Reduced-Size Lung Transplantation from Adult to Neonatal Swine*

Abstract

Background: Lung donor shortage is a critical factor limiting the expansion of pediatric lung transplantation programs. This report details the surgical technical feasibility of a training model of lobar lung transplantation as well as the perioperative monitoring to evaluate the appropriate pulmonary graft function.

Methods: Ten hybrid Large-White pigs underwent left lower lobe lung allotransplantation; Donors weighed 15 to 20 kg and recipients 5 to 7 kg. The first five animals were used to learn the surgical anatomy and to establish the surgical technique and instrumentation's model (Group A). One hour after transplantation the right lung was excluded. Lung function and hemodynamic data were collected sequentially in the following five animals (Group B).

Results: The left inferior pulmonary lobe was found to be the most suitable allograft for transplantation. Usually, bronchial size discrepancy allowed telescoping of the airway anastomosis. Left atrial clamping was well tolerated during the pulmonary vein anastomoses. Preoperative antiaggregation and postoperatively heparinization achieved with ACT values over 200 seconds, prevented left atrial thrombosis. After right lung exclusion, hemodynamic changes consisted of a sustained increase in pulmonary vascular resistance and a reduction in cardiac output. Lung mechanics were also modified, with a gradual rise in airway resistance and a fall in compliance.

Conclusions: The neonatal pig tolerates left lobar pulmonary transplantation satisfactorily. Although it is a useful and promising surgical learning model, questions remain regarding the applicability of this experience to clinical pediatric lung transplantation.

Zusammenfassung

Die Seltenheit von Lungenspenderorganen ist der kritische Punkt bei der Erweiterung von Programmen kindlicher Lungentransplantationen.

In der vorliegenden Arbeit wird daher ein chirurgisches Trainingsprogramm zur Lungenlappentransplantation vorgestellt, bei dem das präoperative Monitoring und die Transplantationsfunktion erlernt werden können.

Zehn hybride Large-White-Schweine wurden einer Unterlappenallotransplantation links unterzogen. Die Spender wogen 15- 20 kg, die Empfänger 5-7 kg. Die ersten 5 Tiere wurden verwandt, um die chirurgische Anatomie zu erlernen und die notwendigen chirurgischen Instrumente und Techniken zu überprüfen (Gruppe A). Eine Stunde nach der Transplantation wurde die rechte Lunge ausgeschaltet. Die Lungenfunktion und hämodynamischen Daten wurden bei den restlichen 5 Tieren (Gruppe B) untersucht.

Ergebnisse: Es zeigte sich, daß der linke Unterlappen das geeignetste Modell für die Transplantation war. Der Unterschied in den Bronchialdurchmessern wurde durch eine Teleskop-Anastomose der Bronchien überbrückt. Das Abklemmen des linken Vorhofes wurde für den Zeitraum der Lungenvenenanastomose gut vertragen. Präoperative Blutgerinnungshemmung und postoperative Heparinisierung mit ACT-Werten über 200 Sekunden verhinderten eine Thrombose im linken Vorhof. Nach Ausschluß der rechten Lunge bestanden die hämodynamischen Veränderungen in einem Anstieg des Lungengefäßwiderstandes, einer Verkleinerung des Herzausstoßvolumens und Veränderungen der Lungenparameter mit einem graduellen Anstieg des Atemwegswiderstands und Abfall der Compliance.

Schlußfolgerungen: Neugeborene Schweine tolerieren eine linksseitige Lungenlappentransplantation in befriedigendem Umfange. Obwohl es nützlich und vielversprechend ist, ein solches chirurgisches Lernmodell entwickelt zu haben, bleibt jedoch die Frage einer Anwendbarkeit der gewonnenen Erfahrungen auf die kindliche Lungentransplantation offen.

Key words

Lung transplantation - Reduced-size lung transplantation - Lobar lung transplantation - Tissue donors - Organ procurement - Swine

Schlüsselwörter

Lungentransplantation im Kindesalter - Neugeborene Schweine - Tiermodell