Name: normothermic negative pressure ventilation ex situ lung perfusion: evaluation of lung function and metabolism
Uploaded: 2022-02-14T14:00:00
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Diese Forschung wurde im Auftrag der Hospital Research Foundation finanziert.

Die in diesem Manuskript durchgeführten Verfahren entsprechen den Richtlinien des Canadian Council on Animal Care und dem Leitfaden für die Pflege und Verwendung von Versuchstieren. Das institutionelle Tierpflegekomitee der University of Alberta genehmigte die Protokolle. Es wurden ausschließlich weibliche junge Yorkshire-Schweine zwischen 35 und 50 kg verwendet. Alle Personen, die an ESLP-Verfahren beteiligt waren, mussten eine angemessene Schulung zur biologischen Sicherheit durchführen. Eine schematische Übersich...

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	<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>

Es gibt mehrere kritische chirurgische Schritte zusammen mit der Fehlerbehebung, die erforderlich sind, um einen erfolgreichen ESLP-Lauf zu gewährleisten. Juvenile Schweinelungen sind im Vergleich zu erwachsenen menschlichen Lungen extrem empfindlich, daher muss der beschaffende Chirurg beim Umgang mit Schweinelungen vorsichtig sein. Es ist wichtig, eine "No-Touch"-Technik auszuprobieren, um ein Trauma und eine Atelektase beim Sezieren der Lunge zu vermeiden. "No-Touch" bedeutet, dass bei der Beschaffung nur ein Minimum...

Die Lungentransplantation (LTx) ist nach wie vor die Standardtherapie bei Lungenerkrankungen im Endstadium1; LTx weist jedoch erhebliche Einschränkungen auf, darunter eine unzureichende Nutzung der Spenderorgane2 und eine Wartelistensterblichkeit von 40 %3, die höher ist als bei jeder anderen Transplantation solider Organe 4,5. Die Nutzungsraten der Spenderorgane sind aufgrund von Bedenken hinsichtlich der Organqualität niedrig (20-30%). Übermäßige geografische Transportdistanzen und strenge Kriterien für die Akzeptanz von Spenderorganen verschärfen diese Qualitätsbedenken. LTx hinkt auch anderen soliden Organtransplantationen in Bezug auf langfristige Transplantate und Patientenergebnisse hinterher2. Die primäre Transplantatdysfunktion (PID), die am häufigsten durch eine ischämische Reperfusionsschädigung (IRI) verursacht wird, stellt die Hauptursache für die 30-Tage-Mortalität und Morbidität nach LTx dar und erhöht das Risiko für eine chronische Transplantatdysfunktion 6,7. Bemühungen, IRI zu verringern und sichere Transportzeiten zu verlängern, sind von größter Bedeutung, um die Patientenergebnisse zu verbessern.
Die Ex-situ-Lungenperfusion (ESLP) ist eine innovative Technologie, die sich als vielversprechend erwiesen hat, um diese Einschränkungen abzuschwächen. ESLP erleichtert die Erhaltung, Beurteilung und Rekonditionierung von Spenderlungen vor der Transplantation. Es hat zufriedenstellende kurz- und langfristige Ergebnisse nach der Transplantation von ECD-Lungen (Extended Criteria Donor) gezeigt, was zu einer Erhöhung der Anzahl geeigneter Spenderlungen für LTx beigetragen hat, wobei die Organnutzungsraten in einigen Zentren um 20 % gestiegensind 8,9,10. Im Vergleich zum aktuellen klinischen Standard für LTx, der kaltstatischen Konservierung (CSP), bietet ESLP mehrere Vorteile: Die Organerhaltungszeit ist nicht auf 6 h begrenzt, die Beurteilung der Organfunktion ist vor der Implantation möglich, und aufgrund der kontinuierlichen Organperfusion können Modifikationen am Perfusat vorgenommen werden, die die Organfunktion optimieren11.
Die überwiegende Mehrheit der aktuellen ESLP-Geräte, die für den menschlichen Gebrauch entwickelt wurden, verwenden eine Überdruckbeatmung (PPV). Neuere Literatur hat jedoch gezeigt, dass diese Beatmungsstrategie der ESLP der Unterdruckbeatmung (NPV) unterlegen ist, wobei PPV eine signifikantere beatmungsinduzierte Lungenschädigung induziert12,13,14,15. Sowohl in der menschlichen als auch in der Schweinelunge zeigt NPV-ESLP im Vergleich zur Überdruck-Ex-situ-Lungenperfusion (PPV-ESLP) eine überlegene Organfunktion in verschiedenen physiologischen Bereichen, einschließlich der proinflammatorischen Zytokinproduktion, des Lungenödems und der Bullae-Bildung15. Die homogene Verteilung des intrathorakalen Drucks über die gesamte Lungenoberfläche in NPV-ESLP wurde als ein signifikanter Faktor vorgeschlagen, der diesem Vorteil zugrunde liegt15,16. Zusätzlich zu den präklinischen Vorteilen wurden die klinische Sicherheit und Durchführbarkeit von NPV-ESLP in einer kürzlich durchgeführten klinischen Studie nachgewiesen17. Unter Verwendung eines neuartigen NPV-ESLP-Geräts wurden zwölf menschliche Spenderlungen mit erweiterten Kriterien erfolgreich erhalten, bewertet und anschließend mit einer Überlebensrate von 100 % nach 30 Tagen und 1 Jahr transplantiert.
Das Ziel des vorliegenden Manuskripts ist es, ein Arbeitsprotokoll des NPV-ESLP-Geräts unseres Labors unter Verwendung von juvenilen Schweinelungen unter normothermen Bedingungen über einen Zeitraum von 12 Stunden zu demonstrieren. Die chirurgische Entnahme wird ausführlich behandelt, und die Einleitung, Verwaltung und Beendigung unserer kundenspezifischen Softwareplattform werden ebenfalls beschrieben. Die Strategie für die Gewebeentnahme und das Management der Proben wird ebenfalls erläutert.

