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

Denna forskning finansierades på uppdrag av The Hospital Research Foundation.

De procedurer som utförs i detta manuskript överensstämmer med riktlinjerna från Canadian Council on Animal Care och guiden för vård och användning av försöksdjur. Den institutionella djurvårdskommittén vid University of Alberta godkände protokollen. Kvinnliga unga Yorkshire-grisar mellan 35-50 kg användes uteslutande. Korrekt biosäkerhetsutbildning krävdes av alla individer som var involverade i ESLP-procedurer. En schematisk översikt över hela NPV-ESLP-experimentet visas i figur 1<...

<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 finns flera kritiska kirurgiska steg tillsammans med felsökning som behövs för att säkerställa en framgångsrik ESLP-körning. Lungor från juvenila svin är extremt känsliga jämfört med vuxna mänskliga lungor, så den upphandlande kirurgen måste vara försiktig vid hantering av svinlungor. Det är viktigt att försöka en "no-touch" -teknik för att undvika att orsaka trauma och atelektas vid dissekering av lungorna. "No-touch" innebär att man använder minsta möjliga manuella manipulation av lungorna un...

Lungtransplantation (LTx) förblir standardbehandlingen för lungsjukdom i slutstadiet1; LTx har dock betydande begränsningar inklusive otillräckligt donatororganutnyttjande2 och en väntelista på 40%3, vilket är högre än någon annan solid organtransplantation 4,5. Andelen donatororgan är låg (20-30%) på grund av problem med organkvaliteten. Överdrivet geografiskt transportavstånd förvärrat av stränga acceptanskriterier för donatororgan förvärrar dessa kvalitetsproblem. LTx följer också andra solida organtransplantationer när det gäller långsiktiga transplantat- och patientresultat2. Primär transplantatdysfunktion (PGD), oftast orsakad av ischemisk reperfusionsskada (IRI), utgör den främsta orsaken till 30-dagars mortalitet och sjuklighet efter LTx och ökar risken för kronisk transplantatdysfunktion 6,7. Insatser för att minska IRI och förlänga säkra transporttider är avgörande för att förbättra patientresultaten.
Ex situ lungperfusion (ESLP) är en innovativ teknik som har visat sig lovande när det gäller att dämpa dessa begränsningar. ESLP underlättar bevarande, bedömning och rekonditionering av donerade lungor före transplantation. Det har uppvisat tillfredsställande kort- och långsiktiga resultat efter transplantation av lungor med utökade kriterier (ECD), vilket bidrar till en ökning av antalet lämpliga donatorlungor för LTx, med organutnyttjandegrad som ökar med 20% i vissa centra 8,9,10. Jämfört med den nuvarande kliniska standarden för LTx, cold static preservation (CSP), erbjuder ESLP flera fördelar: organkonserveringstiden är inte begränsad till 6 timmar, utvärdering av organfunktion är möjlig före implantation, och på grund av kontinuerlig organperfusion kan modifieringar göras i perfusatet som optimerar organfunktionen11.
De allra flesta nuvarande ESLP-enheter avsedda för mänsklig användning använder övertrycksventilation (PPV); Ny litteratur har dock visat att denna ventilationsstrategi är sämre än undertrycksventilation (NPV) ESLP, med PPV som inducerar mer signifikant ventilatorinducerad lungskada12,13,14,15. I både humana och svinlungor uppvisar NPV-ESLP överlägsen organfunktion jämfört med ex situ-lungperfusion (PPV-ESLP) med positivt tryck över olika fysiologiska domäner, inklusive proinflammatorisk cytokinproduktion, lungödem och bullaebildning15. Den homogena fördelningen av intratorakalt tryck över hela lungytan i NPV-ESLP har föreslagits som en signifikant faktor bakom denna fördel15,16. Utöver de prekliniska fördelarna har den kliniska säkerheten och genomförbarheten av NPV-ESLP visats i en nyligen genomförd klinisk prövning17. Med hjälp av en ny NPV-ESLP-enhet bevarades, utvärderades och transplanterades tolv mänskliga lungor med utökade kriterier framgångsrikt med 100% 30-dagars och 1-års överlevnad.
Syftet med detta manuskript är att demonstrera ett fungerande protokoll för vårt laboratoriums NPV-ESLP-enhet med juvenila svinlungor under normotermiska förhållanden under 12 timmars varaktighet. Den kirurgiska hämtningen beskrivs i detalj, och vår anpassade mjukvaruplattforms initiering, hantering och avslutning beskrivs också. Strategin för vävnadsinsamling och hantering av proverna förklaras också.

