浙江大学医学院附属第一医院肝胆胰外科
卫生和计划生育委员会多器官联合移植研究重点实验室
浙江省器官移植重点实验室
器官移植; 器官保护; 机械灌注; 器官保存液; 专家共识
1 前言
器官移植是目前治疗终末期器官衰竭最为有效的手段?有研究结果显示:供器官获取?保存及移植后缺血再灌注损伤是影响移植预后的重要因素[1]自20世纪中期起,各研究中心不断研发?改进器官保存液,如Collins液?UW(the University of Wisconsin)液?HTK(histidine-tryptophan-ketoglutarate)液等相继问世,促进了基于器官保存液的静态冷保存(static cold storage,SCS)技术的迅速发展,使器官保存进一步摆脱了时间及地域限制,器官保护技术进入崭新的纪元,极大地推动了器官移植事业的进步[2]SCS技术仍是现在器官保护最常用的技术, 为全球多数器官移植中心广泛使用?目前,公民逝世后器官捐献移植已成为我国器官移植供器官的主要来源?然而捐献器官本身以及较长时间的热缺血?冷缺血时间,导致缺血再灌注损伤更为严重,显著影响移植预后?因此,如何改善供器官质量尤为重要[3]近来,新兴的机械灌注(machine perfusion, MP)技术再次应用于器官保存与修复,但MP受压力?灌流速度?氧合情况等参数综合影响,其广泛应用还需大量多中心临床试验验证[4]
目前,国内外各移植中心对不同器官保护的流程标准不一,器官保护技术方法的应用缺乏统一的规范?指南?在国家卫生和计划生育委员会支持下, 中国医师协会器官移植医师分会?中华医学会外科学分会移植学组及中国肝移植注册中心科学委员会组织相关专家,基于国内外移植器官保护的基础与临床实践,制订了《中国移植器官保护专家共识(2016版)》,重点介绍肝脏?肾脏?胰腺?小肠?心脏?肺脏器官保护相关技术及方法共识,旨在更规范?有效?安全地指导器官移植工作的开展?
本共识依据的循证医学证据分级主要参考2009年牛津证据分级,推荐意见强度等级主要参考GRADE(Grades of Recommendation, Assessment, Development and Evaluation)系统[5-6]?见表1,2?
2 腹部器官获取与供器官保护
热缺血损伤与供器官质量密切相关,而热缺血时间是衡量热缺血损伤最直接的标志?热缺血时间延长会继发术后移植物失功和肝移植后胆道狭窄等并发症,故器官获取时须尽量减少热缺血时间[7]?目前热缺血时间普遍定义为从功能性热缺血[收缩压持续(至少2 min) <50 mmHg(1 mmHg=0.133kPa)或血红蛋白氧饱和度低于70%]开始直至冷保存液开始灌洗[8-9]?各个器官对热缺血时间耐受程度略有不同,一般认为供肝<30 min,供肾<60 min[10-11]?
腹部供器官获取一般采用基于原位冷灌注的快速腹部器官获取技术,特点是降温迅速可靠,主要步骤为在器官表面冷却的同时行主动脉插管,后采用2~4℃保存液进行器官灌洗,小肠获取保存时需行血管和肠管双重灌洗?各器官灌洗技术具有一定差异,如肝脏获取时需门静脉和主动脉灌洗?器官获取后将其置入盛有冷保存液的无菌袋中,由器官转运箱转运?器官获取过程宜迅速,尽量缩短热缺血时间,必要时保存液内加入肝素?地塞米松以及抗生素等[12]?此外,获取及修整器官时,操作需轻柔细致避免机械损伤,供肝处理时要注意保护胆管血供,对胆总管周围组织不宜游离过多避免术后胆道缺血性损伤等并发症发生[13]?对于心脏死亡捐献(donation after cardiac death,DCD)及脑死亡捐献(donation after brain death,DBD),此类器官获取涉及供者生命支持系统,部分中心采用在体体外膜肺氧合(extracorporeal membrane oxygenation,ECMO)支持可改善移植预后[12]?其后器官获取的方法与前述类似,但更强调抗凝,灌洗液须预冷,可加入肝素和纤维蛋白溶解剂如链激酶?重组组织型纤维蛋白酶原激活剂[14]?
2.1 肝脏保存修复
供肝质量的优劣直接关系受者移植手术的成功率及预后?目前一般通过供者年龄?体重?肝脏酶学指标?胆红素水平?肝脏影像学检查?血清钠?血清Cr?ICU停留时间?冷热缺血时间及病理学检查如脂肪变性等参数综合评价供肝质量[15]?
