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

Denne forskningen ble finansiert på vegne av Sykehusforskningsstiftelsen.

Prosedyrene som utføres i dette manuskriptet er i samsvar med retningslinjene fra Canadian Council on Animal Care og veiledningen for stell og bruk av forsøksdyr. Den institusjonelle dyrepleiekomiteen ved University of Alberta godkjente protokollene. Kvinnelige unge Yorkshire-griser mellom 35-50 kg ble utelukkende brukt. Riktig biosikkerhetsopplæring var nødvendig av alle individer som var involvert i ESLP-prosedyrer. En skjematisk oversikt over hele NPV-ESLP-eksperimentet er representert i figur...

<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>

Det er flere kritiske kirurgiske trinn sammen med feilsøking som trengs for å sikre en vellykket ESLP-kjøring. Juvenile svinelunger er ekstremt delikate sammenlignet med voksne menneskelige lunger, så den anskaffende kirurgen må være forsiktig når han håndterer svinelunger. Det er viktig å forsøke en "no-touch" teknikk for å unngå å forårsake traumer og atelektase når dissekere ut lungene. "No-touch" betyr å bruke det minste minimum av manuell manipulering av lungene under anskaffelsen. Rekrutteringsmanø...

Lungetransplantasjon (LTx) forblir standarden på omsorg for lungesykdom i sluttstadiet1; LTx har imidlertid betydelige begrensninger, inkludert utilstrekkelig bruk av donororganer2 og en ventelistedødelighet på 40%3, som er høyere enn noen annen solid organtransplantasjon 4,5. Donor organ utnyttelse priser er lave (20-30%) på grunn av organkvalitet bekymringer. Overdreven geografisk transportavstand forsterket av strenge kriterier for aksept av donororganer forverrer disse kvalitetsproblemene. LTx følger også andre solide organtransplantasjoner når det gjelder langsiktig transplantat og pasientutfall2. Primær transplantatdysfunksjon (PGD), oftest forårsaket av iskemisk reperfusjonsskade (IRI), representerer den viktigste årsaken til 30-dagers dødelighet og sykelighet etter LTx og øker risikoen for kronisk transplantatdysfunksjon 6,7. Innsats for å redusere IRI og utvide trygge transporttider er avgjørende for å forbedre pasientresultatene.
Ex situ lungeperfusjon (ESLP) er en innovativ teknologi som har vist løfte om å dempe disse begrensningene. ESLP forenkler bevaring, vurdering og rekondisjonering av donorlunger før transplantasjon. Den har vist tilfredsstillende resultater på kort og lang sikt etter transplantasjon av utvidede kriterier donor (ECD) lunger, noe som bidrar til en økning i antall egnede donorlunger for LTx, med organutnyttelsesgrad som øker med 20% i enkelte sentre 8,9,10. Sammenlignet med dagens kliniske standard for LTx, kald statisk bevaring (CSP), tilbyr ESLP flere fordeler: organbevaringstid er ikke begrenset til 6 timer, evaluering av organfunksjon er mulig før implantasjon, og på grunn av kontinuerlig organperfusjon kan det gjøres modifikasjoner i perfusatet som optimaliserer organfunksjonen11.
De aller fleste nåværende ESLP-enheter designet for menneskelig bruk bruker positivt trykkventilasjon (PPV); Nyere litteratur har imidlertid indikert at denne ventilasjonsstrategien er dårligere enn undertrykksventilasjon (NPV) ESLP, med PPV som induserer mer signifikant ventilatorindusert lungeskade12,13,14,15. I både humane lunger og svin utviser NPV-ESLP overlegen organfunksjon sammenlignet med positivt trykk ex situ lungeperfusjon (PPV-ESLP) på tvers av forskjellige fysiologiske domener, inkludert proinflammatorisk cytokinproduksjon, lungeødem og bullaedannelse15. Den homogene fordelingen av intratorakalt trykk over hele lungeoverflaten i NPV-ESLP har blitt foreslått som en signifikant faktor som ligger til grunn for denne fordelen15,16. I tillegg til de prekliniske fordelene har den kliniske sikkerheten og gjennomførbarheten av NPV-ESLP blitt demonstrert i en nylig klinisk studie17. Ved hjelp av en ny NPV-ESLP-enhet ble tolv utvidede kriterier donor menneskelige lunger bevart, evaluert og deretter transplantert med 100% 30-dagers og 1-års overlevelse.
Målet med dette manuskriptet er å demonstrere en arbeidsprotokoll for laboratoriets NPV-ESLP-enhet ved bruk av unge svinelunger under normoterme forhold i 12 timers varighet. Den kirurgiske hentingen er dekket i detalj, og vår tilpassede programvareplattforms initiering, administrasjon og avslutning er også beskrevet. Strategien for vevsinnsamling og håndtering av prøvene blir også redegjort for.