<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

Lungtransplantation (LTx) är fortfarande standard för behandling av lungsjukdom i slutstadiet. Brist på lämpliga donatororgan och oro över donatororgankvalitet som förvärras av alltför stora geografiska transportavstånd och stränga acceptanskriterier för donatororgan utgör begränsningar för nuvarande LTx-insatser. Ex situ lungperfusion (ESLP) är en innovativ teknik som har visat sig lovande när det gäller att dämpa dessa begränsningar. Den fysiologiska ventilationen och perfusionen av lungorna utanför den inflammatoriska miljön i givarkroppen ger ESLP flera fördelar jämfört med traditionell kall statisk konservering (CSP). Det finns bevis för att undertrycksventilation (NPV) ESLP är överlägsen övertrycksventilation (PPV) ESLP, med PPV som inducerar mer signifikant ventilatorinducerad lungskada, proinflammatorisk cytokinproduktion, lungödem och bullaebildning. NPV-fördelen beror kanske på den homogena fördelningen av intratorakalt tryck över hela lungytan. Den kliniska säkerheten och genomförbarheten av en anpassad NPV-ESLP-enhet har visats i en nyligen genomförd klinisk prövning med extender criteria donator (ECD) mänskliga lungor. Här beskrivs användningen av denna anpassade enhet i en juvenil svinmodell av normotermisk NPV-ESLP under en 12 timmars varaktighet, med särskild uppmärksamhet på hanteringstekniker. Prekirurgisk beredning, inklusive ESLP-programvaruinitiering, priming och avluftning av ESLP-kretsen och tillsats av antitrombotiska, antimikrobiella och antiinflammatoriska medel, specificeras. De intraoperativa teknikerna för central linjeinsättning, lungbiopsi, exsanguination, blodinsamling, kardioktomi och pneumonektomi beskrivs. Vidare läggs särskilt fokus på anestesiöverväganden, med anestesiinduktion, underhåll och dynamiska modifieringar som beskrivs. Protokollet anger också den anpassade enhetens initiering, underhåll och avslutning av perfusion och ventilation. Dynamiska organhanteringstekniker, inklusive förändringar i ventilation och metaboliska parametrar för att optimera organfunktion, beskrivs noggrant. Slutligen karakteriseras och avbildas den fysiologiska och metaboliska bedömningen av lungfunktionen i de representativa resultaten.

I början av lungperfusion och ventilation (konserveringsläge) kommer lungorna i allmänhet att ha ett lågt lungartärtryck (< 10 mmHg) och låg dynamisk överensstämmelse (< 10 ml / mmHg) när perfusatet värms till normotermi. Yorkshire grisar som väger 35-50 kg resulterar vanligtvis i lungor som väger 350-500 g. Under den första timmen av NPV-ESLP är de uppmätta expiratoriska tidalvolymerna (TVe) 0-2 ml/kg och de inandningstidala volymerna (TVi) är 100-200 ml. TVe når i allmänhet 4-6 ml / kg inom 3-6 timmar...

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

Detta dokument beskriver en svinmodell av undertrycksventilation ex situ lungperfusion, inklusive upphandling, fastsättning och hantering på den skräddarsydda plattformen. Fokus ligger på anestesi- och kirurgiska tekniker samt felsökning.