供肝的保存效果直接影响供肝质量?目前有SCS和MP两种方式应用于肝脏获取后保存及修复?SCS是目前肝脏保存应用最广泛的方法,UW 液和HTK液是目前国际上应用最广泛的冷保存液, 两种溶液对于供肝短时间保存效果相当[16]?其他保存液如Institute Georges Lopez-1(IGL-1)液?Leeds solution(LS)液?Polysol液和Celsior液等虽各有优点,但临床效果有待进一步评价[17-18]?理论上UW液可保存供肝20~24h,但SCS过程中存在冷保存损伤,过长冷保存即冷缺血时间延长可以引起胆道并发症?移植物失去功能甚至受者死亡?理想供肝冷保存时间不超过8h,临床实践中供肝的保存时限一般不超过12~15h[11,19]?MP是新兴的供肝保存与修复技术,不同于SCS,其通过器官固有血管系统插管予以连续动态灌注输送养分供给,同步实现器官保存与修复?该项技术对延长器官保存时限,改善器官质量具有重要价值?根据灌注过程中维持温度不同,可以分为低温机械灌注(hypothermic machine perfusion,HMP)?亚低温机械灌注(subnormothermic machine perfusion,SMP)和常温机械灌注(normother-micmachine perfusion,NMP),其各自维持的温度为4~6℃?20℃?32~37℃[20-22]?根据是否携氧可分为携氧灌注系统与非携氧灌注系统?目前低温非携氧机械灌注有Lifeport肝脏修复系统(Organ RecoverySystems,Zaventem,比利时),常温携氧机械灌注有OrganOx(OrganOx Ltd.,Oxford,英国)系统及多功能机械灌注LiverAssist系统(Organ AssistBV, Groningen,荷兰),多处于前临床阶段,国内相关设备尚处于研发阶段[23]?国外已有基于ECOPS设备(Organ Assist)的低温携氧灌流系统(hypothermic oxygenated perfusion,HOPE)临床肝移植应用报道, 证实其对DCD供肝有保护作用;Ⅰ期临床试验证实常温机械灌注能有效改善肝移植术后7d肝功能[20,22]?MP为供肝保存修复提供了新思路,且保存及转运过程中可实时监测肝功能?胆汁分泌等指标,动态评价供肝质量?随着研发技术的进步与完善,MP将具有重要的临床应用前景[20]?腹部器官获取及肝脏保存修复推荐共识意见见表3?
2.2 肾脏保存修复
目前,临床常用的移植肾保存方式有SCS和HMP,两种保存方式各有利弊,其器官保存效果方面也有争论[24-25]?最先尝试使用HMP是在20世纪60年代,之后由于UW液的出现,加之对HMP优势存在争议,HMP在肾移植应用研究陷入低谷[26]?然而,随着器官短缺成为移植医学亟待解决的首要问题,边缘供肾包括DCD与扩大标准供者(expanded criteria donor,ECD)供肾逐渐应用于临床,与脑死亡捐赠供肾比较,其术后并发症发生率增高,功能恢复较差,移植肾长期生存率较低[27]?因此,常规冷保存已不能满足边缘供肾质量修复的需求,移植肾机械灌注再次成为研究热点?目前,HMP在边缘供肾的有效性已得到初步证实[28-29]?近年来,NMP出现可能为边缘供肾的修复和保存提供新的途径,与SCS比较,术后受者移植肾功能延迟恢复(delayed graft function,DGF)发生率明显降低,提示其在改善热缺血损伤和抗氧化反应方面有一定价值[30]?
应用专用器官保存液,在2~4℃的容器中进行静态冷保存是目前移植肾保存的主要方法[31-32]?理论上,UW液可保存肾脏72h,由于DGF发生率和冷缺血时间直接相关,在准备充分的条件下,尽量减少冷缺血时间可提高移植术后疗效[12,33]?
目前,移植肾冷保存液主要包括UW 液?HTK 液和HCA(hypertonic citrate adenine)液?对于长时间的肾脏保存,UW液与HTK液的保存效果存在争议,有研究结果认为:UW 液优于HTK液,也有文献认为两者保存效果相近[34-36]?HCA液具有配置简单?价格便宜等特点,可安全保存肾脏24h,而其更新换代产品HCA-2保存液可保存肾脏48h[37]?