<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

Die Lungentransplantation (LTx) ist nach wie vor der Behandlungsstandard für Lungenerkrankungen im Endstadium. Ein Mangel an geeigneten Spenderorganen und Bedenken hinsichtlich der Qualität der Spenderorgane, die durch übermäßige geografische Transportdistanzen und strenge Aufnahmekriterien für Spenderorgane verschärft werden, schränken die derzeitigen LTx-Bemühungen ein. Die Ex-situ-Lungenperfusion (ESLP) ist eine innovative Technologie, die sich als vielversprechend erwiesen hat, um diese Einschränkungen abzuschwächen. Die physiologische Beatmung und Perfusion der Lunge außerhalb des Entzündungsmilieus des Spenderkörpers bietet der ESLP mehrere Vorteile gegenüber der traditionellen kaltstatischen Konservierung (CSP). Es gibt Hinweise darauf, dass die Unterdruckbeatmung (NPV) ESLP der Überdruckbeatmung (PPV) ESLP überlegen ist, wobei PPV eine signifikantere beatmungsinduzierte Lungenschädigung, eine proinflammatorische Zytokinproduktion, ein Lungenödem und eine Bullae-Bildung induziert. Der NPV-Vorteil ist möglicherweise auf die homogene Verteilung des intrathorakalen Drucks über die gesamte Lungenoberfläche zurückzuführen. Die klinische Sicherheit und Machbarkeit eines kundenspezifischen NPV-ESLP-Geräts wurde kürzlich in einer klinischen Studie mit menschlichen Lungen mit Extender-Kriterien (ECD) nachgewiesen. In dieser Arbeit wird die Verwendung dieser kundenspezifischen Vorrichtung in einem juvenilen Schweinemodell von normothermem NPV-ESLP über eine Dauer von 12 Stunden beschrieben, wobei besonderes Augenmerk auf Managementtechniken gelegt wird. Die präoperative Vorbereitung, einschließlich der Initialisierung der ESLP-Software, des Primings und der Entlüftung des ESLP-Schaltkreises sowie der Zugabe von antithrombotischen, antimikrobiellen und entzündungshemmenden Wirkstoffen, wird spezifiziert. Die intraoperativen Techniken der zentralen Entnahme von Leitungen, der Lungenbiopsie, der Ausblutung, der Blutentnahme, der Kardiktomie und der Pneumonektomie werden beschrieben. Darüber hinaus wird ein besonderer Fokus auf anästhesische Überlegungen gelegt, wobei die Anästhesieeinleitung, -erhaltung und -dynamik skizziert werden. Das Protokoll gibt auch die Initialisierung, Wartung und Beendigung der Perfusion und Beatmung durch das benutzerdefinierte Gerät an. Dynamische Organmanagementtechniken, einschließlich Veränderungen der Beatmung und der Stoffwechselparameter zur Optimierung der Organfunktion, werden ausführlich beschrieben. Abschließend wird die physiologische und metabolische Beurteilung der Lungenfunktion charakterisiert und in den repräsentativen Ergebnissen dargestellt.