<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

Lungetransplantasjon (LTx) er fortsatt standard for omsorg for sluttstadiet lungesykdom. Mangel på egnede donororganer og bekymringer over donororgankvalitet forverret av overdreven geografisk transportavstand og strenge kriterier for aksept av donororganer, utgjør begrensninger for dagens LTx-innsats. Ex situ lungeperfusjon (ESLP) er en innovativ teknologi som har vist løfte om å dempe disse begrensningene. Den fysiologiske ventilasjonen og perfusjonen av lungene utenfor det inflammatoriske miljøet i donorlegemet gir ESLP flere fordeler i forhold til tradisjonell kaldstatisk bevaring (CSP). Det er tegn på at negativ trykkventilasjon (NPV) ESLP er overlegen positiv trykkventilasjon (PPV) ESLP, med PPV som induserer mer signifikant ventilatorindusert lungeskade, proinflammatorisk cytokinproduksjon, lungeødem og bullaedannelse. NPV-fordelen skyldes kanskje den homogene fordelingen av intratorakalt trykk over hele lungeoverflaten. Den kliniske sikkerheten og gjennomførbarheten av en tilpasset NPV-ESLP-enhet har blitt demonstrert i en nylig klinisk studie som involverer donorlunger (ECD) etter ekstenderkriterier. Her er bruken av denne tilpassede enheten beskrevet i en juvenil svinemodell av normoterm NPV-ESLP over en 12 timers varighet, med særlig vekt på styringsteknikker. Pre-kirurgisk forberedelse, inkludert initialisering av ESLP-programvare, priming og avlufting av ESLP-kretsen, og tilsetning av antitrombotiske, antimikrobielle og antiinflammatoriske midler, er spesifisert. De intraoperative teknikkene for sentrallinjeinnsetting, lungebiopsi, ekssanguinering, blodinnsamling, kardioktomi og pneumonektomi er beskrevet. Videre er det spesielt fokus på bedøvelseshensyn, med anestesiinduksjon, vedlikehold og dynamiske modifikasjoner skissert. Protokollen spesifiserer også den egendefinerte enhetens initialisering, vedlikehold og avslutning av perfusjon og ventilasjon. Dynamiske organstyringsteknikker, inkludert endringer i ventilasjon og metabolske parametere for å optimalisere organfunksjonen, er grundig beskrevet. Til slutt karakteriseres og avbildes den fysiologiske vurderingen av lungefunksjonen i de representative resultatene.

I begynnelsen av lungeperfusjon og ventilasjon (konserveringsmodus) vil lungene generelt ha lavt lungearterietrykk (< 10 mmHg) og lav dynamisk compliance (< 10 ml / mmHg) når perfusatet varmes opp til normotermi. Yorkshire-griser på 35-50 kg resulterer vanligvis i lunger som veier 350-500 g. I løpet av den første timen av NPV-ESLP er de målte ekspiratoriske tidevannsvolumene (TVe) 0-2 ml / kg, og de inspiratoriske tidevannsvolumene (TVi) er 100-200 ml. TVe når vanligvis 4-6 ml / kg innen 3-6 timer, og etter det kan...

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

Denne rapporten beskriver en svinemodell for undertrykksventilasjon ex situ lungeperfusjon, inkludert innkjøp, vedlegg og styring på den skreddersydde plattformen. Det fokuseres på bedøvelses- og kirurgiske teknikker, samt feilsøking.