肾脏HMP主要包括:Lifeport肾脏修复系统?脉冲式灌注泵系统(RM3,Waters Medical Systems, Minneapolis,MN,美国)和Kidney Assist设备(Organ Assist BV,Groningen,荷兰)?自HMP问世以来,肾脏保存方式的选择一直是争论焦点[38-40]?理论上, HMP具有保持血管通畅?提供部分能量和氧气?清除代谢废物等优势[26]?大量基础与临床研究结果显示:HMP可显著降低肾移植术后DGF的发生,减少受者住院费用并减轻医疗痛苦与负担,然而DGF 的发生与受者长期生存时间无直接相关?目前,尚未有肾脏携氧HMP的临床报道?
肾脏低温机械灌注液主要为KPS-1(kidney preservation solution-1,即UW-G)液和HTK液?KPS-1 液为国际公认的规范且标准的肾脏机械灌注液,在国内也得到广泛使用[41]?灌注压?流量?阻力指数和温度是肾脏低温机械灌注系统主要参数,可作为评价供肾质量的部分依据?Lifeport低温机械灌注中,高阻力指数为肾脏质量低的独立危险因素,单肾灌注压为30~50mmHg的情况下,灌注流量应至少大于40mL/min;高灌注压较低灌注压有可能对肾脏产生灌注损伤?有研究结果表明:肾脏平均流量大于156mL/min,阻力系数小于0.27mmHg/(mL·min) 时(按100g肾脏质量计算)可能提示移植肾术后无DGF的发生?但是,不能单纯依据这些参数决定供肾的使用或废弃,应结合临床综合考虑[42-43]?尽管HMP修复移植肾脏机制尚未完全明晰,但诸多研究结果证实:在灌注充分的情况下(流量?阻力指数符合标准,灌注参数稳定),尽量减少冷缺血时间及灌注压力对移植肾术后功能恢复有积极作用[44-45]?肾脏保存修复推荐共识意见见表4?
2.3 胰腺保存修复
目前胰腺移植和胰岛移植手术主要应用于Ⅰ型及部分Ⅱ型糖尿病患者[46-47]?胰腺对热缺血极为敏感,热缺血时间与移植后并发症呈正相关,当热缺血时间超过30min,胰腺功能显著减低[48]?故获取时尽量减少胰腺热缺血时间,做到迅速?细致游离, 控制近远端腹主动脉和肾动脉后行插管进行在体低温?低压原位灌注[49-50]?胰腺获取后保存主要采用4℃左右SCS[51-52]?其冷缺血时间应短于12h以保证胰腺功能[53-54]?器官保存液的选择种类较多, 目前应用较多的是UW液和HTK液[55-59]?有研究结果发现:HTK液可能导致胰腺细胞水肿,且与移植后早期胰腺失去功能和移植后胰腺炎相关;保存液目前首选UW液,经UW 液保存胰腺可在术后具有较好的胰岛素分泌功能[60-62]?有学者采用双层法或吹入法以提高保存液携氧能力,结果表明其可改善离体胰腺功能[63-64]?
体外胰腺MP保存与修复仍处于前临床阶段?与肝?肾脏相比,胰腺更易于受到灌流液的压力损伤[65]?随着胰腺MP技术的研发改进,其灌流效果将逐步改善?有研究结果表明:采用低温?低流量与压力(灌注流量保持20~30mL/min左右)进行灌注并取得较好的效果[66]?NMP能更好保持体外器官的活力,但是其代谢与耗氧大大高于低温灌注,对灌流液的压力与携氧能力要求较高,仍有待进一步研究[67]?在胰腺体外灌注过程中,应动态监测血管阻力和相关生化指标来评价离体胰腺功能[68]?低温下机械灌注胰腺最长保存时间可延长到24h以上[68-69]?胰腺机械灌注的灌流液的选择目前尚缺乏相应的对比研究报道,研究者多采用通用的静态冷保存液或者血液制品进行灌注,专用机械灌注液有待于进一步的研发[68]? 胰岛移植研究结果表明:胰岛应在UW 液中低温4℃保存[70]?有学者认为:分离胰岛时使用含氧的氟化物均可显著增加胰岛获取量,获得更好的组织功能,但依然存在争议,有待更多的研究验证[51,65]?胰腺保存修复推荐共识意见见表5?
