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, França
Claudia Lacerda, General Electric Healthcare, Buc, França

O presente protocolo foi aprovado pelo comitê de ética local em experimentos com animais e pelo Comitê Institucional de Bem-Estar Animal (APAFIS#30483-2021031811339219 v1, Comitê de Ética em Animais da Universidade de Paris Saclay, França). Os animais foram tratados de acordo com as Diretrizes para o Cuidado e Uso de Animais de Laboratório desenvolvidas pelo Instituto Nacional de Saúde e com os Princípios de Cuidados com Animais de Laboratório desenvolvidos pela Sociedade Nacional de Pesquisa Médica.
<p cl...

<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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(143), e58430 (2019).</li><li>Tchouta, L., 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=Twenty-four-hour+normothermic+perfusion+of+isolated+ex+situ+hearts+using+plasma+exchange.">Twenty-four-hour normothermic perfusion of isolated ex situ hearts using plasma exchange.</a> Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 164 (1), 128-138 (2020).</li><li>Ribeiro, 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=Comparing+donor+heart+assessment+strategies+during+ex+situ+heart+perfusion+to+better+estimate+posttransplant+cardiac+function.">Comparing donor heart assessment strategies during ex situ heart perfusion to better estimate posttransplant cardiac function.</a> Transplantation. 104 (9), 1890-1898 (2020).</li><li>Guihaire, J., 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=Are+pressure-volume+loops+relevant+for+hemodynamic+assessment+during+ex+vivo+heart+perfusion.">Are pressure-volume loops relevant for hemodynamic assessment during ex vivo heart perfusion.</a> Journal of Heart and Lung Transplantation. 39 (10), 1165-1166 (2020).</li><li>Hamed, 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=Serum+lactate+is+a+highly+sensitive+and+specific+predictor+of+post+cardiac+transplant+outcomes+using+the+Organ+Care+System.">Serum lactate is a highly sensitive and specific predictor of post cardiac transplant outcomes using the Organ Care System.</a> Journal of Heart and Lung Transplantation. 28 (2), 71 (2009).</li></ol>

Existem algumas etapas críticas a serem consideradas no protocolo NESP. A avaliação preliminar in situ do coração permaneceu importante, especialmente considerando a valva aórtica que não deve apresentar regurgitação aórtica significativa (grau 2 ou mais); caso contrário, a ressuscitação do coração será comprometida durante o período de Langendorff devido à perfusão coronariana prejudicada e isquemia miocárdica. O início da MW após a perfusão de Langendorff foi uma manobra desafiadora, ex...

O transplante cardíaco é o tratamento padrão-ouro para insuficiência cardíaca avançada, mas é limitado pela atual escassez de órgãos1. Um número crescente de corações de doadores com critérios estendidos (idade >45 anos, fatores de risco cardiovascular, baixo fluxo prolongado, disfunção ventricular esquerda aguda secundária à tempestade catecolaminérgica) é alocado com um risco aumentado de falência primária do enxerto2. Além disso, corações doados após morte circulatória controlada (DCD) podem apresentar lesão miocárdica secundária a isquemia quente prolongada3. Portanto, há necessidade de uma melhor avaliação desses corações doadores antes do transplante, especialmente para avaliar sua elegibilidade para o transplante cardíaco 4,5.
A perfusão normothermic ex situ (NESP) preserva o coração batendo usando sangue oxigenado quente. O único dispositivo comercialmente disponível para NESP preserva o coração em um estado de não-funcionamento (modo Langendorff). Essa abordagem foi inicialmente aplicada para expandir a preservação do enxerto para além do período crítico de 4 h de isquemia fria6. Outra grande vantagem dessa tecnologia é fornecer avaliação contínua da viabilidade miocárdica com base na concentração de lactato no perfusato6. No entanto, essa avaliação bioquímica nunca foi correlacionada com os resultados pós-transplante até o momento. Da mesma forma, o modo Langendorff para NESP não permite a avaliação hemodinâmica e funcional do coração antes do transplante. Alguns autores têm relatado o potencial benefício do cateterismo intracardíaco durante a NESP para predizer a recuperação miocárdica após o transplante7.
O presente relato tem como objetivo fornecer uma metodologia reprodutível para avaliar o desempenho cardíaco do doador durante a NESP. Modificamos o circuito para permitir a perfusão em modo de trabalho e, portanto, para a aquisição de variáveis funcionais não invasivas com ecocardiografia epicárdica. O índice de trabalho miocárdico, variável independente da carga, foi registrado por meio de alças pressão-deformação. Investigamos as relações entre o trabalho miocárdico e as variáveis hemodinâmicas obtidas a partir do cateterismo de condutância intracardíaca.