Normothermic undertrykksventilasjon ex situ lungeperfusjon: evaluering av lungefunksjon og 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 opprettet denne ESLP-enheten, og den bruker patentert ventilasjonsteknologi og programvare for negativt trykk, som ikke kan sees noe annet sted innen ESLP-forskning. Vårt laboratorium har tidligere vist at undertrykksventilasjon gir mindre lungeskade under ESLP sammenlignet med overtrykksventilasjon. Dette skyldes sannsynligvis den mer fysiologiske mekanismen for undertrykksventilasjon.Denne enheten og protokollen er utformet for å forlenge sikker bevaringstid for donorlunger og for å rekondisjonere marginale lunger til akseptable transplantasjonsstandarder. Selve enheten er veldig enkel å betjene. Den største utfordringen er kirurgisk fjerning av unggrislungene uten å forårsake skade.De er ekstremt skjøre sammenlignet med voksne menneskelige lunger. Begynn med å opprettholde det ekspiratoriske tidevannsvolumet på 10 milliliter per kilo ved å øke topptrykket for maksimal alveolær rekruttering. Utfør en midtlinjesternotomi.Bruk elektrokauteri til å snitte huden og underhudsvevet. Dissekere bløtvevsvedleggene sløvt fra den bakre tabellen i det nedre brystbenet. Bruk en aktersag til å dele brystbenet.Sett inn en sternal retractor og åpne bredt. Etter å ha utført kardioktomi, åpne og fjern mediastinal pleura bilateralt for å eksponere lungene. Del deretter pleuralvedleggene fra membranen mot venstre nedre lungelapp, ved hjelp av en Deaver-retractor for å holde membranen oppover.Del nå det nedre lungeligamentet til venstre og fortsett opp mot hilum. Del deretter den dårligere vena cava og pleural vedlegg fra membranen, og trekk deretter membranen oppover ved hjelp av Deaver retractor. Del det nedre lungeligamentet på høyre side og fortsett opp mot hilum.Del deretter den innominate venen og buefartøyene for å avsløre luftrøret. Etter å ha dissekert vevet rundt luftrøret, klemmer du luftrøret ved hjelp av en slangeklemme ved maksimal innånding, slik at det ekspiratoriske tidevannsvolumet er 10 milliliter per kilo. Transekt luftrøret og løft klemmepartiet oppover for å gi kirurgisk trekkraft.Dissekere deretter den bakre luftrøret fra spiserøret ved hjelp av stump disseksjon med tung Metzenbaum-saks og en fri hånd. Del eventuelle gjenværende pleural vedlegg. Transekter aorta over og under venstre bronkus og fjern lungene fra brystet med et segment av synkende aorta.Etter å ha veid lungene med klemmen, oppbevar dem raskt i en kjøler full av is. Begynn med å legge 500 ml pakkede røde blodlegemer til perfusjonskretsen for å nå et endelig volum på 1,5 liter perfusat. Ta bilder av lungene for dataposter.For lungebiopsien, omkrans en kubikkcentimeter del med null silkesutur og bind den. Excise deretter denne bundne delen, ved hjelp av saks for vevsanalyse som beskrevet i tekstmanuskriptet, og del biopsisegmentet. Neste, for å feste 3/8 halv-tommers slangeadapter til hoved lungearterien, ta tak i motsatte sider av hovedpulmonal arterie ved hjelp av tang eller snaps.Sett deretter adapteren med den halvtomme delen inn i hovedpulsåren og hold den på plass samtidig som adapteren festes på plass ved hjelp av null silke- eller Ethibond-bånd. Plasser nå lungene i en liggende stilling på silikonstøttemembranen og koble dem til ESLP-enheten. Plasser en andre slangeklemme på luftrøret nær stedet for trakealbronkusen.Etter å ha fjernet den mer distale klemmen, intuber luftrøret med endotrakealrøret og fest det på plass ved hjelp av to glidelåser. Klem deretter ventilasjonsledningen med en slangeklemme før du slipper den proksimale klemmen fra luftrøret. Koble lungearterieadapteren til lungearterielinjen.Når hovedpulsåren er luftet, start tiden for perfusjon. På innstillingssiden klikker du på startovnen og setter temperaturen til 38 grader Celsius. Skriv inn grisens vekt for å beregne hjerteutgangsstrømmen.På hovedsiden setter du det kontinuerlige positive luftveistrykket til 20 centimeter vann og klikker på start kontinuerlig positivt luftveistrykk. Når ventilasjonen begynner, løsner du ventilasjonsledningen. Etter å ha nullstilt arterielle trykksensoren, klemmer du lungearterielinjen over trykksensoren med slangeklemmen.