2.4 小肠保存修复
小肠移植在欧美发达国家已经成为治疗肠衰竭最有效的方法[71]?小肠对缺血损伤尤为敏感[72]?缺血损伤可致肠黏膜受损,肠道细菌移位至肝脏?脾脏等肠外器官导致全身感染,且作为一种非特异性损伤会提高移植物免疫原性,可加重急慢性排斥反应[73-74]?供器官保护在小肠移植中尤其重要?
目前低温灌洗及SCS是小肠获取及转运中减少小肠损伤的最重要手段[75]?与其他实质性器官不同,由于肠腔内含有大量消化酶?细菌及毒素,小肠保存时需行血管和肠管双重灌洗?小肠获取时第1次血管灌洗是有益的,不推荐保存结束前第2次血管灌洗[76]?在供肠获取时应尽量缩短热缺血时间,最长一般不超过60min[77]?
在血管灌洗液及保存液的选择上,目前UW 液应用最广泛[78]?近来HTK液的使用日益增多[79]?HTK液与UW 液相比早期生存率?肠道功能?并发症发生率无明显差异[80]?HTK液较UW液廉价,并且黏度低,更利于微血管的灌洗[81]?有研究结果发现:HTK液?Celsior液和Polysol液保存的小肠,在能量代谢及病理上与UW液相比具有一定优势[82]?但目前何种保存液更利于小肠保存仍未有定论?冷保存时间是影响小肠移植预后的重要因素,目前小肠移植冷缺血时间尽量控制在9h以内[83]?临床及动物实验证实多数小肠保存液可有效保存小肠6~8h[84]?
体外MP在小肠移植领域目前仍处于前临床阶段?1979年Toledo-Pereyra和Najarian[85]首次报道了离体搏动血管灌注应用于小肠保存?2003年Zhu 等[86]开展了首例低温氧合肠腔MP,发现与SCS比较能更好地保存小肠?2015年耶鲁大学报道了一项新型的小肠保存装置(intestinal preservation unit, IPU),首次采用了血管与肠腔双腔灌注,使供肠病理学表现得到进一步改善[87]?小肠保存修复推荐共识意见见表6?
3 胸部器官获取与供器官保护
3.1 心脏保存修复
目前心脏移植供者主要选择DBD供者和心脑死亡供者(donation after brain death plus cardiac death,DBCD)(中国Ⅲ类),单纯的DCD心脏供者多局限于动物实验阶段和个别临床报道?供心获取过程对供心质量影响密切相关,供者在确认为脑死亡或心脑死亡后,选择正中切口,劈开胸骨,剪开心包, 阻断升主动脉后主动脉根部加压灌注4~8℃心肌保存液1000mL,表面置冰屑使心脏快速降温,同时迅速剪开右上肺静脉和下腔静脉,心脏减容减压,然后依次切断肺静脉?上下腔静脉?主肺动脉和主动脉,灌注压维持于50~70mmHg水平?如心肺联合获取,则建议心肺胸内整体获取,不离断肺静脉,获取后根据需要整体移植或在体外行心肺分离后分别使用?有研究结果发现供心质量与冷缺血时间相关,冷缺血时间一般不超过6h[88]?循环稳定的DCD或DBCD供心热缺血相对可控,理论上热缺血 时间可忽略?DCD供心热缺血时限尚无定论?
离体供心保存与修复技术有SCS?HMP和NMP 保存3种?SCS在供心保存中应用广泛,离体心脏浸泡于含4℃保存液的容器中,在低温条件下保存并转运[88]?HMP保存与修复为应用机械将心肌保护液以微流量灌注冠脉系统,为心肌组织供应代谢所需营养物质,带走代谢产物,给心肌提供充足的氧供,有效地保护冠状血管内皮细胞,并使心脏均匀降温?目前有研究结果表明:肝肾移植应用机械灌注保存能提高供者器官的质量和延长保存时间?但是Brant 等[89]的研究结果表明:无论经主动脉顺行持续机械灌注还是经冠状静脉窦口逆行持续机械灌注,对供心的保存效果与Celsior液0~4℃ SCS类似?此外长时间低温灌注引起的心肌组织水肿问题限制了该方法在临床中的应用?NMP是一种接近生理状态的保存方法,使离体供心保存时间可达到12h[90]?目前,进入临床试验的常温不停跳MP系统有美国的The Organ Care System和LifeCradle System?但最新一项前瞻性随机对照试验比较了常温不停跳灌注系统和传统低温保存技术,发现在术后30d两组受者存活和移植物功能比较,差异无统计学意义[91]?因此,常温不停跳灌注保存系统还需要进一步的研究和评估?