<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

O transplante cardíaco continua a ser o tratamento padrão-ouro para a insuficiência cardíaca avançada. No entanto, a atual escassez crítica de órgãos resultou na alocação de um número crescente de corações de doadores com critérios estendidos. Esses enxertos marginais estão associados a um alto risco de falha do enxerto primário e podem se beneficiar da perfusão ex situ antes do transplante. Esta tecnologia permite a preservação prolongada de órgãos usando perfusão sanguínea oxigenada quente com monitoramento metabólico contínuo. O único dispositivo NESP atualmente disponível para a prática clínica perfunde o órgão em um estado descarregado sem trabalho, o que não permite a avaliação funcional do coração batendo. Desenvolvemos, portanto, uma plataforma original de NESP em condições de modo de trabalho com ajuste da pré-carga e pós-carga do ventrículo esquerdo. Este protocolo foi aplicado em corações suínos. A avaliação funcional ex situ do coração foi realizada com cateterismo de condutância intracardíaca e ecocardiografia de superfície. Juntamente com uma descrição do protocolo experimental, relatamos os principais resultados, bem como pérolas e armadilhas associadas à aquisição de alças pressão-volume e potência miocárdica durante a NESP. As correlações entre os achados hemodinâmicos e as variáveis ultrassonográficas são de grande interesse, especialmente para a reabilitação posterior do coração do doador antes do transplante. Este protocolo visa melhorar a avaliação dos corações dos doadores para aumentar o pool de doadores e reduzir a incidência de falência do enxerto primário.

Descrevemos aqui um protocolo de NESP em estado de trabalho monoventricular, utilizando um módulo de perfusão cardíaca modificado geralmente empregado na prática clínica para perfusão de Langendorff do coração doador antes do transplante. Este modelo de leitão do NESP usando o presente módulo personalizado foi desenvolvido em 2019. As modificações do circuito foram menores, pois a maior parte do circuito de perfusão foi reutilizada para experimentos. A tampa do módulo forneceu uma membrana flexível e imper...

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

Falta uma abordagem não invasiva confiável para avaliação funcional do coração do doador durante a perfusão cardíaca normotérmica ex situ (NESP). Descrevemos aqui um protocolo para avaliação ex situ do desempenho miocárdico utilizando o método de ecocardiografia epicárdica e cateter de condutividade.

Avaliação funcional do coração do doador durante a perfusão ex situ : insights de alças de pressão-volume e ecocardiografia de superfície

