Устройство для консервации донорских органов

Изобретение относится к медицине, а именно к патофизиологии и экспериментальной трансплантологии, и может быть использовано для длительного сохранения жизнеспособности донорских органов, восстановления жизнеспособности трансплантатов, полученных от доноров. Устройство содержит контейнер-термостат, состоящий из корпуса, крышки и ручки, термодатчик, резервуар для донорского органа, аккумуляторы холода, канюли для сосудов донорского органа, увлажнитель с ротаметром, редуктор давления, газовый баллон, два манометра для контроля давления газа на выходе из баллона и в канюлях, соединительные магистрали. При этом внешние стенки корпуса и крышки изготовлены из ударопрочного пластика, внутренние стенки корпуса содержат термоизоляционный слой, в крышку контейнера встроен термоохлаждающий агрегат, вентилятор, процессор, устройство для автономного электропитания. Канюли для сосудов донорского органа выполнены из пластика и при помощи соединительных магистралей соединены с увлажнителем и через редуктор давления с газовым баллоном. Достигается обеспечение длительного сохранения жизнеспособности донорских органов экспериментального животного на срок более 24 часов и противоишемической защиты трансплантатов, полученных от доноров с расширенными критериями оценки. 1 ил.

 

Изобретение относится к медицине, а именно к исследовательским приборам для патофизиологии и экспериментальной трансплантологии, и может быть использовано для длительного сохранения жизнеспособности донорских органов, восстановления жизнеспособности трансплантатов, полученных от доноров с расширенными критериями оценки, а также доклинической разработки и сравнительной оценки эффективности способов консервации донорских органов экспериментальных животных.

Из существующего уровня техники известно техническое решение для консервации донорских органов охлаждением, заключающееся в том, что изъятый донорский орган помещается в стерильный полиэтиленовый пакет, заполненный холодным консервирующим раствором. Пакет с консервирующим раствором и донорским органом помещается во второй пакет со стерильной ледяной крошкой, полученная упаковка хранится в холодильнике [Меркин Н.А., Вольгушев В.Е., Андронов С.П., Осин Н.С. Технологии сохранения донорских органов на примере донорского сердца. Состояние и перспективы. Трансплантология. 2016;(1):29-35]. Данное техническое решение для консервации донорских органов принято в подавляющем большинстве трансплантационных центров и признается наиболее оптимальным. Основным недостатком данного технического решения является лимитированное время сохранения жизнеспособности донорских органов в связи отсутствием их оксигенации, поскольку увеличение срока холодовой ишемии ассоциировано с тяжелым ишемическим и реперфузионным повреждением трансплантата [Goldsmith K.A., Demiris N., Gooi J.H., et al. Life-years gained by reducing donor heart ischemic times. Transplantation. 2009; 87:243–248; Banner N.R., Thomas H.L., Curnow E., Hussey J.C., Rogers C.A., Bonser R.S.; Steering Group of the United Kingdom Cardiothoracic Transplant Audit. The importance of cold and warm cardiac ischemia for survival after heart transplantation. Transplantation. 2008;86:542–547]. Кроме того, при таких коротких сроках консервации становится проблематичным дистанционное изъятие и доставка донорских органов в трансплантационные центры.

Следует отметить, что известное техническое решение обеспечивает безопасное сохранение органов идеального качества, при использовании же трансплантатов, полученных от доноров с расширенными критериями пригодности к трансплантации, холодовая ишемия без оксигенации значительно усугубляет повреждение исходно компрометированного органа [Monteagudo V. M, Sáez D.G., Simon A.R. Current approaches in retrieval and heart preservation. Ann Cardiothorac Surg 2018; 7:67-74]. В связи с перечисленными недостатками известного технического решения поиск новых технологий сохранения жизнеспособности донорских органов, гарантирующих увеличение сроков его безопасного хранения, представляется актуальным [Меркин Н.А., Вольгушев В.Е., Андронов С.П., Осин Н.С. Технологии сохранения донорских органов на примере донорского сердца. Состояние и перспективы. Трансплантология. 2016;(1):29-35].

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка экспериментального устройства для консервации донорских органов, лишенного перечисленных недостатков.

Для решения поставленной задачи предлагается следующий вариант устройства для консервации донорских органов. Устройство содержит контейнер-термостат, термодатчик, термоохлаждающий агрегат, вентилятор, процессор, резервуар для донорского органа, аккумуляторы холода, канюли для сосудов донорского органа, увлажнитель с ротаметром, редуктор давления, два манометра, газовый баллон, соединительные магистрали, устройство для автономного электропитания. Контейнер-термостат состоит из корпуса, крышки и ручки. Внешние стенки корпуса и крышки изготовлены из ударопрочного пластика. Внутренние стенки корпуса содержат термоизоляционный слой. В крышку контейнера встроен термоохлаждающий агрегат, вентилятор, процессор и устройство для автономного электропитания.

