Name: functional assessment of the donor heart during ex situ perfusion: insights from pressure-volume loops and surface echocardiography
Uploaded: 2022-10-11T13:20:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Functional Assessment of the Donor Heart During Ex Situ Perfusion: Insights from Pressure-Volume Loops and Surface Echocardiography at JoVE.com

Institut Georges Lopez, Lissieu, 69380, France
Claudia Lacerda, General Electric Healthcare, Buc, France

Le présent protocole a été approuvé par le comité local d’éthique de l’expérimentation animale et par le comité institutionnel du bien-être animal (APAFIS#30483-2021031811339219 v1, Comité d’éthique animale de l’Université Paris Saclay, France). Les animaux ont été traités conformément aux lignes directrices pour le soin et l’utilisation des animaux de laboratoire élaborées par le National Institute of Health et aux principes de soins aux animaux de laboratoire élaborés par la National Socie...

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	<li>Lund, L. H., 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-second+official+adult+heart+transplantation+report-2015;+focus+theme:+early+graft+failure.">The registry of the international society for heart and lung transplantation: thirty-second official adult heart transplantation report-2015; focus theme: early graft failure.</a> Journal of Heart and Lung Transplant. 34 (10), 1244-1254 (2015).</li><li>. Annual report 2018 Eurotransplant International Foundation Available from: <a target="_blank" href="https://www.eurotransplant.org/cms/mediaobject.php?file=ET_Jaarv">https://www.eurotransplant.org/cms/mediaobject.php?file=ET_Jaarv</a> (2018)</li><li>Guglin, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=How+to+increase+the+utilization+of+donor+hearts.">How to increase the utilization of donor hearts.</a> Heart Failure Reviews. 20 (1), 95-105 (2015).</li><li>Tuttle-Newhall, J. E. <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:+1998-2007.">Organ donation and utilization in the United States: 1998-2007.</a> American Journal of Transplantation. 9 (4), 879-893 (2009).</li><li>Dronavalli, V. B., Banner, N. R., Bonser, R. 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Il y a quelques étapes critiques à considérer dans le protocole du PNSME. L’évaluation préliminaire in situ du cœur demeurait importante, surtout compte tenu de la valve aortique qui ne devrait pas présenter de régurgitation aortique significative (grade 2 ou plus) ; sinon, la réanimation du cœur sera compromise pendant la période Langendorff en raison d’une altération de la perfusion coronaire et de l’ischémie myocardique. L’initiation du WM après la perfusion de Langendorff a été une m...