Normothermisk undertrycksventilation ex situ lungperfusion: utvärdering av lungfunktion och metabolism

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 skapade denna ESLP-enhet, och den använder patenterad undertrycksventilationsteknik och programvara, som inte kan ses någon annanstans inom ESLP-forskning. Vårt labb har tidigare visat att undertrycksventilation orsakar mindre lungskador vid ESLP jämfört med övertrycksventilation. Detta beror sannolikt på den mer fysiologiska mekanismen för undertrycksventilation.Denna enhet och protokoll är utformade för att förlänga den säkra bevarandetiden för donatorlungor och för att rekonditionera marginella lungor till acceptabla transplantationsstandarder. Enheten i sig är mycket enkel att använda. Den största utmaningen är att operera bort de unga grislungorna utan att orsaka någon skada.De är extremt ömtåliga jämfört med vuxna mänskliga lungor. Börja med att bibehålla den expiratoriska tidalvolymen på 10 milliliter per kilogram genom att öka topptrycket för maximal alveolär rekrytering. Utför en mittlinje sternotomi.Använd elektrocautery för att snitta huden och subkutan vävnad. Dissekera mjukt mjukvävnadsfästena från det bakre bordet i det nedre bröstbenet. Använd en sternal såg för att dela bröstbenet.Sätt i en sternal retractor och öppna bred. Efter att ha utfört kardioktomi, öppna och ta bort mediastinal pleura bilateralt för att exponera lungorna. Dela sedan pleurafästena från membranet mot vänster nedre lunglob, med hjälp av en Deaver-upprullare för att hålla membranet uppåt.Dela nu det underlägsna lungligamentet till vänster och fortsätt upp mot hilum. Därefter delar du de sämre vena cava och pleurala fästena från membranet och drar sedan in membranet uppåt med Deaver-upprullaren. Dela det sämre lungligamentet på höger sida och fortsätt upp mot hilum.Dela sedan den innominerade venen och bågkärlen för att exponera luftstrupen. Efter att ha dissekerat vävnaden som omger luftstrupen, kläm fast luftstrupen med en slangklämma vid maximal inandning, vilket säkerställer att den utandningsbara tidvattenvolymen är 10 ml per kilo. Transektera luftstrupen och lyft klämdelen uppåt för att ge kirurgisk dragkraft.Dissekera sedan den bakre luftstrupen från matstrupen med trubbig dissektion med tung Metzenbaum-sax och en fri hand. Dela eventuella återstående pleurala bilagor. Transekt aorta ovanför och under vänster bronkus och ta bort lungorna från bröstet med ett segment av nedåtgående aorta.Efter att ha vägt lungorna med klämman, förvara dem snabbt i en kylare full av is. Börja med att tillsätta 500 ml packade röda blodkroppar till perfusionskretsen för att nå en slutlig volym på 1,5 liter perfusat. Ta fotografier av lungorna för dataposter.För lungbiopsin, omge en kubikcentimeter del med noll silkesutur och binda den. Punktbeskatta sedan denna bundna del, med sax för vävnadsanalys som beskrivs i textmanuskriptet, och dela biopsisegmentet. Därefter, för att säkra 3/8 halvtums slangadapter till huvudlungartären, ta tag i motsatta sidor av huvudlungartären med pincett eller snaps.Sätt sedan in adaptern med halvtumsdelen i huvudlungartären och håll den på plats samtidigt som du säkrar adaptern på plats med noll siden- eller Ethibond-band. Placera nu lungorna i ryggläge på silikonstödmembranet och anslut dem till ESLP-enheten. Placera en andra slangklämma på luftstrupen nära platsen för trakeal bronkus.Efter att ha tagit bort den mer distala klämman, intubera luftstrupen med endotrakealröret och säkra den på plats med två dragkedjor. Kläm sedan fast ventilationsledningen med en slangklämma innan du släpper den proximala klämman från luftstrupen. Anslut lungartäradaptern till lungartärlinjen.När den huvudsakliga lungartären är avluftad, börja tiden för perfusion. På inställningssidan klickar du på starta värmaren och ställer in temperaturen till 38 grader Celsius. Ange grisens vikt för att beräkna hjärtminutvolymflödet.På huvudsidan ställer du in det kontinuerliga positiva luftvägstrycket på 20 centimeter vatten och klickar på starta kontinuerligt positivt luftvägstryck. När ventilationen börjar, lossa ventilationsledningen. Efter nollställning av artärtrycksensorn, kläm fast lungartärledningen ovanför trycksensorn med slangklämman.