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.2020年4月；159（4）：1640-1653.e18。
doi:10.1016/j.jtcvs.2019.09.121。 Epub 2019年10月17日。

清醒猪体外循环肺的多日维护

艾哈迈德·霍扎因 1, 尤利亚·蒂波格拉夫 2, 梅根·R·派尼齐奇 三, 凯瑟琳·坎宁安 三, 雷切尔·多诺科夫 4, 黎明女王 5, 冯健民 6, 查尔斯·马尔博 7, 布兰登·A·根哈特 三, 约翰·奥尼尔 三, 戈尔达娜·武尼雅克·诺瓦科维奇 8, 马修·巴切塔 9
附属公司

清醒猪体外循环肺的多日维护

艾哈迈德·霍赞等。 胸心血管外科杂志. 2020年4月.

摘要

目标：肺仍然是移植中使用最少的实体器官。使用体外灌注系统恢复可逆损伤供体肺的努力仅限于<24小时的支持。在这里，我们证明了使用清醒猪的交叉循环将常温体外肺支持延长至4天的可行性。

方法：开发了猪行为训练计划和定制围栏，以实现体外肺和受体猪之间的多日交叉循环。肺部在常温室中通风和灌注4天。对体外肺（即功能评估、多尺度成像、细胞因子定量和细胞分析）和受体猪（如生命体征、血液和组织分析）进行纵向分析。

结果：在常温支持的4天内，体外肺功能保持不变（动脉氧分压/吸入氧分>400 mm Hg；顺应性>20 mL/cm H2O） 受体猪血流动力学稳定（乳酸<3mmol/L；pH值7.42±0.05）。放射学检查显示体外肺下叶通气良好，上叶实变，支气管镜检查显示气道健康，无水肿或分泌物。在支气管肺泡灌洗液中，粒细胞巨噬细胞集落刺激因子、白细胞介素（IL）4、IL-6和IL-10水平增加不到6倍，而干扰素γ、IL-1α、IL-1β、IL-1ra、IL-2、IL-8、IL-12、IL-18和肿瘤坏死因子α水平从基线检查到第4天下降。组织学评估证实血-气屏障完整，气道和肺泡结构保存良好。4天后，体外肺中的细胞活性和代谢得到确认。

结论：我们证明了通过与清醒猪的交叉循环对体外肺进行常温维持4天的可行性。交叉循环方法可以支持受损肺的恢复，并使器官生物工程能够改善移植结果。

关键词：急性肺损伤；气道灌洗；肺泡募集；支气管肺泡灌洗液；嵌合；交叉循环；离体肺灌注；体外膜氧合；红外热像仪；肺生物工程；肺移植；医用热成像；常温器官灌注；器官短缺；再生医学；猪模型；组织工程；移植；全器官生物反应器。