Zu Beginn der Lungenperfusion und -beatmung (Erhaltungsmodus) weist die Lunge im Allgemeinen einen niedrigen pulmonalarteriellen Druck (< 10 mmHg) und eine geringe dynamische Compliance (< 10 ml/mmHg) auf, da sich das Perfusat zur Normothermie erwärmt. Yorkshire-Schweine mit einem Gewicht von 35-50 kg führen in der Regel zu einem Lungengewicht von 350-500 g. Während der ersten Stunde NPV-ESLP beträgt das gemessene exspiratorische Tidalvolumen (TVe) 0-2 ml/kg und das inspiratorische Tidalvolumen (TVi) 100-200 ml. TVe ...

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

In diesem Artikel wird ein porcines Modell der Unterdruckbeatmung ex situ Lungenperfusion beschrieben, einschließlich Beschaffung, Befestigung und Management auf der maßgeschneiderten Plattform. Der Fokus liegt auf Anästhesie- und Operationstechniken sowie auf der Fehlersuche.

Normotherme Unterdruckbeatmung ex situ Lungenperfusion: Beurteilung der Lungenfunktion und des Lungenstoffwechsels

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 hat dieses ESLP-Gerät entwickelt, das eine patentierte Unterdruck-Beatmungstechnologie und -software verwendet, die nirgendwo sonst auf dem Gebiet der ESLP-Forschung zu finden ist. Unser Labor hat bereits gezeigt, dass die Unterdruckbeatmung im Vergleich zur Überdruckbeatmung weniger Lungenschäden während der ESLP verursacht. Dies ist wahrscheinlich auf den eher physiologischen Mechanismus der Unterdruckbeatmung zurückzuführen.Dieses Gerät und dieses Protokoll wurden entwickelt, um die sichere Konservierungszeit von Spenderlungen zu verlängern und marginale Lungen auf akzeptable Transplantationsstandards zu bringen. Das Gerät selbst ist sehr einfach zu bedienen. Die größte Herausforderung besteht darin, die Lunge des Jungschweins operativ zu entfernen, ohne dass es zu Verletzungen kommt.Sie sind im Vergleich zu erwachsenen menschlichen Lungen extrem zerbrechlich. Beginnen Sie mit der Aufrechterhaltung des exspiratorischen Tidalvolumens von 10 Millilitern pro Kilogramm, indem Sie den Spitzendruck für eine maximale Alveolarrekrutierung erhöhen. Führe eine Sternotomie in der Mittellinie durch.Verwenden Sie Elektrokauterisation, um die Haut und das Unterhautgewebe einzuschneiden. Sezieren Sie stumpf die Weichteilansätze vom hinteren Tisch des unteren Brustbeins. Verwenden Sie eine Brustbeinsäge, um das Brustbein zu teilen.Setzen Sie einen Brustbeinretraktor ein und öffnen Sie ihn weit. Nach der Durchführung der Kardiktomie wird die mediastinale Pleura beidseitig geöffnet und entfernt, um die Lunge freizulegen. Teilen Sie dann die Pleurabefestigungen vom Zwerchfell in Richtung des linken unteren Lungenlappens, indem Sie das Zwerchfell mit einem Deaver-Retraktor nach oben halten.Teilen Sie nun das untere Pulmonalband auf der linken Seite und fahren Sie weiter nach oben in Richtung Hilum. Als nächstes trennen Sie die untere Hohlvene und die Pleurabefestigungen vom Zwerchfell und ziehen Sie dann das Zwerchfell mit dem Deaver-Retraktor nach oben zurück. Durchtrennen Sie das untere Pulmonalband auf der rechten Seite und fahren Sie weiter nach oben in Richtung Hilum.Teilen Sie dann die Innominatvene und bogen Sie die Gefäße, um die Luftröhre freizulegen. Nachdem Sie das Gewebe, das die Luftröhre umgibt, stumpf präpariert haben, klemmen Sie die Luftröhre mit einer Schlauchklemme bei maximaler Inhalation ein, wobei Sie sicherstellen, dass das exspiratorische Tidalvolumen 10 Milliliter pro Kilogramm beträgt. Durchtrennen Sie die Luftröhre und heben Sie den Klemmteil nach oben, um die chirurgische Traktion zu gewährleisten.Anschließend wird die hintere Luftröhre aus der Speiseröhre mittels stumpfer Präparation mit einer schweren Metzenbaum-Schere und einer freien Hand präpariert. Teilen Sie alle verbleibenden Pleurabefestigungen. Durchtrennen Sie die Aorta oberhalb und unterhalb des linken Bronchus und entfernen Sie die Lunge aus dem Brustkorb mit einem Segment der absteigenden Aorta.Nachdem