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

Georges Lopez Institute, Lissieu, 69380, Francia
Claudia Lacerda, General Electric Healthcare, Buc, Francia

Il presente protocollo è stato approvato dal comitato etico locale sugli esperimenti sugli animali e dal Comitato istituzionale per il benessere degli animali (APAFIS # 30483-2021031811339219 v1, Comitato etico degli animali dell'Università di Parigi Saclay, Francia). Gli animali sono stati trattati in conformità con le linee guida per la cura e l'uso degli animali da laboratorio sviluppate dal National Institute of Health e con i principi di cura degli animali da laboratorio sviluppati dalla National Society for Medi...

<ol>
	<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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Ci sono alcuni passaggi critici da considerare nel protocollo NESP. La valutazione preliminare in situ del cuore è rimasta importante, soprattutto considerando la valvola aortica che non dovrebbe presentare un significativo rigurgito aortico (grado 2 o superiore); in caso contrario, la rianimazione del cuore sarà compromessa durante il periodo di Langendorff a causa della compromissione della perfusione coronarica e dell'ischemia miocardica. L'avvio del WM dopo la perfusione di Langendorff è stata una manovr...

Il trapianto di cuore è il trattamento gold standard per l'insufficienza cardiaca avanzata, ma è limitato dall'attuale carenza di organi1. Un numero crescente di cuori di donatori con criteri estesi (età >45 anni, fattori di rischio cardiovascolare, basso flusso prolungato, disfunzione ventricolare sinistra acuta secondaria a tempesta catecolaminergica) sono assegnati con un aumentato rischio di fallimento del trapianto primario2. Inoltre, i cuori donati dopo morte circolatoria controllata (DCD) possono presentare lesioni miocardiche secondarie a ischemia calda prolungata3. Pertanto, è necessaria una migliore valutazione di questi cuori di donatori prima del trapianto, in particolare per valutare la loro idoneità al trapianto di cuore 4,5.
La perfusione ex situ normomica (NESP) preserva il cuore pulsante utilizzando sangue ossigenato caldo. L'unico dispositivo disponibile in commercio per NESP preserva il cuore in uno stato non funzionante (modalità Langendorff). Questo approccio è stato inizialmente applicato per espandere la conservazione dell'innesto oltre il periodo critico di 4 ore di ischemia fredda6. Un altro importante vantaggio di questa tecnologia è quello di fornire una valutazione continua della vitalità miocardica basata sulla concentrazione di lattato nel perfusato6. Tuttavia, questa valutazione biochimica non è mai stata correlata con gli esiti post-trapianto fino ad oggi. Allo stesso modo, la modalità Langendorff per NESP non consente la valutazione emodinamica e funzionale del cuore prima del trapianto. Alcuni autori hanno riportato il potenziale beneficio del cateterismo intracardiaco durante la NESP per prevedere il recupero miocardico dopo il trapianto7.
Il presente rapporto mira a fornire una metodologia riproducibile per valutare le prestazioni cardiache del donatore durante la NESP. Abbiamo modificato il circuito per consentire la perfusione in modalità di lavoro e, quindi, per l'acquisizione di variabili funzionali non invasive con ecocardiografia epicardica. L'indice di lavoro miocardico, una variabile indipendente dal carico, è stato registrato utilizzando loop pressione-deformazione. Abbiamo studiato le relazioni tra lavoro miocardico e variabili emodinamiche ottenute dal cateterismo intracardiaco per conduttanza.

<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

Il trapianto di cuore rimane il trattamento gold standard per l'insufficienza cardiaca avanzata. Tuttavia, l'attuale carenza critica di organi ha portato all'assegnazione di un numero crescente di cuori di donatori con criteri estesi. Questi innesti marginali sono associati ad un alto rischio di fallimento primario dell'innesto e possono trarre beneficio dalla perfusione ex situ prima del trapianto. Questa tecnologia consente una conservazione estesa degli organi utilizzando la perfusione di sangue ossigenato caldo con monitoraggio metabolico continuo. L'unico dispositivo NESP attualmente disponibile per la pratica clinica perfonde l'organo in uno stato non funzionante scaricato, che non consente la valutazione funzionale del cuore pulsante. Abbiamo quindi sviluppato una piattaforma originale di NESP in condizioni di modalità di lavoro con regolazione del precarico ventricolare sinistro e del postcarico. Questo protocollo è stato applicato nei cuori suini. La valutazione funzionale ex situ del cuore è stata ottenuta con cateterismo di conduttanza intracardiaca ed ecocardiografia di superficie. Insieme ad una descrizione del protocollo sperimentale, riportiamo qui i principali risultati, nonché le perle e le insidie associate all'acquisizione dei loop pressione-volume e della potenza miocardica durante la NESP. Le correlazioni tra reperti emodinamici e variabili ecografiche sono di grande interesse, soprattutto per un'ulteriore riabilitazione dei cuori dei donatori prima del trapianto. Questo protocollo mira a migliorare la valutazione dei cuori dei donatori sia per aumentare il pool di donatori che per ridurre l'incidenza del fallimento del trapianto primario.