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数字

无
图形摘要
无
使用交叉循环的体外肺多日常温支持系统。
图1
图1
多日体外肺支持系统的实验综述。A、 从供体猪和肺动脉移植肺(PA公司)和肺静脉(光伏)插管。体外肺被保存在一个增湿的常温保存室中，并与一个机械呼吸机相连(V（V）)经气管插管(T型). 受试猪通过右颈内静脉用双脐套管插管(RIJ公司)静脉。麻醉恢复后，在整个手术过程中，受体猪被放置在定制的围栏内。体外循环包含一个离心泵(P（P）)在受体猪和体外肺之间交叉循环的全血。直列传感器(S公司)监测受体猪和体外肺在多日常温支持期间的血流动力学稳定性。B、 实验时间表。体外肺通过常温交叉循环维持(XC公司)并定期评估4天。BAL公司支气管肺泡灌洗。
图2
图2
用猪受体建立多日体外肺支持系统的实验装置。A、 在右颈内静脉放置了一个双半月套管(RIJ公司)透视引导下的静脉。白色箭头指示套管。B、 插管沿着右颈部的侧面穿过，固定在受体猪的背部。C和D，交叉循环开始后，将插管的受体猪转移到Panepinto吊带上，使其保持从围栏地板上升起，以安全地从麻醉和拔管中恢复。E、 一旦意识清醒，受体猪就被放进一个定制的围栏，在整个过程中一直呆在那里。SVC公司，上腔静脉；对，对；IVC公司，下腔静脉。
视频1
视频1
用多日肺支持系统对体外猪肺进行常温维护。视频发布地点：https://www.jtcvs.org/article/S0022-5223（19） 32146-4/全文.
视频2
视频2
用Panepinto吊索将受猪者转移至定制围栏。视频发布地点：https://www.jtcvs.org/article/S0022-5223（19） 32146-4/全文.
视频3
视频3
在多天的肺支持期间，在定制围栏内积极富集受体猪。视频发布地点：https://www.jtcvs.org/article/S0022-5223（19） 32146-4/全文.
图3
图3
多天体外肺支持期间回路参数的稳定性。A、 压力。B、 流量。C、 经肺压力梯度(TPG公司)这是肺动脉和肺静脉压力之间的差异。D、 温度。E、 pH.F，乳酸。虚线定义目标范围。数值以平均值±标准偏差表示。
图4
图4
使用多日肺支持系统维持体外肺功能4天。A、 动脉氧分压/吸入氧分。B、 动态合规性。C、 最大吸气压力(管道). D、 肺部重量。数值表示为平均值±标准偏差。
图5
图5
体外肺维持和完整性的多尺度分析。A、 照片外观。B、 热像图外观。C、 射线照相外观。D、 常温支持4天期间体外肺的支气管镜评估，包括通气区域(虚线)和本地整合区域(星星). 苏木精和伊红染色对双侧下叶进行显微镜分析。E、 低放大倍数。F、 高放大倍数。G、 透射电镜显示II型肺细胞(黑色箭头)含有表面活性剂的可见板层体和完整的肺泡上皮屏障(白色箭头)I型肺细胞。
图6
图6
多天体外肺支持期间气道细胞因子定量和肺损伤评估。支气管肺泡灌洗液浓度。A、 γ干扰素(干扰素γ). B、 肿瘤坏死因子α(肿瘤坏死因子α). C、 白细胞介素(伊利诺伊州) 1β. D、 IL-6。E、 白细胞介素-8。F、 IL-10。G、 通过盲法组织病理学检查对肺损伤进行评分。数值表示为平均值±标准偏差。项目管理编号，多形核细胞。
图7
图7
常温支持4天后体外肺的细胞完整性和功能。五色染色。A、 低倍镜下大气道，保留气道粘膜(调幅)，平滑肌(标准时间)和软骨板(人物配对关系). B、 大气道高倍放大，气道纤毛保存良好(自动控制)，假复层上皮(体育课)、基底膜(BM公司). C、 肺泡具有完整的血-气屏障和灌注的小静脉和肺泡毛细血管(箭头). D、 免疫组织化学染色证实α-平滑肌肌动蛋白的保留(α形状记忆合金)小气道周围(星星). E、 免疫组织化学染色用于确认血管内皮的保留(价值工程)-钙粘蛋白由内皮细胞在大血管和小血管中贯穿整个肺血管树。F、 通过普遍摄入羧基荧光素丁二酰酯证实了整个肺实质的细胞活力(立方英尺/平方英寸).星星表示牙槽间隙。G、 肺实质的代谢活性。虚线表明健康猪肺体内代谢活性的正常范围。H、 雾化吸入乙酰甲胆碱后最大吸气压力的变化(箭头). 数值表示为平均值±标准偏差。管道，最大吸气压力。
图8
图8
使用清醒猪的交叉循环对体外肺进行多天维护：实验概述和结果。A、 使用清醒猪的交叉循环维持体外肺4天。将肺部置于常温器官保存室并进行通风。功能、生化和多模式成像分析用于持续监测体外肺和猪受体。B、 在第4天，肺部表现出呼吸功能的维持、完整的血气屏障、细胞活力以及气道和肺泡结构的显著保存。管道，最大吸气压力。
图E1
图E1
通过调整体外肺的高度来维持体外循环参数，以应对受体猪位置的变化。A、 体外电路参数的目标范围。B、 接受者姿势的代表性照片：直立和俯卧。C、 与接收器位置相对应的电路元件的高度。D、 体外电路图显示了体外肺高度的变化与受体位置的变化相对应，以维持目标电路参数。PA公司、肺动脉；光伏，肺静脉。
图E2
图E2
接受猪的定制围栏。不锈钢外壳具有宽度可调的侧壁，确保猪只在多日手术过程中保持舒适和安全。围栏的开放式顶部便于接近受体猪、套管位置和电路组件。在接受者喂食、排尿和排便后，立即取下排泄盘，彻底清洁并更换，以尽量减少定制围栏中的废物。
图E3
图E3
常温支持4天期间体外肺上叶的组织学评估。A、 胸膜下区域。B、 厚壁组织。C、 肺气道。D、 船只。虚线内脏胸膜的轮廓表面。
图E4
图E4
随机肺取样和肺损伤评分标准。A、 用于随机组织取样的肺图显示肺被分为5个肺叶。B、 每个时间点的组织样本位置。通过在所有实验开始之前预先确定组织采样位置，避免了样本偏差。C、 肺损伤评分标准。RUL（俄罗斯卢布），右上叶；RML公司右中叶；RLL公司右下叶；LUL公司左上叶；LLL公司左下叶；项目管理编号，多形核细胞；马力、大功率场。
图E5
图E5
准备程序猪行为训练计划。A、 使用响片进行目标训练(红色)鼓励猪进入自定义围栏。B、 在整个行为训练计划中，受试猪的舒适度和熟悉度保持不变，而侧壁的宽度保持不变(星星)定制围栏的数量逐渐减少，限制了受体猪在过程中的旋转能力。C、 在整个行为训练过程中提供了积极的充实。D、 在整个行为训练过程中提供了积极的强化。
图E6
图E6
常温支持4天后，通过苏木精和伊红染色对受体猪肺进行组织学评估。A、 薄壁组织的低倍显微镜。B、 肺泡的高倍显微镜。C、 航空公司。D、 船舶。E、 多天支持第4天的肺损伤评分与手术结束时受体肺损伤评分的比较。项目管理编号，多形核细胞。
无
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中的注释

  • 解说词：交叉循环是一个完整的循环（通过肺移植）。
    新墨西哥州。 新墨西哥州。 《胸部心血管外科杂志》，2020年4月；159(4):1654-1655. doi:10.1016/j.jtcvs.2019.09.045。Epub 2019年9月24日。 《胸部心血管外科杂志》，2020年。 采购管理信息：31676106 没有可用的摘要。
  • 解说：新概念的开发只有循序渐进才能实现。
    中岛县陈吉川TF。 Chen-Yoshikawa TF等人。 《胸部心血管外科杂志》，2020年4月；159(4):1656-1657. doi:10.1016/j.jtcvs.2019.09.109。Epub 2019年10月1日。 《胸部心血管外科杂志》，2020年。 采购管理信息：31677886 没有可用的摘要。
  • 讨论。
    Mulligan女士。 Mulligan女士。 《胸部心血管外科杂志》，2020年4月；159(4):1652-1653. doi:10.1016/j.jtcvs.2019.09.122。Epub 2019年11月22日。 《胸部心血管外科杂志》，2020年。 采购管理信息：31761351 没有可用的摘要。

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