Sie die Lunge mit der Klemme gewogen haben, bewahren Sie sie schnell in einer Kühlbox voller Eis auf. Beginnen Sie mit der Zugabe von 500 Millilitern gepackter roter Blutkörperchen zum Perfusionskreislauf, um ein Endvolumen von 1,5 Litern Perfusat zu erreichen. Machen Sie Fotos von der Lunge für Datensätze.Für die Lungenbiopsie umschließen Sie einen Kubikzentimeter langen Abschnitt ohne Seidennaht und binden ihn zusammen. Schneiden Sie dann diesen gebundenen Teil mit einer Schere zur Gewebeanalyse heraus, wie im Textmanuskript beschrieben, und teilen Sie das Biopsiesegment. Um den 3/8-Halbzoll-Schlauchadapter an der Hauptpulmonalarterie zu befestigen, fassen Sie als Nächstes die gegenüberliegenden Seiten der Hauptpulmonalarterie mit einer Pinzette oder Druckknöpfen.Führen Sie dann den Adapter mit dem halben Zoll großen Teil in die Hauptpulmonalarterie ein und halten Sie ihn an Ort und Stelle, während Sie gleichzeitig den Adapter mit Seiden- oder Ethibond-Bändern in Position halten. Legen Sie nun die Lunge in Rückenlage auf die Silikon-Stützmembran und verbinden Sie sie mit dem ESLP-Gerät. Platzieren Sie eine zweite Schlauchklemme auf der Luftröhre in der Nähe der Position des Trachealbronchus.Nachdem Sie die distalere Klemme entfernt haben, intubieren Sie die Luftröhre mit dem Endotrachealtubus und sichern Sie sie mit zwei Kabelbindern. Klemmen Sie dann die Beatmungsleitung mit einer Schlauchklemme ab, bevor Sie die proximale Klemme aus der Luftröhre lösen. Verbinden Sie den Pulmonalarterienadapter mit der Pulmonalarterienleitung.Sobald die Hauptschlagader der Lunge entlüftet ist, beginnen Sie mit der Zeit für die Perfusion. Klicken Sie auf der Einstellungsseite auf Heizung starten und stellen Sie die Temperatur auf 38 Grad Celsius ein. Geben Sie das Gewicht des Schweins ein, um den Herzzeitvolumenfluss zu berechnen.Stellen Sie auf der Hauptseite den kontinuierlichen positiven Atemwegsdruck auf 20 Zentimeter Wasser ein und klicken Sie auf kontinuierlichen positiven Atemwegsdruck starten. Wenn die Belüftung beginnt, klemmen Sie die Lüftungsleitung ab. Nachdem Sie den arteriellen Drucksensor auf Null gesetzt haben, klemmen Sie die Pulmonalarterienleitung über dem Drucksensor mit der Schlauchklemme ab.Öffnen Sie den Sensor, klicken Sie auf der Einstellungsseite auf Null Pulmonalarteriendruck und Null Blutfluss und bestätigen Sie, dass die Messwerte auf der Hauptseite auf Null gesetzt werden. Schließen Sie den Absperrhahn des Drucksensors, um den Leitungsdruck abzulesen. Öffnen Sie den Zugang zur Kanüle der Pulmonalarterie.Wählen Sie auf der Hauptseite 10 % Herzzeitvolumen aus. Klicken Sie auf Zurück zu PA Manual und lösen Sie die Klemmung der Lungenleitung. Wechseln Sie die Perfusatlösung im oberen Deckel, bevor Sie sie an der Maschine befestigen, um Kondensatbildung während der ESLP zu vermeiden.Ziehen Sie 10 Milliliter Perfusat für die Zentrifugalanalyse und ziehen Sie eine Zeit Null arterielles Blutgas. Legen Sie die Probe vor dem Zentrifugieren auf Eis. Sobald die Lunge 10 Minuten lang durchblutet wurde, erhöhen Sie den Fluss auf 20 % des Herzzeitvolumens.Wenn die Perfusattemperatur 32 Grad Celsius erreicht, befestigen Sie den Kammerdeckel mit Klemmen, um einen luftdichten Verschluss zu schaffen. Stellen Sie sicher, dass die Lunge optimal positioniert ist und die Luftlecks repariert werden. Klemmen Sie bei gesichertem Deckel den Beatmungsschlauch ab, bevor Sie den kontinuierlichen positiven Atemwegsdruck ausschalten.Wählen Sie auf der Einstellungsseite den intrathorakalen Druck Null, den Atemwegsdruck und den Luftstrom aus. Bestätigen Sie dann, dass die Messwerte auf der Hauptseite auf Null gesetzt werden. Klicken Sie auf CPAP starten, bevor Sie den Beatmungsschlauch abklemmen.Stellen Sie die im Textmanuskript genannten Belüftungsparameter ein und klicken Sie auf Drücken, um die Entlüftung zu starten, um die Unterdruckbeatmung zu aktivieren. Befestigen Sie den Sideport-Belüftungsschlauch