Summary

Bestimmung des Herzzeitvolumens in einem Schweinemodell für ex vivo Lungenperfusion

Published: June 28, 2024
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Summary

Dieses Protokoll beschreibt die chirurgische Technik, die für die Platzierung eines Thermodilutionskatheters durch die Jugularvene bei Schweinen verwendet wird, um das Herzzeitvolumen abzuschätzen und eine angemessene Lungenperfusion während der ex vivo Lungenperfusion (EVLP) sicherzustellen.

Abstract

Aufgrund ihrer physiologischen Ähnlichkeit mit dem Menschen werden Schweine als Versuchsmodelle für die ex vivo Lungenperfusion (EVLP) verwendet. EVLP ist eine Technik, bei der Lungen, die nicht für eine Transplantation geeignet sind, über eine extrakorporale Umwälzpumpe perfundiert werden, um ihre Funktion zu verbessern und ihre Lebensfähigkeit zu erhöhen. Bestehende EVLP-Protokolle unterscheiden sich durch die Art der Perfusionslösung und den Perfusionsfluss, der je nach Körperoberfläche (BSA) zwischen 40 % und 100 % des geschätzten Herzzeitvolumens (CO) variiert. Geräte zur Messung von CO verwenden einfache physikalische Prinzipien und andere mathematische Modelle. Die Thermodilution im Tiermodell ist aufgrund ihrer Einfachheit und leichten Reproduktion nach wie vor der Referenzstandard für die Abschätzung von CO. Daher bestand das Ziel dieser Studie darin, die Messung von CO durch Thermodilution bei Schweinen zu reproduzieren und ihre Präzision und Genauigkeit mit denen zu vergleichen, die mit der BSA-Methode, dem Gewicht und der-Methode zur Bestimmung des Perfusionsflusses während der EVLP erzielt wurden. Bei 23 Schweinen wurde ein Thermodilutionskatheter in die rechte Halsvene gelegt und die Halsschlagader auf derselben Seite kanüliert. Blutproben wurden für die Gasometrie entnommen, und CO wurde durch Thermodilution, angepasste Körperoberfläche,-Prinzip und pro Körpergewicht geschätzt. Der von der BSA erhaltene CO war größer (p = 0,0001, ANOVA, Tukey) als der mit den anderen Methoden erhaltene. Wir kommen zu dem Schluss, dass die in dieser Studie verwendeten Methoden zur Schätzung von CO zwar zuverlässig sind, es jedoch signifikante Unterschiede zwischen ihnen gibt; Daher muss jede Methode vom Prüfer bewertet werden, um festzustellen, welche den Anforderungen des Protokolls entspricht.

Introduction

In Lungentransplantationszentren ist die ex vivo Lungenperfusion (EVLP) ein Instrument, das dazu beiträgt, das Potenzial für eine Spende von Lungen zu erhöhen, die die Standardkriterien für eine Transplantation nicht erfüllen1. Dies wird durch den Erhalt und die Verbesserung der Lungenfunktionalität von Spendern mit Hirntod oder Herzstillstand sowie durch die Bewertung der Lungenleistung vor der Transplantation erreicht 2,3,4. Bei der EVLP ermöglicht eine extrakorporale Umwälzpumpe die Transplantation der Perfusion der Lunge durch einen Membrangasaustauscher und einen Leukozytenfangfilter5.

Bisher wurden mehrere EVLP-Protokolle beschrieben (Toronto, Lund und Organ Care System). Diese unterscheiden sich nach der Art der verwendeten Perfusionslösung, ob der linke Vorhof während der Perfusion offen oder geschlossen gehalten wird, und nach dem Perfusionsfluss, der zwischen 40 % und 100 % (je nach verwendeter Technik) des geschätzten Herzzeitvolumens (CO) des Spenders variiert 6,7,8. CO ist die Menge an Blut, die pro Minute vom Herzen gepumpt wird9 und ist der Mechanismus, durch den die Gewebeperfusion aufrechterhalten wird. Somit gewährleistet die CO-Überwachung eine ordnungsgemäße Sauerstoffversorgung des Gewebes. CO, ein Produkt aus der Herzfrequenz und dem Schlagvolumen, wird in Litern 10,11,12 gemessen. Dieser Ansatz zur Aufrechterhaltung der Gewebedurchblutung hängt jedoch auch von anderen Faktoren ab, wie z. B. dem venösen Rückfluss, dem peripheren Sauerstoffverbrauch, dem systemischen Gefäßwiderstand, der Atmung, dem Gesamtblutvolumen und der Körperposition12.

Es gibt mehrere Geräte zur Messung und Überwachung von CO, von denen einige einfache physikalische Prinzipien verwenden, während andere mathematische Modelle verwenden. Zu diesen Methoden gehören das-Prinzip, die Thermodilution (transpulmonale oder Lithiumverdünnung), die Analyse der arteriellen Druckwelle zur Abschätzung des Schlagvolumens (SV) und weniger invasive Methoden wie Doppler oder thorakale Bioreaktanz. Kein CO-Überwachungsgerät kann jedoch aufgrund der Einschränkungen der entsprechenden Überwachungstechnik alle klinischen Anforderungen erfüllen10,13.