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

A avaliação hemodinâmica do coração durante a perfusão Ex situ isolada é pouco descrita. Este protocolo fornece um método para avaliar o desempenho cardíaco Ex situ no modo de trabalho. Nossa abordagem compara a técnica invasiva de alça fotovoltaica com a ecocardiografia epicárdica para avaliação funcional de seu coração durante a perfusão Ex situ isolada.Essa abordagem requer uma experiência em equipe em perfusão cardíaca ex situ, juntamente com o envolvimento de um cardiologista treinado para ecocardiografia transeosfágica. Uma das principais preocupações no transplante cardíaco é o risco de falha primária do enxerto. Nossa abordagem usando ecocardiografia epicárdica fornece uma avaliação do coração antes do transplante durante a perfusão Ex situ.Este método não invasivo pode ser escrito aplicado durante a perfusão cardíaca Ex situ antes do transplante. Comece colocando quatro suturas de polipropileno zero no átrio direito e na aorta ascendente do animal anestesiado para garantir a canulação com torniquetes. Infundir heparina e dissecar cuidadosamente a raiz da aorta.Em seguida, insira uma cânula venosa de duplo estágio no átrio direito para coleta de sangue e uma única cânula de lúmen na aorta ascendente para infusão de cardioplegia. Após o isolamento da veia cava superior e inferior, conecte a cânula venosa a uma bolsa coletora de sangue contendo 10.000 unidades de heparina não fracionada. Coloque o corpo do leitão na posição de Trendelenberg para melhorar a drenagem do sangue para a bolsa coletora.Prossiga para a captação cardíaca mantendo dois centímetros do tronco pulmonar juntamente com a parede posterior do átrio esquerdo. Coloque o coração em uma solução salina de quatro graus Celsius e separe a aorta ascendente do tronco pulmonar. Verifique se a válvula aórtica e o osteochá coronário não estão lesionados.Inserir quatro pontos de polipropileno zero prometidos, cinco milímetros abaixo da secção distal da aorta ascendente e inserir a cânula de perfusão na aorta. Aperte um grampo de mangueira ao redor da aorta para prender a cânula. Insira uma cânula de drenagem no tronco pulmonar e prenda-a com uma sutura de três cilindros de polipropileno zero.Feche a veia cava inferior e superior com cinco suturas de polipropileno zero. Feche a parede posterior do átrio esquerdo com uma sutura de quatro cilindros de polipropileno zero. Insira uma cânula de ventilação esquerda através da parede posterior do átrio esquerdo e amarre um torniquete ao redor.Insira uma cânula pré-carregada no apêndice atrial esquerdo e pegue um torniquete ao redor. Diminua o fluxo da bomba para 200 mililitros por minuto. Conecte o coração ao conector aórtico depois de desarejar o conector.Ajustar a pressão aórtica para 30 milímetros de mercúrio à temperatura ambiente. Durante a ressuscitação, realize uma massagem cardíaca suave até que um ritmo sinusal seja restaurado. Aumente lentamente o fluxo da bomba dentro de 15 a 25 minutos por passos de 50 mililitros por minuto para atingir uma pressão aórtica de 65 milímetros de mercúrio.Ao mesmo tempo, aumente a temperatura profusa em passos de dois a quatro graus Celsius para atingir 37 graus Celsius. Uma vez que a pressão aórtica necessária e profusa uma temperatura é atingida, dê um choque elétrico a cinco joules, se necessário, e repita até que o ritmo sinusal seja restaurado. Prenda um eletrodo epicárdico à parede posterior do ventrículo direito e conecte-se a um marcapasso externo.Em seguida, conecte a cânula pulmonar à linha de fluxo coronariano. Abra a linha de pré-carga e ajuste o fluxo da bomba para garantir o enchimento estável do reservatório de pré-carga. Abra a linha de pós-carga aórtica e prenda a linha principal do circuito usado para a perfusão de Langandorf.O reservatório de pós-carga será progressivamente abastecido. Garantir a drenagem do reservatório por uma linha de transbordamento que traga o profuso de volta ao reservatório principal do circuito. Iniciar a perfusão de dobutamina a 0,04 miligramas por minuto.Em seguida, remova o respiradouro. Limpe o cateter de condutância pigtail francês com solução salina e conecte-o à interface de hardware. Empurre suavemente o cateter para a bainha francesa do introdutor 8 previamente inserida através do teto do átrio esquerdo para ser alinhada com a válvula mitral.Pare a estimulação epicárdica do coração para evitar interferência com o sinal de condutividade. Registre dados em um estado estacionário quando o sinal estiver estabilizado. Selecione uma série de 10 loops consecutivos e abra o software de análise.Para obter a relação de volume da pressão sistólica final e diastólica final, registre o sinal durante a oclusão pré-carga. Aperte gradualmente a linha de profusão atrial até que a redução da pré-carga seja eficaz. Em seguida, solte lentamente a braçadeira.Depois de colocar uma cortina estéril ao redor do coração, aplique a sonda na parede superior do átrio esquerdo e gire manualmente o transdutor até obter uma visão de quatro câmaras. Em seguida, execute o monitor de sonda de ultrassom para obter três e duas visualizações de câmara. Para avaliar o ICM procede-se à aquisição de quatro, três e duas câmaras de visão e registro simultâneo da pressão arterial.Avalie a tensão longitudinal global usando essas visualizações e o software MWI aberto. Use a pressão arterial invasiva detectada pelo sensor externo no circuito de perfusão usando a aquisição de alça. Notifique manualmente o software dos horários exatos de abertura e fechamento das válvulas aórtica e mitral.A avaliação ecocardiográfica durante a perfusão em modo de trabalho foi realizada na configuração personalizada. Todas as três incidências do ventrículo esquerdo foram obtidas em qualquer momento em todos os experimentos. A média da fração de ejeção do ventrículo esquerdo da deformação longitudinal global e M W I foi de aproximadamente 40,8% menos 8,0% e 65 milímetros de mercúrio, respectivamente.Os parâmetros hemodinâmicos foram avaliados por cateter de condutância ou ecocardiografia de superfície durante a perfusão em modo de trabalho. Durante a perfusão do modo de trabalho observou-se uma diminuição significativa em M W I ao longo do tempo em todos os experimentos. Diminuição semelhante foi observada no débito cardíaco e em outros parâmetros relacionados à relação volêmica da pressão sistólica final.A sonda ecocardiográfica deve estar localizada no teto do átrio esquerdo. A requisição estável de pelo menos três a seis ciclos miocárdicos deve ser realizada corretamente. Uma avaliação metabólica do tecido miocárdico e da função endotelial traria uma avaliação complementar do enxerto cardíaco durante a perfusão cardíaca ex situ para otimizar as configurações de perfusão.

Research

JoVE Journal

Medicine

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

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Infarto do Miocárdio e Avaliação de Resultados Funcional em porcos

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Medicina

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Método de Isolado<em&gt; Ex Vivo</em&gt; Perfusão pulmonar em um modelo de rato: Lições aprendidas com o desenvolvimento de um Programa PPEV Rat

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

Avaliação Biventricular da Função Cardíaca e Alças Pressão-Volume por Cateterismo Fechado de Tórax em Camundongos

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