La transplantation cardiaque est le traitement de référence pour l’insuffisance cardiaque avancée, mais elle est limitée par la pénurie actuelled’organes 1. Un nombre croissant de cœurs de donneurs avec des critères étendus (âge >45 ans, facteurs de risque cardiovasculaire, faible débit prolongé, dysfonction ventriculaire gauche aiguë secondaire à une tempête catécholaminergique) sont attribués avec un risque accru d’échec primaire du greffon2. De plus, les cœurs donnés après une mort circulatoire contrôlée (TDC) peuvent présenter une lésion myocardique secondaire à une ischémie chaude prolongée3. Par conséquent, il est nécessaire de mieux évaluer ces cœurs de donneurs avant la transplantation, en particulier pour évaluer leur admissibilité à la transplantation cardiaque 4,5.
La perfusion ex situ normamère (NESP) préserve le cœur battant en utilisant du sang oxygéné chaud. Le seul appareil disponible dans le commerce pour le PNSME préserve le cœur dans un état de non-fonctionnement (mode Langendorff). Cette approche a été initialement appliquée pour étendre la conservation du greffon au-delà de la période critique de 4 h d’ischémie froide6. Un autre avantage majeur de cette technologie est de fournir une évaluation continue de la viabilité myocardique basée sur la concentration de lactate dans le perfusat6. Cependant, cette évaluation biochimique n’a jamais été corrélée avec les résultats post-transplantation à ce jour. De même, le mode de Langendorff pour le PNSME ne permet pas l’évaluation hémodynamique et fonctionnelle du cœur avant la transplantation. Certains auteurs ont rapporté le bénéfice potentiel du cathétérisme intracardiaque pendant le PNSME pour prédire la récupération du myocarde après la transplantation7.
Le présent rapport vise à fournir une méthodologie reproductible pour évaluer la performance cardiaque du donneur au cours du PNSME. Nous avons modifié le circuit pour permettre la perfusion en mode de fonctionnement et, par conséquent, l’acquisition de variables fonctionnelles non invasives avec l’échocardiographie épicardique. L’indice de travail myocardique, une variable indépendante de la charge, a été enregistré à l’aide de boucles pression-déformation. Nous avons étudié les relations entre le travail myocardique et les variables hémodynamiques obtenues par cathétérisme de conductance intracardiaque.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>3T Heater Cooler System</td>
			<td>Liva Nova, Ch&#226;tillon, France</td>
			<td>IM-00727 A</td>
			<td>Extracorporeal Heater Cooler device</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4-0 polypropylene suture</td>
			<td>Peters, bobigny, France</td>
			<td>20S15B</td>
			<td>sutures</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5-0 polypropylene suture</td>
			<td>Peters, bobigny, France</td>
			<td>20S10B</td>
			<td>sutures</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adenosine</td>
			<td>Efisciens BV, Rotterdam, Netherlands</td>
			<td>9088309</td>
			<td>Drugs for the ex-vivo perfusion</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adrenaline</td>
			<td>Aguettant, Lyon, France</td>
			<td>600040</td>
			<td>Drugs for the ex-vivo perfusion</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Atracurium</td>
			<td>Pfizer Holding France, Paris, France</td>
			<td>582547</td>
			<td>Drugs for the induction of the anesthesia</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DeltaStream</td>
			<td>Fresenius Medical Care, L&#8217;Arbresle, France</td>
			<td>MEH2C4024</td>
			<td>Extracorporeal blood pump</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EKG epicardial electrodes</td>
			<td>Cardinal Health LLC, Waukegan, Illinois, USA</td>
			<td>31050522</td>
			<td>EKG detection electrodes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>External pacemaker</td>
			<td>Medtronic Inc. Minneapolis, Minneapolis, USA</td>
			<td>5392</td>
			<td>Pacemaker device</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glucose 5%</td>
			<td>B.Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany</td>
			<td>3400891780017</td>
			<td>Drugs for the priming solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heart Perfusion Set, Organ Care System</td>
			<td>Transmedics, Andover, MA, USA</td>
			<td>Ref#1200</td>
			<td>Normothermic ex-vivo heart perfusion device</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Intellivue MX550</td>
			<td>Philips Healthcare, Suresnes, France</td>
			<td>NA</td>
			<td>Permanent monitoring system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Istat 1</td>
			<td>Abbott, Chicago, Ill, USA</td>
			<td>714336-03O</td>
			<td>Blood Analyzer machine</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Labchart</td>
			<td>AD Instruments Ltd, Paris, France</td>
			<td>LabChart&#160;v8.1.21</td>
			<td>Pressure Volume loops aquisition software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnesium</td>
			<td>Aguettant, Lyon, France</td>
			<td>564 780-6</td>
			<td>Drugs for the cardioplegia</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnesium Sulfate</td>
			<td>Aguettant, Lyon, France</td>
			<td>600111</td>
			<td>Drugs for the cardioplegia</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mannitol 20%</td>
			<td>Macopharma, Mouvoux, France</td>
			<td>3400891694567.00</td>
			<td>Drugs for the cardioplegia</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methylprednisolone</td>
			<td>Mylan S.A.S, Saint Priest, France</td>
			<td>400005623</td>
			<td>Drugs for the priming solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Millar Conductance Catheter</td>
			<td>AD Instruments Ltd, Paris, France</td>
			<td>Ventri-Cath 507</td>
			<td>Pressure Volume loops conductance catheter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MWI software</td>
			<td>General Electric Healthcare, Chicago, Ill, USA</td>
			<td>NA</td>
			<td>software used for the Ultrasound echocardiographic machine</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Orotracheal probe</td>
			<td>Smiths medical ASD, Inc., Minneapolis, Minneapolis, USA</td>
			<td>100/199/070</td>
			<td>probe for the intubation during anesthesia</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium chloride 10%</td>
			<td>B.Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany</td>
			<td>3400892691527.00</td>
			<td>Drugs for the cardioplegia</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Propofol</td>
			<td>Zoetis France, Malakoff, France</td>
			<td>8083511</td>
			<td>Drugs for the induction of the anesthesia</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Quadrox-I small Adult Oxygenator</td>
			<td>Getinge, G&#246;teborg, Sweden</td>
			<td>BE-HMO 50000</td>
			<td>Extracorporeal blood oxygenator</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ringer solution</td>
			<td>B.Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany</td>
			<td>DKE2323</td>
			<td>Drugs for the cardioplegia</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Bicarbonate</td>
			<td>Laboratoire Renaudin, itxassou, France</td>
			<td>3701447</td>
			<td>Drugs for the cardioplegia</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium chloride</td>
			<td>Aguettant, Lyon, France</td>
			<td>606726</td>
			<td>Drugs for the priming solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Swan Ganz Catheter</td>
			<td>Merit Medical, south jordan, utah, USA</td>
			<td>5041856</td>
			<td>Right pressure and cardiac output probe</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tiletamine</td>
			<td>Virbac France, Carros, France</td>
			<td>3597132126021.00</td>
			<td>Drugs for the induction of the anesthesia</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Transesophagus probe (3&#8211;8 MHz 6VT)</td>
			<td>General Electric Healthcare, Chicago, Ill, USA</td>
			<td>NA</td>
			<td>Ultrasound echocardiographic transesophagus probe</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vivid E95 ultraSound Machine</td>
			<td>General Electric Healthcare, Chicago, Ill, USA</td>
			<td>NA</td>
			<td>Ultrasound echocardiographic machine</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Xyloca&#239;ne 2%</td>
			<td>Aspen, Reuil-malmaison, France</td>
			<td>600550</td>
			<td>Drugs for the cardioplegia</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zolazepam</td>
			<td>Virbac France, Carros, France</td>
			<td>3597132126021.00</td>
			<td>Drugs for the induction of the anesthesia</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

