Assessment of donor heart viability during ex vivo heart perfusion

Ex vivo heart perfusion (EVHP) may facilitate resuscitation of discarded donor hearts and expand the donor pool; however, a reliable means of demonstrating organ viability prior to transplantation is required. Therefore, we sought to identify metabolic and functional parameters that predict myocardial performance during EVHP. To evaluate the parameters over a broad spectrum of organ function, we obtained hearts from 9 normal pigs and 37 donation after circulatory death pigs and perfused them ex vivo. Functional parameters obtained from a left ventricular conductance catheter, oxygen consumption, coronary vascular resistance, and lactate concentration were measured, and linear regression analyses were performed to identify which parameters best correlated with myocardial performance (cardiac index: mL x [min.sup.-1] x [g.sup.-1]). Functional parameters exhibited excellent correlation with myocardial performance and demonstrated high sensitivity and specificity for identifying hearts at risk of poor post-transplant function (ejection fraction: [R.sup.2] = 0.80, sensitivity = 1.00, specificity = 0.85; stroke work: [R.sup.2] = 0.76, sensitivity = 1.00, specificity = 0.77; minimum dP/dt: [R.sup.2] = 0.74, sensitivity = 1.00, specificity = 0.54; tau: [R.sup.2] = 0.51, sensitivity = 1.00, specificity = 0.92), whereas metabolic parameters were limited in their ability to predict myocardial performance (oxygen consumption: [R.sup.2] = 0.28; coronary vascular resistance: [R.sup.2] = 0.20; lactate concentration: [R.sup.2] = 0.02). We concluded that evaluation of functional parameters provides the best assessment of myocardial performance during EVHP, which highlights the need for an EVHP device capable of assessing the donor heart in a physiologic working mode. Key words: ex vivo heart perfusion, machine perfusion, heart transplant, organ preservation, organ evaluation, functional assessment, oxygen consumption, lactate metabolism. Resume : La perfusion cardiaque ex vivo pourrait favoriser la reanimation de coeurs de donneurs qui ont ete ecartes et ainsi augmenter le bassin de donneurs, mais des moyens fiables permettant de faire etat de la viabilite d'un organe avant une greffe font defaut. Par consequent, nous avons cherche a identifier les parametres metaboliques et fonctionnels permettant de predire les performances myocardiques pendant la perfusion cardiaque ex vivo. En vue de toucher a un large eventail de fonctions organiques, nous avons perfuse ex vivo 9 coeurs porcins normaux et 37 coeurs de porcs donneurs ayant ete soumis a un arret circulatoire entrainant la mort. Nous avons mesure les parametres fonctionnels obtenus a l'aide d'un catheter de conductance ventriculaire gauche, la consommation d'oxygene, la resistance vasculaire coronaire et la concentration d'acide lactique et nous avons effectue des analyses de regression lineaire en vue d'identifier les parametres qui sont le mieux correles avec la performance myocardique (indice cardiaque en mL x [min.sup.-1] x [g.sup.-1]). Les parametres fonctionnels montraient une excellente correlation avec la performance myocardique, et nous avons pu reperer les coeurs presentant un risque de mauvais fonctionnement post-greffe avec une sensibilite et une specificite elevees (fraction d'ejection : [R.sup.2] = 0,80, sensibilite = 1,00, specificite = 0,85; travail systolique : [R.sup.2] = 0,76, sensibilite = 1,00, specificite = 0,77 ; dP/dt minimale : [R.sup.2] = 0,74, sensibilite = 1,00, specificite = 0,54 ; tau : [R.sup.2] = 0,51, sensibilite = 1,00, specificite = 0,92), alors que notre capacite de predire la performance myocardique au moyen des parametres metaboliques etait limitee (consommation d'oxygene : [R.sup.2] = 0,28 ; resistance vasculaire coronaire : [R.sup.2] = 0,20 ; concentrations d'acide lactique : [R.sup.2] = 0,02). Nous en arrivons a la conclusion que l'etude des parametres fonctionnels est le meilleur moyen d'evaluer la performance myocardique pendant une perfusion ex vivo, ce qui accentue le besoin d'un dispositif de perfusion cardiaque ex vivo permettant d'evaluer les proprietes physiologiques des coeurs de donneurs alors qu'elles sont sollicitees dans de telles conditions. [Traduit par la Redaction] Mots-cles : perfusion cardiaque ex vivo, machine de perfusion, greffe cardiaque, preservation des organes, evaluation des organes, evaluation fonctionnelle, consommation d'oxygene, metabolisme de l'acide lactique.
Introduction Cardiac transplantation is the gold-standard treatment for eligible patients with advanced heart failure; however, it is limited by a critical shortage of suitable donor organs (Guglin 2015). A low [...]