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机械灌注(Machine perfusion, MP)是一种新型的器官保存、转运方式

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机械灌注(Machine perfusion, MP)是一种新型的器官保存、转运方式,器官获取将自身血管连接至器官机械灌注系统,系统在器官保存、转运阶段将灌流液持续至灌注离体器官,同时供给离体器官氧气、营养物质等。
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与传统静态冷保存(Static cold storage,SCS)相比,MP 能够更好的保存离体器官、甚至挽救标准外器官。根据维持温度不同,其可以分为低温(4~6℃)、亚低温(20~25℃)、常温机械灌注(37℃)。

MP 为解决器官短缺提供了新思路,有望进一步扩展供器官来源。目前国内外有多个研发团队致力于 MP 系统的研发,许多新系统都已经服务于临床,被誉为器官移植领域的达芬奇,让我们来一睹它们的风采。

肝脏

现有肝脏机械灌注主要包括以下几个系统:低温机器灌流有 Lifeport Liver Transporter (Organ Recovery Systems, Itasca, IL, USA) 和 Liver Assist device(Organ Assist BV, Groningen, The Netherlands),常温机器灌注有 OrganOx system (OrganOx Ltd., Oxford, UK)。这些产品均处于前临床研究阶段,还不能在市场上买到。

Organ Recovery Systems 公司与哥伦比亚大学 James Guarrera 团队合作首次报道了低温机械灌注应用于临床肝移植的临床病例预后,证实 Lifeport 肝脏转运器应用于临床安全有效,可以显著降低术后早期移植物失功;2015 年他们又证实了这项技术可以用于挽救边缘供肝,临床废弃的肝脏经过低温机械灌注之后成功移植回受体,为拓展供肝来源提供了新的思路。

另外,基于 ECOPS 设备(Organ Assist®)的低温携氧灌流系统(HOPE)也有临床肝移植应用报道,证实 HOPE 方案对 DCD 供肝、再灌注损伤都有保护作用。OrganOx 系统是第一款常温机械灌注系统,此款产品近期完成临床 I 期临床试验。结果显示其在肝脏转运、保存方面安全有效,相比于 SCS 可以显著降低术后 7 天内肝功能水平。

肾脏

肾脏低温机械灌注主要包括以下几个系统:Lifeport Kidney Transporter (Organ Recovery Systems, Zaventem, Belgium)、脉冲式的灌注泵系统 RM3 (Waters Medical Systems, Minneapolis, USA)、Kidney Assist device (Organ Assist BV, Groningen, The Netherlands)。三者均已应用于临床。

Lifeport 肾脏转运器应用最为广泛,全世界已经应用不少于 5 万例临床肾移植,临床结果显示相比于 SCS 移植减少术后迟发型移植物失功(DGF)、降低术后排斥和改善纤维化、减少医疗开支以及改善临床预后。

目前,尚未发现肾脏携氧低温机械灌注的临床报道。移植肾常温机械灌注在 1976 年首次提出,英国莱斯特综合医院研究结果证实其在减少 DGF 方面同样效果显著。

心脏

静态冷保存(conventional picnic cooler)是心脏移植最常用的保存方式,但其保存时限仅 4 h。LifeCradle® heart perfusion system(Organ transport systems, Frisco, USA)是 OTS 公司在 1999 年开始研发的低温机械灌注仪器,它具有简单易学、轻便、可携带等特点。

迄今为止,这款设备在 Texas Southwestern and Texas Tech University 已经进行了不下 300 例动物实验,这些数据不但优化了这款设备参数设定而且证实了其心脏保存效果优于传统冷保存。

临床试验进一步证实此结论且可以将离体心脏安全保存实现拓展至 12 h,另外,在受试的 33 例临床供心中有 50% 的弃用心脏经过 Life Cradle® heart perfusion system 灌注后可以重新应用于心脏移植。

肺脏

XPSTM-XVIVO perfusion system(XVIVO perfusion, Goteborg,Sweden) 是一款肺脏常温机械灌流设备,曾获得 NASA 评选的医疗器械设计一等奖,2014 年 8 月已经获得 FDA 批准,目前可以在市场上买到成品。

南美一项临床研究结果显示应用此项技术后 60% 的供肺得到了移植,比之前报道的 15% 整整提高了 45% 的利用率。

另外,此设备也可以用于肺癌、囊性纤维化等的化疗、基因甚至干细胞治疗。

多器官应用

WASOWAVE®(Smart Perfusion, LLC, USA)是一款平台型常温机械灌注仪器,几乎适用于各种器官灌流尤其是肝脏和肾脏,已经提交 FDA 认证。此设备在常温下可以实时传送氧气、葡萄糖和其他营养物质至离体器官,维持离体脏器活力。

Organ care system (TransMedics, Andover, MA, USA) 是一款低温机械灌注设备,临床试验证实其适用于肝、肾、心、肺,可以降低离体器官代谢率、延长供器官保存时间,应用于器官复苏、脂肪肝去脂、转运等。它由两部分组成:可移动平台加器官特异性灌注系统。可移动平台包括氧合模块、泵,最大的特色是包含一块无线显示屏可以显示灌流过程中的各种参数及器官相关的功能指标。

Organ Recovery System 也研发了一款温度可控适用于多器官保存的 WorkStation(Organ Recovery Systems, Itasca, IL, USA)。它整合了 Lifeport 肝脏转运器与肾脏转运器的相关技术,能够实现器官体外温度控制 0-37℃、持续补充氧气、动态监测器官活力等。

总结

目前器官移植领域低温机器灌注系统应用较广泛,但灌注的途径、灌注的流速及压力、氧合的程度、温度等主要参数,目前尚未统一共识。

另外,相比于低温机械灌注,常温机械灌注能够维持肾脏的正常代谢,避免了冷缺血损伤,同时常温状态下对于维持细胞的形态和功能有一定意义。

随着生物医学、工程学及移植技术的不断进步,机械灌注设备必将更加简易、方便携带、稳定有效,从而更好的服务于临床、造福病患。

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