functional assessment of the donor heart during ex situ perfusion: insights from pressure-volume loops and surface echocardiography

La transplantation cardiaque reste le traitement de référence pour l’insuffisance cardiaque avancée. Cependant, la pénurie critique actuelle d’organes a entraîné l’attribution d’un nombre croissant de cœurs de donneurs avec des critères élargis. Ces greffons marginaux sont associés à un risque élevé d’échec primaire du greffon et peuvent bénéficier d’une perfusion ex situ avant la greffe. Cette technologie permet une préservation étendue des organes en utilisant la perfusion sanguine oxygénée chaude avec une surveillance métabolique continue. Le seul dispositif du PNSME actuellement disponible pour la pratique clinique perfuse l’organe dans un état non chargé de non-fonctionnement, ce qui ne permet pas une évaluation fonctionnelle du cœur battant. Nous avons donc développé une plateforme originale de NESP en mode de travail avec réglage de la précharge ventriculaire gauche et de la postcharge. Ce protocole a été appliqué dans les cœurs porcins. L’évaluation fonctionnelle ex situ du cœur a été réalisée par cathétérisme de conductance intracardiaque et échocardiographie de surface. Avec une description du protocole expérimental, nous rapportons ici les principaux résultats, ainsi que les perles et les pièges associés à l’acquisition de boucles pression-volume et de puissance myocardique au cours du NESP. Les corrélations entre les résultats hémodynamiques et les variables échographiques sont d’un intérêt majeur, en particulier pour la rééducation ultérieure des cœurs de donneurs avant la transplantation. Ce protocole vise à améliorer l’évaluation du cœur des donneurs afin d’augmenter le bassin de donneurs et de réduire l’incidence de l’échec primaire de la greffe.

Nous avons décrit ici un protocole NESP dans un état de fonctionnement monoventriculaire, en utilisant un module de perfusion cardiaque modifié habituellement utilisé dans la pratique clinique pour la perfusion Langendorff du cœur du donneur avant la transplantation. Ce modèle de porcelet du PNSME utilisant le présent module personnalisé a été développé en 2019. Les modifications du circuit étaient mineures, car la majeure partie du circuit de perfusion a été réutilisée pour des expériences. Le capuchon...