Die Messung von CO durch transkardiale Thermodilution ist eine einfache und leicht reproduzierbare Methode bei Schweinen. Dabei wird ein Katheter mit einem Thermistor in die Lungenarterie eingeführt und ein Flüssigkeitsvolumen mit einer Temperatur injiziert, die niedriger ist als die des Blutes. Der Thermistor erkennt Temperaturänderungen im Zeitverlauf, die dann in Form einer Kurve dargestellt werden, wobei der Bereich unter der Kurve das Minutenvolumen14 darstellt. Verschiedene Studien haben beschrieben, dass CO für EVLP-Tiermodelle anhand des Gewichts (100 ml/kg)15, der Thermodilution und der-Methode10,13 berechnet werden kann. In der Klinik wird CO jedoch anhand des kardiologischen Index (CI) berechnet, d. h. des CO, das an die Körperoberfläche des Spendersangepasst ist 16. Dennoch gibt es keine Studien, die diese Methoden in experimentellen Schweinemodellen vergleichen.

Das Ziel dieser Studie war es, die Messung von CO durch Thermodilution bei Schweinen zu reproduzieren und ihre Präzision und Genauigkeit mit denen zu vergleichen, die unter Verwendung von CO erhalten wurden, das durch BSA, Gewicht und Methode zur Bestimmung des Perfusionsflusses während der EVLP angepasst wurde.

Protocol

Das Protokoll (B09-17) wurde von der Bioethikkommission des INER (Instituto Nacional de Enfermedades Respiratorias “Ismael Cosio Villegas”) genehmigt. Für diese Studie wurden dreiundzwanzig klinisch gesunde Landrassenschweine beiderlei Geschlechts mit einem Gewicht zwischen 20 und 25 kg verwendet. Die Tiere wurden gemäß den technischen Spezifikationen für die Pflege und Verwendung von Labortieren des offiziellen mexikanischen Standards17 und dem Leitfaden für die Pflege und Verwendung von Lab…

Representative Results

Alle Tiere überlebten den chirurgischen Eingriff und die Studienzeit. Ein Tier (4,3 %) entwickelte einen Riss der Halsvene aufgrund übermäßiger Traktion während des Einführens des Katheters. Darüber hinaus zeigte keines der intervenierten Gefäße Blutungen. Bei den untersuchten Tieren waren durchschnittlich 25-30 cm Kathetereinführung erforderlich, um die PA zu erreichen. In drei Fällen (13%) wurde der Katheter auf die rechte obere Extremität des Schweins gerichtet. In diesen Fällen wurde der Katheter an die …

Discussion

EVLP bei Schweinen lässt sich aufgrund der Vergleichbarkeit in Größe, Physiologie und genomischer Sequenz der beiden Spezies direkt auf die klinische Praxis beim Menschenübertragen 22. Nach dem vom Forscher ausgewählten EVLP-Protokoll ist die Messung von CO unerlässlich, um den Fluss zu bestimmen, der für die Perfusion der Lunge erforderlich ist. Darüber hinaus kann je nach den verfügbaren Ressourcen und Kenntnissen die geeignete Methode gewählt werden. In keiner Studie wurden jedoch die…

Offenlegungen

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Die Autoren danken Roberto, Rueda und Sergio Martínez für ihre unschätzbare technische Unterstützung bei der technischen Unterstützung mit Tieren.

Materials

Anesthesia machine General Electric Carescape 620
Atropine Amixteria, Stern Pharma GmbH
Catheter Insyte Autoguard 20 GA Becton Dickinson 381434
Electrocautery pencil BBraun Aesculap GN211
Endotracheal tube with a 7 Fr balloon Rush MG 027770 002
Fentanyl Janssen-Cilag
Iodopovidone Degasa NDC6732635208
Laryngoscope Riester
Lidocaine Spray Pisa
Pressure transducers Edwards Lifesciences PX260
Propofol Pisa
Sevofluorane Pisa
Silk sutures 2-0 Covidien GS833
Sodium pentobarbital Pfizer
straight blade of laryngoscope #3 Miller; Riester
Swan-Ganz 5Fr thermodilution catheter Arrow Thermodilution Ballon Catheter Ref AI-07165
Tiletamine-zolazepam Virbac
Vecuronium bromide Pisa

Referenzen

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Diesen Artikel zitieren
Olmos-Zuñiga, J. R., Silva-Martínez, M., Hernández-Jiménez, C., Jasso-Victoria, R., Baltazares-Lipp, M. Determination of Cardiac Output in a Porcine Model for Ex Vivo Pulmonary Perfusion. J. Vis. Exp. (208), e66798, doi:10.3791/66798 (2024).

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