心-肺標(biāo)本及使用方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001 ] Oscar Langendorff被認(rèn)為是第一個(gè)發(fā)明允許研究完全離體的哺乳動(dòng)物心臟的機(jī)械活動(dòng)的方法的人。Langendorff所采用的基本機(jī)理是借助于插在升主動(dòng)脈中的導(dǎo)管迫使血液或其它氧合流體通過冠狀脈管。攜氧流體(灌注液)通過冠狀動(dòng)脈和冠狀靜脈并離開冠狀竇，保持心臟活著。然而，在Langendorff程序期間，心臟的心室腔室基本上是空的并且心臟因此不以機(jī)械上正常的方式跳動(dòng)。
[0002]在 van Ri jk-Zwikker 等人的文章 “Influence Of Mitral Valve Prosthesis orRigid MitralRing on Left Ventricular Pump Funct1n”，循環(huán)(Circulat1n)卷80，1989年9月，增刊(Supplement)I，ρρ.1-1-1-7中，包括左心房和心室的滾輪栗驅(qū)動(dòng)的透明電解質(zhì)電路被添加至采用利用來自支持動(dòng)物的血液對(duì)冠狀動(dòng)脈進(jìn)行灌注的離體心臟。該標(biāo)本被用于研究左心室功能。如在van Rijk-Zwikker等人的文章“Mitral Valve Anatomy andMorphology:Relevance to Mitral Valve Replacement and Reconstruct1n”，心夕卜科雜志(Journal of Cardiac Surgery)，1994; 9(增刊)pp.256-261 中所描述的，同樣的標(biāo)本顯然被用于研究二尖瓣功能。
[0003 ]在美國(guó)專利N0.7，045，279中，描述了離體心臟標(biāo)本，其中使清晰的(c I ear)灌注液循環(huán)通過心臟的所有四個(gè)腔室。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對(duì)離體的大型哺乳動(dòng)物心/肺標(biāo)本，其中心臟的所有四個(gè)腔室的基本上正常的栗送活動(dòng)被保存，從而允許使用標(biāo)本連同旨在用于跳動(dòng)的心臟或運(yùn)行的肺中或上的電極引線、導(dǎo)管、心臟和肺植入物以及其他醫(yī)療設(shè)備的研究。當(dāng)然，該標(biāo)本還可被用于研究在存在或不存在這樣的醫(yī)療設(shè)備的情況下的心/肺功能或功能障礙。為了允許對(duì)心臟結(jié)構(gòu)和位于心臟的腔室內(nèi)的設(shè)備的可視化，使清晰的灌注液(諸如含氧的經(jīng)修改的Krebs緩沖液)循環(huán)通過心臟的所有四個(gè)腔室和冠狀脈管。由于該標(biāo)本不需要對(duì)冠狀動(dòng)脈的單獨(dú)灌注，因而該標(biāo)本制備更簡(jiǎn)單，并且在其模擬正常心臟運(yùn)行方面是更準(zhǔn)確的。所采用的心臟可以是正常運(yùn)行的心臟或可具有自然發(fā)生或誘發(fā)的疾病或缺陷。
[0005]離體心臟標(biāo)本通過以下進(jìn)行制備:首先暴露供體(動(dòng)物或人，從其采集)的心臟和肺，接著將心臟停搏液引入到主動(dòng)脈中以使心臟停搏。隨后切除心臟和一個(gè)或兩個(gè)肺，其中連接心臟和肺的血管完整，使得心臟可繼續(xù)供血，或在此情況中將灌注液供應(yīng)至肺。
[0006]隨后對(duì)該標(biāo)本進(jìn)行插管，其中插管被耦合至主動(dòng)脈和下腔靜脈。如果只有一個(gè)肺被切除，則來自心臟的通向未被切除的肺的肺動(dòng)脈和肺靜脈也被插管。剩下被切除的肺天然地附連至心臟。
[0007]上腔靜脈被夾住或被安裝有相機(jī)訪問(cameraaccess)插管。隨后心臟/肺被安裝于溫度控制夾套中并被耦合至外部氧合器和相關(guān)聯(lián)的栗，所述外部氧合器和相關(guān)聯(lián)的栗通常經(jīng)由肺靜脈和/或從右心臟穿過肺向左心房提供氧合灌注液，并且通常經(jīng)由下腔靜脈或上腔靜脈向右心房提供灌注液。SVC還可被安裝有灌注插管或雙相機(jī)/灌注插管，如果SVC和IVC兩者的灌注是期望的話。來自主動(dòng)脈的流出被返回至心切開儲(chǔ)器(card1tomyre s er vo i r )，正如其中單個(gè)肺被移除的來自肺動(dòng)脈的流出；維持完整的肺的其他天然肺動(dòng)脈。液柱與栗相關(guān)聯(lián)，其將灌注液遞送至下腔靜脈和肺靜脈并維持適當(dāng)?shù)那柏?fù)荷壓力。氣管被插管并且呼吸機(jī)被用于對(duì)剩余的肺進(jìn)行充氣/放氣，其中密封關(guān)閉切開的肺初級(jí)支氣管以維持氣道壓力。氧氣鼓泡器可任選地置于液柱中以供灌注液的附加氧合。