虽然国内外的供心保存液层出不穷,但应用最普遍的还是UW液?HTK液以及Celsior液3种保护液?UW液含高钾,目前临床应用广泛,组织水肿发生率在机械灌注中较Celsior液低,但可导致心脏血管收缩;HTK液的特点是低钠低钙微高钾,富含的组氨酸具有较强大的缓冲能力,当长时间保存供心时,HTK液对防止心肌细胞水肿效果更好;Celsior 液兼具UW液的渗透功效和HTK液的缓冲能力,长时间保存供心易导致心肌水肿?目前尚无一种心肌保存液有绝对的优势[92-96]?近来出现的心肌保存液或改良保存液,如细胞外保存液Somah,在Celsior 液基础上发展起来的CRMB液以及HTK液基础上发展而来的Custodiol-N液,虽然从理论上有着更多的优势和心肌保护效果,但目前仍处于实验研究阶段,需进一步得到临床验证[3,97-98]?心脏保存修复推荐共识意见见表7?
3.2 肺保存修复
肺移植作为治疗终末期肺部疾病的唯一有效手段,虽其技术已趋于成熟,但相比其他实体器官移植,临床疗效仍不理想?供肺的获取和保存直接影响供肺的质量,从而关系着移植成败,多种因素导致供肺利用率仅为供肾的20%[99]?近年来,随着肺移植需求日益增加,且随着相应保存与修复技术的发展,越来越多的边缘供肺应用于临床,并取得与理想供肺相似的效果[100-102]?
严格的供肺质量评估有助于提高移植成功率, 须判定供肺是否符合移植要求以及是否需行供肺离体修复?供者评估主要包括:年龄?胸部影像?动脉血气分析?支气管镜检查?病原学及供肺切取后的直视检查,同时予以供者各系统的支持措施[103]?此外,供者死亡原因直接影响移植预后,其中以心脏外伤死亡获取供肺预后最差[102]?
满意的供肺获取直接影响供肺质量?在供肺获取过程中尽量缩短热缺血时间,目前认为安全时间在35min内,如果心死亡供肺,在心跳完全停止后的10~20min之内应该开始灌注[100,104]?合理的流程和熟练的技术尤其重要,在判定供者死亡后,可快速实施机械通气?胸外按压?胸腔内灌注降温等措施帮助缩短热缺血时间,可同时进行支气管镜检查,进一步评估供者[100,104]?
充分的肺保护液灌注可最大限度地保护供肺?肺动脉顺行灌注加肺静脉逆行灌注方便可行,肺动脉的灌注压力10~15mmHg,灌注量60mL/kg,若肺静脉逆行灌注,每根肺静脉灌注量250mL,灌注液温度4~8℃,6h后予以再次灌注[103]?灌注时予以呼吸机供肺通气,FiO2 50%，PEEP 5 cmH2O(1 cmH2O=0.098 kPa),压力<20 cmH2O,潮气量10mL/kg,供肺离体保存时需维持约50%的肺充气膨胀状态[103,105]?
供肺冷缺血时间影响预后,目前认为相对安全的冷缺血时间不超过10h,个别情况可以延长至12h,甚至更久[106-107]?供肺离体时,推荐保存温度4~8℃?
SCS技术作为目前广泛应用的离体肺保存技术, 多种保存液已经取得较满意的效果,可分为细胞内液型(如Collins液?UW 液)和细胞外液型(R-LPD液?Perfadex液?Celsior液?EP-TU液等)保存液[107-109]?相比细胞内液型,细胞外液型保存液中低钾浓度避免了肺动脉收缩,延长冷缺血时间,有更佳的PO2/ FiO2值?更短的机械通气时间及术后ICU入住时间,故目前首选细胞外液型供肺保存液,其中最常用的为Perfadex液[103,106,109]? 供肺离体MP已开始应用于临床?该技术能修复?改善供肺质量?扩大边缘供者,已显示出其广阔的应用前景?目前主要为离体常温?不含红细胞的肺灌注保存修复技术,较有代表性的有EVLP(exvivo lung perfusion)?OCS Lung(organ care system lung)?NRP(normothermic regional perfusion)技术?有研究结果表明:可以使高风险的供肺取得与理想供肺同样的效果,但仍需大样本多中心的临床数据进一步证实[110-113]?此外,低温?含红细胞等其他的肺保存修复技术亦有待进一步的基础及临床研究验证?肺保存修复推荐共识意见见表8?
(收稿日期:2016-06-26)
(本文编辑:夏浪?陈敏)
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