of Ex Vivo Normothermic Liver Perfusion

A Small Animal Model of Ex Vivo Normothermic Liver Perfusion

Een kleine diermodel van Ex Vivo Normothermic lever perfusie

There is a significant shortage of liver allografts available for transplantation, and in response the donor criteria have been expanded. As a result, ...

Lung Fixation under Constant Pressure for Evaluation of Emphysema in Mice

Long fixatie onder constante druk voor de evaluatie van emfyseem bij muizen

Emphysema is a significant feature of chronic obstructive pulmonary disease (COPD). Studies involving an emphysematous mouse model require optimal lung ...

Normothermic Ex Situ Heart Perfusion in Working Mode: Assessment of Cardiac Function and Metabolism

Normothermic Ex Situ hart perfusie in modus werken: beoordeling van cardiale functie en metabolisme

The current standard method for organ preservation (cold storage, CS), exposes the heart to a period of cold ischemia that limits the safe preservation ...

Normothermic Ex Vivo Pancreas Perfusion for the Preservation of Pancreas Allografts before Transplantation

Normothermic Ex Vivo Pancreas Perfusion for the Preservation of Pancreas Allografts before Transplantation

Normothermic Ex Vivo Pancreas Perfusie voor het behoud van Pancreas allogläts vóór transplantatie

Pancreas transplantation (PTx) is a curative treatment for people who live with the burden of a diagnosis of diabetes mellitus (DM). However, due to organ ...

Lung Rapid Recovery Procurement Combined with Abdominal Normothermic Regional Perfusion in Controlled Donation after Circulatory Death

Long Rapid Recovery Procurement gecombineerd met abdominale normothermische regionale perfusie bij gecontroleerde donatie na circulatoire dood

Controlled donation after circulatory death (cDCD) has contributed to increasing donor numbers all over the world. Experiences published in the last years ...

Functional Assessment of the Donor Heart During Ex Situ Perfusion: Insights from Pressure-Volume Loops and Surface Echocardiography

Functional Assessment of the Donor Heart During Ex Situ Perfusion: Insights from Pressure-Volume Loops and Surface Echocardiography

Functionele beoordeling van het donorhart tijdens ex situ perfusie: inzichten uit drukvolumelussen en oppervlakte-echocardiografie

Heart transplantation remains the gold standard treatment for advanced heart failure. However, the current critical organ shortage has resulted in the ...