Общий вид предлагаемого устройства для консервации донорских органов схематично представлен на фигуре 1, где: 1 – консервирующий раствор, 2 – аккумуляторы холода, 3 – резервуар для донорского органа, 4 – отверстия в крышке контейнера-термостата, 5 – вентилятор, 6 – термоохлаждающий агрегат, 7 – процессор, 8 – ручка контейнера-термостата, 9 – устройство для автономного электропитания, 10 – крышка контейнера-термостата, 11 – манометры, 12 – редуктор давления, 13 – корпус контейнера-термостата, 14 – увлажнитель с ротаметром, 15 – газовый баллон, 16 – термоизоляционный слой, 17 – донорский орган (на примере сердца), 18 –канюля для сосудов, 19 – термодатчик, 20 – соединительные магистрали.

Устройство для консервации донорских органов функционирует следующим образом. Контейнер-термостат содержит аккумуляторы холода и обеспечивает постоянное поддержание температуры +2-4°С. В случае истощения аккумуляторов холода включают устройство автономного электропитания. Управление производительностью термоохлаждающего агрегата и вентилятора осуществляют через процессор. Изъятый донорский орган помещают в резервуар с термодатчиком, резервуар заполнен охлажденным до +2-4°С консервирующим раствором. Резервуар переносят в контейнер-термостат и обкладывают аккумуляторами холода. Далее канюлируют сосуды донорского органа. Канюли при помощи соединительных магистралей соединяют с увлажнителем и через редуктор - с газовым баллоном. Через канюлю осуществляют непрерывную инсуффляцию сосудистого русла донорского органа увлажненным газом/газовой смесью с постоянным давлением и объемной скоростью, параметры инсуффляции определяются условиями эксперимента. Наличие двух манометров обеспечивает вручную контроль давления газа на выходе из баллона и в канюлях. Удаление газа, прошедшего через сосуды донорского органа, происходит в окружающий консервирующий раствор и далее с помощью вентилятора в атмосферу через отверстия в крышке контейнера-термостата.

Технический результат, обеспечиваемый приведенной совокупностью признаков предлагаемого устройства, заключается в обеспечении длительного сохранения жизнеспособности донорских органов экспериментального животного на срок более 24 часов, а также в обеспечении противоишемической защиты трансплантатов, полученных от доноров с расширенными критериями оценки. Сущность предложенного устройства, заявленного в качестве изобретения, заключается в обеспечении непрерывной длительной автономной непосредственной доставки, распределения и потребления увлажненного газа/газовой смеси донорским органом, находящимся в охлажденном консервирующем растворе, в соответствии с его метаболическими потребностями. Оценка жизнеспособности донорского органа после консервации в предлагаемом устройстве может быть проведена после его орто- и гетеротопической трансплантации или методом экстракорпоральной аппаратной реперфузии.

Пример конкретного выполнения.

Эксперименты были проведены на 56 половозрелых беспородных крысах-самцах. Под эфирным наркозом проводили билатеральную торакотомию, пересекали магистральные сосуды, извлекали сердце, помещали его в установку для экстракорпоральной перфузии. Перфузию сердца проводили через аорту раствором Кребса-Хензелайта, насыщенным карбогеном (95% О₂ + 5% СО₂), в режиме постоянного давления 70 мм рт.ст. при температуре 37°С, поддерживаемой ультратермостатом VT-8 (ООО “Термекс-2”, Россия), и рН=7,33-7,36. Через ушко левого предсердия в полость левого желудочка помещали латексный баллончик постоянного объема, соединенный с портативным монитором РМ-8000 (Mindray, Китай) и фиксировали его лигатурой. После стабилизации работы изолированного сердца, записывали кривую давления в левом желудочке. На основании анализа кривой давления рассчитывали систолическое, диастолическое и развиваемое давление.

Далее сердца перфузировали через аорту охлажденным до +2-4°С консервирующим раствором до достижения асистолии. Сердца экспериментальных животных были разделены на следующие группы: контроль – реперфузия сердца без консервации (n=8); холодовая бесперфузионная консервация сердца в течение 4, 8 и 24 часов соответственно (n=8); консервация сердца в предлагаемом устройстве в течение 4, 8 и 24 часов соответственно (n=8).