Öppna sensorn, klicka på noll lungartärtryck och noll blodflöde på inställningssidan och bekräfta att avläsningarna är nollställda på huvudsidan. Stäng trycksensorns stoppkran för att läsa av ledningstrycket. Öppna linjen till lungartärkanylen.Välj 10%hjärtminutvolym på huvudsidan. Klicka på återgå till PA-manualen och lossa lunglinjen. Byt perfusatlösning i topplocket innan du fäster den på maskinen för att förhindra kondensbildning under ESLP.Dra 10 ml perfusat för centrifugalanalys och dra en tid noll arteriell blodgas. Lägg provet på is före centrifugering. När lungorna har perfuserats i 10 minuter, öka flödet till 20% av hjärtminutvolymen.När perfusattemperaturen når 32 grader Celsius, säkra kammarlocket på plats med klämmor för att skapa en lufttät tätning. Se till att lungorna är optimalt placerade och luftläckorna repareras. Med locket säkert, kläm fast ventilationsslangen innan du stänger av kontinuerligt positivt luftvägstryck.På inställningssidan väljer du noll intratorakalt tryck, luftvägstryck och luftflöde. Bekräfta sedan att avläsningarna nollställs på huvudsidan. Klicka på starta CPAP innan du lossar ventilationsslangen.Ställ in ventilationsparametrarna som nämns i textmanuskriptet och klicka på tryck för att starta ventilen för att aktivera undertrycksventilation. Fäst sidoportens ventilationsrör i kammaren. Under de närmaste andetagen, behåll ventilationsparametrarna som nämns i textmanuskriptet.Efter 10 minuters perfusion, öka flödet till 20%och efter 20 minuters perfusion, öka flödet till 30%hjärtminutvolym. Tillsätt dextros och insulin i systemet. Utvärdera lungfunktionen, med hjälp av 50% hjärtminutvolym och en deoxygenerande blandad svepgas under en fem minuters varaktighet, enligt manuskriptinstruktionerna.Vid varje udda timme under konserveringsläge, dra ett 10 ml prov av perfusat för framtida analys. Dra ett milliliter pre-deoxygenator arteriellt blodgasprov varje timme och från före och efter deoxygenatorportar efter fem minuters utvärderingsläge. Trenderna i genomsnittligt lungartärtryck, dynamisk följsamhet och pulmonell vaskulär resistans under 12 timmars perfusion och ventilation kan påverkas av det specifika ESLP-experimentella protokollet som används.En typisk trend för förhållandet mellan partialtryck av arteriellt syre och fraktion av inandat syre vid utvärderingstidpunkterna på fem och 11 timmar under undertrycksventilation ex-situ lungperfusion visas här. Ödembildning är ett annat viktigt index för inflammation i samband med endotelpermeabilitet, vilket visar en typisk viktökning på 30% i slutet av 12 timmars undertrycksventilation ex-situ lungperfusion. Perfusatet fungerar som en surrogatindikator för övergripande lungstatus.Därför ger blodgasanalys av perfusatet omfattande information om lungans metaboliska tillstånd. Under utvärderingsmodellen för ESLP, som inträffar vid tre, fem, sju, nio och 11 timmar under en 12 timmars körning, observeras en uppåtgående trend i vänster arteriellt partiellt tryck av syre. Det är mycket viktigt att vara så skonsam som möjligt när du opererar bort lungorna och att också röra sig snabbt och effektivt.Etableringen av denna enhet, protokoll och laboratorium har lett till en framgångsrik klinisk prövning och flera upptäckter som förlänger bevarande och rekonditionering av donatorlungor.

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

Tryckstyrd ventilation för att framkalla akut lungskada hos möss

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

Noninvasiv Intratrakeal Intubation att studera patologi och fysiologi 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

Metod för Isolerad<em&gt; Ex vivo</em&gt; Lung Perfusion i en råttmodell: Lärdomar från Utveckla 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

Ex situ normotermisk Machine Perfusion av donator Lever

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 djurmodell för Ex Vivo Normothermic lever 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

Lung fixering under konstant tryck för utvärdering av emfysem hos möss

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 hjärtat Perfusion i arbetar läge: bedömning av hjärtfunktionen och Metabolism

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 för bevarande av Pancreas Allografts före 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

Lung Rapid Recovery Procurement kombinerat med abdominal normothermisk regional perfusion vid kontrollerad donation efter cirkulationsdöd

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

Funktionell bedömning av donatorhjärtat under ex situ-perfusion : Insikter från tryckvolymslingor och ytekokardiografi

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