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

Il n’existe pas d’approche non invasive fiable pour l’évaluation fonctionnelle du cœur du donneur au cours de la perfusion cardiaque normothermique ex situ (NESP). Nous décrivons ici un protocole d’évaluation ex situ de la performance myocardique à l’aide de la méthode de l’échocardiographie épicardique et du cathéter de conductance.

Évaluation fonctionnelle du cœur du donneur pendant la perfusion ex situ : aperçu des boucles pression-volume et de l’échocardiographie de surface

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

L’évaluation hémodynamique du cœur au cours d’une perfusion ex situ isolée est mal décrite. Ce protocole fournit une méthode pour évaluer les performances cardiaques ex situ en mode de fonctionnement. Notre approche compare la technique invasive de boucle PV à l’échocardiographie épicardique pour l’évaluation fonctionnelle de leur cœur lors d’une perfusion ex situ isolée.Cette approche nécessite une expérience d’équipe en perfusion cardiaque ex situ, ainsi que l’implication d’un cardiologue formé à l’échocardiographie transœsophagienne. Une préoccupation majeure dans la transplantation cardiaque est le risque d’échec primaire du greffon. Notre approche utilisant l’échocardiographie épicardique fournit une évaluation du cœur avant la transplantation lors de la perfusion ex situ.Cette méthode non invasive pourrait être appliquée au cours de la perfusion cardiaque ex situ avant la transplantation. Commencez par placer quatre sutures zéro en polypropylène sur l’oreillette droite et sur l’aorte ascendante de l’animal anesthésié pour assurer la canulation avec des garrots. Infuser l’héparine et disséquer soigneusement la racine aortique.Insérez ensuite une canule veineuse à double étage dans l’oreillette droite pour la collecte de sang et une canule à lumière unique dans l’aorte ascendante pour la perfusion de cardioplégie. Après avoir isolé la veine cave supérieure et inférieure, connectez la canule veineuse à un sac de prélèvement de sang contenant 10 000 unités d’héparine non fractionnée. Placez le corps du porcelet dans la position Trendelenberg pour améliorer le drainage du sang dans le sac de collecte.Procéder à l’approvisionnement cardiaque en gardant deux centimètres du tronc pulmonaire avec la paroi postérieure de l’oreillette gauche. Placez le cœur dans une solution saline à quatre degrés Celsius et séparez l’aorte ascendante du tronc pulmonaire. Vérifiez que la valve aortique et l’ostea coronaire ne sont pas blessées.Insérez quatre points de suture zéro en polypropylène, cinq millimètres sous la section distale de l’aorte ascendante et insérez la canule de perfusion dans l’aorte. Serrez un collier de serrage autour de l’aorte pour fixer la canule. Insérez une canule de drainage dans le tronc pulmonaire et fixez-la avec une suture de fonctionnement en polypropylène trois zéro.Fermez la veine cave inférieure et supérieure avec cinq sutures de fonctionnement en polypropylène zéro. Fermez la paroi postérieure de l’oreillette gauche avec une suture de marche en polypropylène à quatre zéros. Insérez une canule d’aération gauche à travers la paroi postérieure de l’oreillette gauche et collez un garrot autour.Insérez une canule préchargée dans l’appendice auriculaire gauche et collez un garrot. Réduisez le débit de la pompe à 200 millilitres par minute. Connectez le cœur au connecteur aortique après avoir désaéré le connecteur.Ajustez la pression aortique à 30 millimètres de mercure à température ambiante. Pendant la réanimation, effectuez un massage cardiaque doux jusqu’à ce qu’un rythme sinusal soit rétabli. Augmentez lentement le débit de la pompe en 15 à 25 minutes par pas de 50 millilitres par minute pour atteindre une pression aortique de 65 millimètres de mercure.Dans le même temps, augmentez la température abondante par étapes de deux à quatre degrés Celsius pour atteindre 37 degrés Celsius. Une fois que la pression aortique requise et la température abondante sont atteintes, délivrez un choc électrique à cinq joules si nécessaire et répétez jusqu’à ce que le rythme sinusal soit rétabli. Fixez une électrode épicardique à la paroi postérieure ventriculaire droite et connectez-la à un stimulateur cardiaque externe.Ensuite, connectez la canule pulmonaire à la ligne d’écoulement coronaire. Ouvrez la conduite de précharge et ajustez