an der Kammer. Halten Sie in den nächsten Atemzügen die Beatmungsparameter wie im Textmanuskript erwähnt aufrecht.Erhöhen Sie nach 10 Minuten Perfusion den Fluss auf 20 % und nach 20 Minuten Perfusion erhöhen Sie den Fluss auf 30 % Herzzeitvolumen. Fügen Sie dem System Dextrose und Insulin hinzu. Beurteilen Sie die Lungenfunktion mit 50 % Herzzeitvolumen und einem sauerstoffentleerenden Mischgas über einen Zeitraum von fünf Minuten, wie in den Anweisungen des Manuskripts beschrieben.Ziehen Sie während des Konservierungsmodus zu jeder ungeraden Stunde eine 10-Milliliter-Probe Perfusat für die zukünftige Analyse. Entnehmen Sie stündlich einen Milliliter arterielle Blutgasprobe vor dem Desoxygenator und nach fünf Minuten Auswertungsmodus aus den Anschlüssen vor und nach dem Desoxygenator. Die Trends des mittleren pulmonalarteriellen Drucks, der dynamischen Compliance und des pulmonalen Gefäßwiderstands über 12 Stunden Perfusion und Beatmung können durch das verwendete spezifische ESLP-Versuchsprotokoll beeinflusst werden.Ein typischer Trend für das Verhältnis von Partialdruck von arteriellem Sauerstoff und Anteil an eingeatmetem Sauerstoff zu den Auswertungszeitpunkten von fünf und 11 Stunden während der Unterdruckbeatmung ex-situ Lungenperfusion wird hier demonstriert. Die Bildung von Ödemen ist ein weiterer wichtiger Entzündungsindex, der mit der Endothelpermeabilität verbunden ist und eine typische Gewichtszunahme von 30 % am Ende von 12 Stunden Unterdruckbeatmung ex-situ Lungenperfusion zeigt. Das Perfusat fungiert als Surrogatindikator für den allgemeinen Lungenstatus.Die Blutgasanalyse des Perfusats liefert daher umfangreiche Informationen über den Stoffwechselzustand der Lunge. Während des Evaluierungsmodells von ESLP, das nach drei, fünf, sieben, neun und 11 Stunden während eines 12-stündigen Laufs auftritt, wird ein Aufwärtstrend des linksarteriellen Sauerstoffpartialdrucks beobachtet. Es ist sehr wichtig, bei der operativen Entfernung der Lunge so schonend wie möglich vorzugehen und sich auch schnell und effizient zu bewegen.Die Etablierung dieses Geräts, Protokolls und Labors hat zu einer erfolgreichen klinischen Studie und mehreren Entdeckungen geführt, die die Konservierung und Wiederaufbereitung von Spenderlungen verlängern.

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

Pressure Controlled Ventilation zu Acute Lung Injury in Mäusen zu induzieren

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

Forschung

Medizin

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

Nichtinvasive Intratracheale Intubation, die Pathologie und Physiologie der Maus Lung Study

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

Methode Isolated<em&gt; Ex vivo</em&gt; Lung Perfusion in einem Rattenmodell: Lehren aus Entwicklung einer Ratte EVLP Programm gelernt

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

Ex-situ-normothermen Maschine Perfusion von Spenderlebern

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

Ein kleines Tier Modell der Ex Vivo Normothermic Leber Perfusion

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

Lungenfixierung unter konstantem Druck zur Beurteilung von Emphysem bei Mäusen

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 Herz Perfusion im Arbeitsmodus: Beurteilung der Herzfunktion und Stoffwechsel

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

Normotherme ex vivo Pankreasperfusion zur Konservierung von Pankreas-Allotransplantaten vor der Transplantation

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

Schnelle Genesung der Lunge in Kombination mit abdominaler normothermer regionaler Perfusion bei kontrollierter Spende nach Kreislauftod

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

Funktionsbeurteilung des Spenderherzens während der Ex-situ-Perfusion : Erkenntnisse aus Druck-Volumen-Schleifen und Oberflächenechokardiographie

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