Åpne sensoren, klikk null lungearterietrykk og null blodstrøm på innstillingssiden og bekreft at avlesningene er nullstilt på hovedsiden. Lukk stoppekranen for trykksensoren for å lese av linjetrykket. Åpne linjen til lungearteriekanylen.Velg 10 % hjerteeffekt på hovedsiden. Klikk på Gå tilbake til PA Manual og løsne lungelinjen. Bytt perfusatløsningen i topplokket før du fester den til maskinen for å forhindre kondensdannelse under ESLP.Trekk 10 ml perfusat for sentrifugalanalyse og tegne en tid null arteriell blodgass. Legg prøven på is før sentrifugering. Når lungene har blitt perfundert i 10 minutter, øker strømmen til 20% av hjerteutgangen.Når parfymattemperaturen når 32 grader Celsius, fest kammerlokket på plass med klemmer for å skape en lufttett forsegling. Sørg for at lungene er optimalt plassert og at luftlekkasjene repareres. Med lokket festet, klem ventilasjonsslangen før du slår av kontinuerlig positivt luftveistrykk.På innstillingssiden velger du null intratorakalt trykk, luftveistrykk og luftstrøm. Bekreft deretter at avlesningene er nullstilt på hovedsiden. Klikk på start CPAP før du løsner ventilasjonsslangen.Still inn ventilasjonsparametrene nevnt i tekstmanuskriptet, og klikk på trykk for å starte ventilen for å aktivere undertrykksventilasjon. Fest ventilasjonsslangen til sideporten til kammeret. I løpet av de neste åndedragene, oppretthold ventilasjonsparametrene som nevnt i tekstmanuskriptet.Etter 10 minutters perfusjon, øk strømmen til 20%og etter 20 minutters perfusjon, øk strømmen til 30%hjerteutgang. Tilsett druesukker og insulin i systemet. Evaluer lungefunksjonen ved å bruke 50 % hjerteminuttvolum og en deoksygenerende blandet sveipegass over en fem minutters varighet, i henhold til manuskriptinstruksjonene.Ved hver odde time under bevaringsmodus, tegne en 10 milliliter prøve av perfusat for fremtidig analyse. Tegn en milliliter pre-deoxygenator arteriell blodgassprøve hver time og fra pre og post deoxygenator porter etter fem minutter med evalueringsmodus. Trendene i gjennomsnittlig pulmonalt arterietrykk, dynamisk etterlevelse og pulmonal vaskulær motstand over 12 timers perfusjon og ventilasjon kan påvirkes av den spesifikke ESLP eksperimentelle protokollen som brukes.En typisk trend for forholdet mellom partialtrykk av arterielt oksygen og fraksjon av inspirert oksygen ved evalueringstidspunktene på fem og 11 timer gjennom undertrykksventilasjon ex situ lungeperfusjon er vist her. Ødemdannelse er en annen viktig indeks for betennelse forbundet med endotelpermeabilitet, og viser en typisk vektøkning på 30% ved slutten av 12 timer med negativ trykkventilasjon ex situ lungeperfusjon. Perfusatet fungerer som en surrogatindikator for total lungestatus.Derfor gir blodgassanalyse av perfusatet omfattende informasjon om lungens metabolske tilstand. Under evalueringsmodellen av ESLP, som forekommer ved tre, fem, syv, ni og 11 timer i løpet av en 12 timers løp, observeres en oppadgående trend i venstre arterielt partialtrykk av oksygen. Det er veldig viktig å være så skånsom som mulig når du kirurgisk fjerner lungene, og å også bevege seg raskt og effektivt.Etableringen av denne enheten, protokollen og laboratoriet har ført til en vellykket klinisk studie og flere funn som forlenger bevaring og rekondisjonering av donorlunger.

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

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

Noninvasive røret Intubering å studere patologi og fysiologi av 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

Måte Isolert<em&gt; Ex Vivo</em&gt; Lung Perfusjons i en Rat Modell: Erfaringer fra å utvikle en 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

En liten dyr modell av Ex Vivo Normothermic lever perfusjon

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

Lung fiksering under konstant trykk for evaluering av emfysem i mus

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 hjertet perfusjon i arbeider modus: vurdering av hjertefunksjon og 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 Perfusion for bevaring av bukspyttkjertelen allotransplantater før transplantasjon

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

Lungerask restitusjon kombinert med abdominal normoterm regional perfusjon ved kontrollert donasjon etter sirkulatorisk død

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

Funksjonell vurdering av donorhjertet under Ex Situ Perfusjon: Innsikt fra trykk-volumsløyfer og overflateekkokardiografi

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