[0008]諸如光纖鏡之類的光學(xué)觀察設(shè)備可通過插管中的任一個(gè)進(jìn)入標(biāo)本中，從而允許對(duì)四個(gè)腔室中的任一個(gè)的可視化，同時(shí)心臟繼續(xù)正常跳動(dòng)。另外或替代地，這種觀察設(shè)備可穿過心臟和/或肺的一個(gè)腔室或多個(gè)腔室的壁以直接進(jìn)入腔室?？芍踩氲膶?dǎo)管、起搏引線、心臟瓣膜和其它設(shè)備也可被推進(jìn)或插入到心臟和/或肺中，并且通過光學(xué)觀察設(shè)備監(jiān)測(cè)它們的性能和行為。先前植入的心臟假體(諸如心臟瓣膜)或先前植入的心臟引線的條件和功能也可被觀察。此外，該標(biāo)本可被用于評(píng)估心臟和/或肺的急性運(yùn)行和插入到心包空間中或安裝至心臟、肺或心包的表面的電極、導(dǎo)管和其他設(shè)備的操作，可在視覺上觀察這些設(shè)備。
[0009]作為這樣的研究的一部分或獨(dú)立地，可使用可用的儀器來監(jiān)測(cè)ECG、心率、心臟腔室壓力、心臟組織收縮性、心臟運(yùn)動(dòng)、氣體濃度和/或通過腔室和在冠狀脈管中的流體流動(dòng)以及進(jìn)入/離開肺的氣體含量來獲得對(duì)心臟性能的生理評(píng)估。還可執(zhí)行對(duì)標(biāo)本的外部的視覺成像和/或使用超聲波、熒光檢查法、MRI或其他醫(yī)療成像系統(tǒng)的成像。該標(biāo)本因而具有與用于心臟和/或肺中或上的設(shè)備的設(shè)計(jì)、發(fā)展和評(píng)估結(jié)合的各種有價(jià)值的用途，以及用作研究和教學(xué)援助以幫助醫(yī)師和學(xué)生理解心臟和肺的操作。
【附圖說明】
[0010]圖1是示出了制備根據(jù)本發(fā)明的離體心/肺標(biāo)本中所涉及的步驟的示例性流程圖。
[0011]圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的離體心/肺標(biāo)本與相關(guān)聯(lián)的支持設(shè)備的示例性互連的框功能圖。
[0012]圖3是示出了與監(jiān)測(cè)和成像設(shè)備連起來的根據(jù)本發(fā)明的離體心/肺標(biāo)本的制備的功能圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]圖1為示出了制備本發(fā)明的離體心臟/肺標(biāo)本中所涉及的各個(gè)步驟的流程圖。如下的該示例性程序具有適合與切除的豬心臟/肺連同使用的參數(shù)。這些參數(shù)當(dāng)然需要使用來自人或其它動(dòng)物供體的心臟連同離體心臟/肺標(biāo)本被適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)。
[0014]在10處指示的第一步是麻醉的啟動(dòng)。阿托品可被用來充當(dāng)抗膽堿能藥，該抗膽堿能藥使分泌物干涸并且穩(wěn)定心臟。
[0015]在20處指示的下一步是監(jiān)測(cè)動(dòng)物的血壓和心電圖并建立IV通路。這通過定位動(dòng)物并將其固定到手術(shù)臺(tái)，將心電引線附連至動(dòng)物以監(jiān)測(cè)ECG以及將靜脈管(line)插入動(dòng)物的耳緣靜脈中來完成。靜脈滴注可包括在手術(shù)過程中連續(xù)給予的兩到三公升的林格氏溶液，包含20毫克/千克的硫噴妥鈉，短效麻醉劑。還可給予5毫克劑量的泮庫(kù)溴銨或維庫(kù)溴銨(或其它非去極化肌肉松弛劑)以暫時(shí)麻痹動(dòng)物的肌肉。
[0016]在30處指示的下一步是插管和機(jī)械通氣的開始。該步驟通過插入用于機(jī)械通氣的氣管內(nèi)導(dǎo)管和使用吸入麻醉藥來完成。任何模式的全身麻醉或肌肉松弛劑可被用來麻醉動(dòng)物。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的手術(shù)室程序來監(jiān)測(cè)呼出的二氧化碳并且用滴定法測(cè)量給予的氣體成分的含量以維持正常的血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)。
[0017]在40處指示的下一步是放置監(jiān)測(cè)探針。這使用標(biāo)準(zhǔn)的手術(shù)室壓力測(cè)量探針(諸如用于體內(nèi)血壓測(cè)量的Swan-Ganz導(dǎo)管、Millar壓力換能器導(dǎo)管等)來完成。
[0018]在50處指示的下一步是打開胸腔。這通過沿中線進(jìn)行縱向切開，沿中線切割胸骨，以及縮回胸廓以暴露心臟和大血管來完成。還可采用外側(cè)入路。隨后可切除心包并移除心包脂肪和其它結(jié)締組織。替代地，如果對(duì)在心包空間中采用的設(shè)備的評(píng)價(jià)是期望的話，則心包可被保持完整。
[0019]在60處指示的下一步包括隔離上腔和下腔靜脈、主動(dòng)脈、待移除的肺的肺動(dòng)脈和肺靜脈，連同插入主動(dòng)脈插管。這通過解剖出以上列出的主要血管，用于夾具放置和橫切，接著引入主動(dòng)脈心麻痹插管(例如9法(French)雙腔插管)來完成。在布置主動(dòng)脈插管之前，遞送肝素以防止凝血。如果需要的話，可引入腺苷以擴(kuò)張冠狀血管和使心臟為心麻痹做準(zhǔn)備。下腔靜脈隨后在一個(gè)或兩個(gè)隔開的位置處被結(jié)扎，上腔靜脈在一個(gè)或兩個(gè)隔開的位置處被夾住，并且主動(dòng)脈從主動(dòng)脈心麻痹插管的插入位點(diǎn)向遠(yuǎn)側(cè)被夾住。
[0020]在70處指示