Abbiamo qui descritto un protocollo NESP in uno stato di lavoro monoventricolare, utilizzando un modulo di perfusione cardiaca modificato solitamente impiegato nella pratica clinica per la perfusione Langendorff del cuore del donatore prima del trapianto. Questo modello di maialino di NESP utilizzando l'attuale modulo personalizzato è stato sviluppato nel 2019. Le modifiche del circuito furono minori, poiché la maggior parte del circuito di perfusione fu riutilizzato per esperimenti. Il cappuccio del modulo forniva una...

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

Manca un approccio affidabile e non invasivo per la valutazione funzionale del cuore donatore durante la perfusione cardiaca ex situ normotermica (NESP). Descriviamo qui un protocollo per la valutazione ex situ delle prestazioni miocardiche utilizzando l'ecocardiografia epicardica e il metodo del catetere di conduttanza.

Valutazione funzionale del cuore del donatore durante la perfusione ex situ : approfondimenti dai loop pressione-volume e dall'ecocardiografia di superficie

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

La valutazione emodinamica del cuore durante la perfusione ex situ isolata è scarsamente descritta. Questo protocollo fornisce un metodo per valutare le prestazioni cardiache ex situ in modalità di lavoro. Il nostro approccio confronta la tecnica PV loop invasiva con l'ecocardiografia epicardica per la valutazione funzionale del loro cuore durante la perfusione ex situ isolata.Questo approccio richiede un'esperienza di team nella perfusione cardiaca ex situ, insieme al coinvolgimento di un cardiologo addestrato per l'ecocardiografia transoesfrontea. Una delle principali preoccupazioni nel trapianto di cuore è il rischio di fallimento primario dell'innesto. Il nostro approccio che utilizza l'ecocardiografia epicardica fornisce una valutazione del cuore prima del trapianto durante la perfusione ex situ.Questo metodo non invasivo potrebbe essere applicato per iscritto durante la perfusione cardiaca ex situ prima del trapianto. Inizia posizionando quattro suture di polipropilene zero sull'atrio destro e sull'aorta ascendente dell'animale anestetizzato per fissare l'incannulamento con lacci emostatici. Infondere eparina e sezionare attentamente la radice aortica.Quindi inserire una cannula venosa a doppio stadio nell'atrio destro per la raccolta del sangue e una cannula a lume singolo nell'aorta ascendente per l'infusione di cardioplegia. Dopo aver isolato la vena cava superiore e inferiore, collegare la cannula venosa a una sacca per la raccolta del sangue contenente 10.000 unità di eparina non frazionata. Posizionare il corpo del maialino nella posizione Trendelenberg per migliorare il drenaggio del sangue nella sacca di raccolta.Procedere all'approvvigionamento cardiaco mantenendo due centimetri del tronco polmonare insieme alla parete posteriore dell'atrio sinistro. Posizionare il cuore in una soluzione salina di quattro gradi Celsius e separare l'aorta ascendente dal tronco polmonare. Verificare che la valvola aortica e l'ostea coronarica non siano feriti.Inserire quattro punti di polipropilene zero, cinque millimetri sotto la sezione distale dell'aorta ascendente e inserire la cannula di infusione nell'aorta. Stringere un morsetto attorno all'aorta per fissare la cannula. Inserire una cannula di drenaggio nel tronco polmonare e fissarla con una sutura in polipropilene a tre zero.Chiudere la vena cava inferiore e superiore con cinque suture di polipropilene zero. Chiudere la parete posteriore dell'atrio sinistro con una sutura in polipropilene a quattro zero. Inserire una cannula di ventilazione sinistra attraverso la parete posteriore dell'atrio sinistro e intrappolare un laccio emostatico intorno.Inserire una cannula precaricata nell'appendice atriale sinistra e intrappolare un laccio emostatico. Ridurre il flusso della pompa a 200 millilitri al minuto. Collegare il cuore al connettore aortico dopo aver disazionato il connettore.Regolare la pressione aortica a 30 millimetri di mercurio a temperatura ambiente. Durante la rianimazione, eseguire un massaggio cardiaco regolare fino a ripristinare il ritmo sinusale. Aumentare lentamente il flusso della pompa entro 15-25 minuti con passi di 50 millilitri al minuto per ottenere una pressione aortica di 65 millimetri di mercurio.Allo stesso tempo, aumentare la temperatura profusa con passi