Холодовую бесперфузионную консервацию сердца проводили путем хранения трансплантата в стерильном полиэтиленовом пакете, заполненном холодным консервирующим раствором, пакет с органом помещали во второй пакет со стерильной ледяной крошкой, полученную упаковку хранили в холодильнике, тем самым моделировали клиническую ситуацию консервации сердца по известной методике.

Консервацию сердца в предлагаемом устройстве осуществляли следующим образом. После кардиоплегии сердце помещали в резервуар устройства, заполненный холодным консервирующим раствором, резервуар переносили в контейнер-термостат. Канюлировали аорту, канюлю фиксировали лигатурой. Канюлю при помощи магистрали соединяли с увлажнителем и через редуктор - с газовым баллоном. Через канюлю осуществляли непрерывную инсуффляцию сердца увлажненным кислородом под постоянным давлением 35 мм рт.ст. с объемной скоростью 3 мл/мин.

По истечении срока консервации сердца были реперфузированы в установке для экстракорпоральной перфузии раствором Кребса-Хензелайта, насыщенным карбогеном, в режиме постоянного давления 70 мм рт.ст. при температуре 37°С и рН=7,33-7,36. После стабилизации работы изолированного сердца записывали кривую давления в левом желудочке. На основании анализа кривой давления рассчитывали систолическое, диастолическое и развиваемое давление.

Исходные показатели, характеризующие сократительную функцию изолированного сердца, в группах не отличались. Сердца, перенесшие холодовую бесперфузионную консервацию, демонстрировали прогрессирующее ухудшение силовых показателей сократительной функции по мере увеличения срока консервации. Угнетение сократительной функции сердец после холодовой консервации сопровождалось развитием ишемической контрактуры миокарда. Так, через 4 ч систолическое давление составляло 84% (p<0,05), развиваемое давление 82% (p<0,05) от контрольных значений, диастолическое давление было повышено в 1,3 раза по сравнению с контролем (p<0,05). Через 8 ч систолическое давление составляло 62% (p<0,05), развиваемое давление 57% (p<0,05) от контрольных значений, диастолическое давление было повышено в 1,7 раза по сравнению с контролем (p<0,05). Через 24 ч систолическое давление составляло 30% (p<0,05), развиваемое давление 18% (p<0,05) от контрольных значений, диастолическое давление было повышено в 2,7 раза по сравнению с контролем (p<0,05).

Сердца, подвергнутые консервации в предлагаемом устройстве, характеризовались большей сохранностью сократительной функции без развития ишемической контрактуры в ходе длительного хранения. Так, через 4 ч систолическое давление составляло 94% (p<0,05), развиваемое давление 93% (p<0,05) от контрольных значений. Через 8 ч систолическое давление составляло 88% (p<0,05), развиваемое давление 87% (p<0,05) от контрольных значений. Через 24 ч систолическое давление составляло 85%(p<0,05), развиваемое давление 84% (p<0,05) от контрольных значений. Систолическое и развиваемое давление в группах консервации в предлагаемом устройстве оказалось существенно выше по сравнению с группами холодовой консервации на соответствующих сроках хранения (p<0,05). Диастолическое давление на всех сроках консервации в предлагаемом устройстве не отличалось от контрольных значений. Диастолическое давление в группах консервации в предлагаемом устройстве на сроках 8 и 24 ч оказалось ниже по сравнению с группами холодовой консервации на тех же сроках хранения (p<0,05).

Таким образом, полученные данные свидетельствуют, что предлагаемое в качестве изобретения устройство может быть использовано в экспериментальной медицине для длительного сохранения жизнеспособности донорских органов, но не ограничивается данным применением. В предлагаемом устройстве может проводиться консервация трансплантатов, полученных от доноров с расширенными критериями оценки, а также сравнительная оценка эффективности способов консервации донорских органов экспериментальных животных путем изменения состава и температуры газа и/или консервирующего раствора, параметров подачи газа.

Устройство для консервации донорских органов, содержащее контейнер-термостат, состоящий из корпуса, крышки и ручки, термодатчик, резервуар для донорского органа, аккумуляторы холода, канюли для сосудов донорского органа, увлажнитель с ротаметром, редуктор давления, газовый баллон, два манометра для контроля давления газа на выходе из баллона и в канюлях, соединительные магистрали, при этом внешние стенки корпуса и крышки изготовлены из ударопрочного пластика, внутренние стенки корпуса содержат термоизоляционный слой, в крышку контейнера встроен термоохлаждающий агрегат, вентилятор, процессор, устройство для автономного электропитания, а канюли для сосудов донорского органа выполнены из пластика и при помощи соединительных магистралей соединены с увлажнителем и через редуктор давления с газовым баллоном.