le débit de la pompe pour assurer un remplissage stable du réservoir de précharge. Ouvrez la ligne de postcharge aortique et serrez la ligne principale du circuit utilisé pour la perfusion de Langandorf.Le réservoir de postcharge sera progressivement rempli. Assurer la vidange du réservoir par une conduite de trop-plein qui ramène le profused au réservoir principal du circuit. Initier la perfusion de dobutamine à 0,04 milligramme par minute.Ensuite, retirez l’évent. Nettoyez le cathéter à conductance sept queues de cochon français avec une solution saline et connectez-le à l’interface matérielle. Poussez doucement le cathéter dans la gaine française introducteur 8 préalablement insérée à travers le toit de l’oreillette gauche pour être aligné avec la valve mitrale.Arrêtez la stimulation épicardique du cœur pour éviter toute interférence avec le signal de conductance. Enregistrez les données dans un état stable lorsque le signal est stabilisé. Sélectionnez une série de 10 boucles consécutives et ouvrez le logiciel d’analyse.Pour obtenir la relation de volume de pression systolique terminale et diastolique terminale, enregistrez le signal pendant l’occlusion de précharge. Serrez progressivement la ligne de profusion auriculaire jusqu’à ce que la réduction de la précharge soit efficace. Puis relâchez lentement la pince.Après avoir placé un champ stérile autour du cœur, appliquez la sonde sur la paroi supérieure de l’oreillette gauche et faites pivoter manuellement le transducteur jusqu’à ce qu’une vue à quatre chambres soit obtenue. Ensuite, exécutez le moniteur de sonde à ultrasons pour obtenir trois et deux vues de chambre. Pour évaluer le MWI, procéder à l’acquisition de quatre, trois et deux vues de chambre et enregistrer simultanément la pression artérielle.Évaluez la déformation longitudinale globale à l’aide de ces vues et ouvrez le logiciel MWI. Utilisez la pression artérielle invasive détectée par le capteur externe sur le circuit de perfusion en utilisant l’acquisition en boucle. Informez manuellement le logiciel des heures exactes d’ouverture et de fermeture des valves aortique et mitrale.L’évaluation échocardiographique pendant la perfusion en mode de travail a été effectuée dans la configuration personnalisée. Les trois vues ventriculaires gauches ont été obtenues à n’importe quel moment dans toutes les expériences. La fraction moyenne d’éjection ventriculaire gauche de la déformation longitudinale globale et de M W I était d’environ 40,8% moins 8,0% et 65 millimètres de mercure respectivement.Les paramètres hémodynamiques ont été évalués par cathéter de conductance ou par échocardiographie de surface pendant la perfusion en mode travail. Au cours de la perfusion en mode de travail, une diminution significative de M W I a été observée au fil du temps dans toutes les expériences. Une diminution similaire a été observée dans le débit cardiaque et d’autres paramètres liés à la relation de volume de pression systolique finale.La sonde échocardiographique doit être située sur le toit de l’oreillette gauche. Une réquisition stable d’au moins trois à six cycles myocardiques doit être effectuée correctement. Une évaluation métabolique du tissu myocardique et de la fonction endothéliale apporterait une évaluation complémentaire de la greffe cardiaque lors de la perfusion cardiaque ex situ afin d’optimiser les paramètres de perfusion.

Research

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Medicine

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Analyse en temps réel la pression-volume de l’infarctus aigu du myocarde chez la souris

Acute myocardial infarction can lead to acute heart failure and cardiogenic shock. The evaluation of hemodynamics is critical for the evaluation of any ...

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

Normothermique Ex Situ coeur Perfusion en Mode de travail : évaluation de la fonction cardiaque et le métabolisme

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

Biventricular Assessment of Cardiac Function and Pressure-Volume Loops by Closed-Chest Catheterization in Mice

Évaluation biventriculaire de la fonction cardiaque et des boucles pression-volume par cathétérisme thoracique fermé chez la souris

Assessment of cardiac function is essential to conduct cardiovascular and pulmonary-vascular preclinical research. Pressure-volume loops (PV loops) ...