da due a quattro gradi Celsius per raggiungere i 37 gradi Celsius. Una volta raggiunta la pressione aortica richiesta e abbondante una temperatura, erogare una scossa elettrica a cinque joule, se necessario, e ripetere fino a ripristinare il ritmo sinusale. Fissare un elettrodo epicardico alla parete posteriore ventricolare destra e collegarlo a un pacemaker esterno.Quindi collegare la cannula polmonare alla linea del flusso coronarico. Aprire la linea di precarico e regolare il flusso della pompa per garantire un riempimento stabile del serbatoio di precarico. Aprire la linea di postcarico aortica e bloccare la linea principale del circuito utilizzato per la perfusione di Langandorf.Il serbatoio di postcarico verrà progressivamente riempito. Garantire il drenaggio del serbatoio mediante una linea di troppo pieno che riporta il profuso al serbatoio principale del circuito. Iniziare l'infusione di dobutamina a 0,04 milligrammi al minuto.Quindi rimuovere lo sfiato. Pulire il catetere di conduttanza a coda di suino francese con soluzione salina e collegarlo all'interfaccia hardware. Spingere delicatamente il catetere nella guaina francese introducer 8 precedentemente inserita attraverso il tetto dell'atrio sinistro per essere allineata con la valvola mitrale.Interrompere la stimolazione epicardica del cuore per evitare interferenze con il segnale di conduttanza. Registra i dati in uno stato stazionario quando il segnale è stabilizzato. Selezionare una serie di 10 cicli consecutivi e aprire il software di analisi.Per ottenere la relazione del volume della pressione sistolica finale e della pressione diastolica finale, registrare il segnale durante l'occlusione del precarico. Bloccare gradualmente la linea di profusione atriale fino a quando la riduzione del precarico è efficace. Quindi rilasciare lentamente il morsetto.Dopo aver posizionato un drappo sterile attorno al cuore, applicare la sonda sulla parete superiore dell'atrio sinistro e ruotare manualmente il trasduttore fino ad ottenere una vista a quattro camere. Quindi eseguire il monitor della sonda a ultrasuoni per ottenere tre e due viste della camera. Per valutare l'MWI procedere all'acquisizione di quattro, tre e due viste della camera e registrare la pressione arteriosa simultanea.Valuta la deformazione longitudinale globale utilizzando queste viste e il software MWI aperto. Utilizzare la pressione sanguigna invasiva rilevata dal sensore esterno sul circuito di perfusione utilizzando l'acquisizione del loop. Notifica manualmente al software gli orari esatti di apertura e chiusura delle valvole aortica e mitrale.La valutazione ecocardiografica durante la perfusione in modalità di lavoro è stata eseguita nella configurazione personalizzata. Tutte e tre le viste ventricolari sinistre sono state ottenute in qualsiasi momento in tutti gli esperimenti. La frazione media di eiezione ventricolare sinistra della frazione longitudinale globale e M W I era rispettivamente di circa 40,8% meno 8,0% e 65 millimetri di mercurio.I parametri emodinamici sono stati valutati mediante catetere di conduttanza o ecocardiografia di superficie durante la perfusione in modalità di lavoro. Durante la perfusione della modalità di lavoro è stata osservata una diminuzione significativa di M W I nel tempo in tutti gli esperimenti. Una diminuzione simile è stata osservata nella gittata cardiaca e in altri parametri relativi alla relazione del volume della pressione sistolica finale.La sonda ecocardiografica deve essere posizionata sul tetto dell'atrio sinistro. La requisizione stabile di almeno tre-sei cicli miocardici deve essere eseguita correttamente. Una valutazione metabolica del tessuto miocardico e della funzione endoteliale porterebbe a una valutazione complementare dell'innesto cardiaco durante la perfusione cardiaca ex situ per ottimizzare le impostazioni di perfusione.

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Analisi in tempo reale pressione-volume di infarto miocardico acuto nei topi

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

Normotermica Ex Situ cuore aspersione in modalità di lavoro: valutazione della funzione cardiaca e il metabolismo

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

Valutazione biventricolare della funzione cardiaca e delle anse pressione-volume mediante cateterismo a torace chiuso nei topi

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