BR112018074537B1

BR112018074537B1 - Método de ventilar um pulmão extraído

Info

Publication number: BR112018074537B1
Application number: BR112018074537-5A
Authority: BR
Inventors: Darren Freed
Original assignee: Tevosol, Inc
Priority date: 2016-05-30
Filing date: 2017-05-26
Publication date: 2023-04-11
Also published as: EP3462861A1; EP4238417A3; CN109310077B; EP4238417A2; DK3462861T3; CA3025673A1; WO2017205967A1; CN114946834A; US11540509B2; EP3462861B9; US20210059242A9; US20230380416A1; AU2017274598B2; DK3462861T5; AU2017274598A1; EP3462861A4; US20230089628A1; EP3462861B1; US11785939B2; BR112018074537A2

Abstract

A presente invenção refere-se a um método de ventilação de pulmões extraídos. Um gás de ventilação é fornecido a uma via aérea de um pulmão e um vácuo é formado ao redor do pulmão. Uma qualidade do vácuo varia entre um nível mais baixo e um nível mais alto para fazer com que o pulmão respire, enquanto a pressão do gás de ventilação fornecido às vias aéreas é regulada para manter uma pressão positiva nas vias aéreas do pulmão. O vácuo pode ser ciclicamente variado entre os dois níveis de vácuo. Os níveis podem ser mantidos substancialmente constantes durante um período de tempo, ou um ou ambos os níveis inferior e superior podem ser ajustados durante a ventilação. O pulmão pode ser colocado em uma câmara selada e um vácuo é formado na câmara ao redor do pulmão.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDO RELACIONADO

[001] Este pedido reivindica a prioridade e os benefícios do Pedido de Patente Provisório dos Estados Unidos N° 62/343.076, apresentado em 30 de maio de 2016, cujo conteúdo total é aqui incorporado por referência.

CAMPO TÉCNICO

[002] Esta invenção refere-se geralmente a dispositivos e modos para ventilação pulmonar, e particularmente a dispositivos e modos para ventilação de pulmões extirpados por pressões exteriores variáveis. ANTECEDENTES

[003] Para usar pulmões extirpados de doador para transplante, os pulmões extirpados podem precisar ser aspergidos e ventilados ex vivo para restaurar ou preservar suas funcionalidades antes que o procedimento do transplante possa ser realizado, ou para estimar ou avaliar sua qualidade ou adequação ao transplante.

[004] Para a ventilação ex vivo de pulmões extirpados, as técnicas tradicionais de ventilação mecânica empregam uma pressão positiva aplicada à árvore traqueobrônquica. Isso cria um gradiente de pressão entre a árvore traqueobrônquica e os alvéolos, de tal forma que o fluxo de ar ocorre abaixo do gradiente de pressão dentro dos alvéolos.

[005] Foi reconhecido que os pulmões extirpados também podem ser ventilados por uma pressão negativa ex vivo. Por exemplo, os pulmões podem ser ventilados utilizando uma pressão negativa (isto é, abaixo da pressão atmosférica) em torno dos pulmões para permitir que os pulmões se encham naturalmente com gás de ventilação que esteja à pressão atmosférica ou próximo dela. Alguns autores sugeriram que diferentes estratégias poderiam ser combinadas, fornecendo gás de ventilação com pressão positiva (acima da pressão atmosférica) aos pulmões e utilizando uma pressão negativa ao redor dos pulmões. No entanto, esses autores não revelaram detalhes específicos de estratégias eficazes para utilizar pressões positivas e negativas para ventilar pulmões ex vivo.

SUMÁRIO

[006] Um aspecto da presente invenção refere-se a um modo de ventilação de pulmões extirpados. Neste método, um gás de ventilação é fornecido a umas vias respiratórias de um pulmão e um vácuo é formado ao redor do pulmão. A qualidade do vácuo varia entre um nível mais baixo e um nível mais alto para fazer com que o pulmão respire, enquanto a pressão do gás de ventilação fornecido às vias respiratórias é regulada para manter uma pressão positiva nas vias respiratórias do pulmão. O vácuo pode ser ciclicamente variado entre os dois níveis de vácuo. Os níveis podem ser mantidos substancialmente constantes durante um período de tempo, ou um ou ambos os níveis, inferior e superior podem ser ajustados durante a ventilação. O pulmão pode ser colocado em uma câmara selada e um vácuo é formado na câmara ao redor do pulmão.

[007] Convenientemente, em algumas modalidades, uma única bomba pode ser usada para aplicar tanto a pressão nas vias respiratórias como o vácuo em torno do pulmão.

[008] Em uma modalidade modificada, a ventilação é efetuada variando a pressão exterior (a pressão aplicada à superfície exterior dos pulmões) entre uma pressão mais elevada acima da pressão atmosférica e uma pressão inferior abaixo da pressão atmosférica. Em outras palavras, os pulmões podem ser levados a respirar variando a pressão exterior entre uma pressão positiva e uma pressão de vácuo.

[009] Outro aspecto da presente invenção refere-se a um modo de ventilação de um pulmão, compreendendo a aplicação de uma primeira pressão (P1) a umas vias respiratórias do pulmão e a aplicação de uma segunda pressão (P2) a uma superfície exterior do pulmão. O diferencial de pressão, PD = P1-P2, é mantido positivo e é variado para fazer com que o pulmão respire.

[0010] Em uma modalidade, a pressão das vias respiratórias P1 é mantida mais elevada do que a pressão atmosférica e a pressão exterior P2 varia entre um nível de pressão mais elevado e um nível de pressão mais baixo, em que o nível de pressão mais baixo está abaixo da pressão atmosférica. Em uma modalidade particular, a P1 pode ser mantida a um valor constante, tal como um valor constante de aproximadamente para cerca de 10 cmH20. O diferencial de pressão PD pode variar entre aproximadamente 7 e cerca de 30 cmH20. Por exemplo, quando P1 é constante a 5 cmH20, P2 pode variar de -25 a -2 cmH20. Quando P1 é constante a 10 cmH20, P2 pode variar de -20 a 3 cmH20.

[0011] Em uma modalidade, uma bomba de vácuo regenerativa, tal como uma turbina regenerativa, pode ser utilizada para aplicar e controlar tanto P1 como P2. P1 pode ser regulado usando a pressão de escape no lado de escape da bomba, e P2 pode ser regulado usando a pressão de vácuo no lado de vácuo (entrada) da bomba. Convenientemente, uma única turbina pode ser suficiente para aplicar e controlar tanto P1 como P2.

[0012] Outro aspecto da presente invenção refere-se a um modo de ventilação de um pulmão compreendendo aplicar uma pressão exterior em torno de um pulmão com um gás em comunicação fluida com uma bomba de gás e operar a bomba de gás para variar a pressão exterior em torno do pulmão para ventilar pulmão. A bomba de gás pode ser uma bomba regenerativa, como uma bomba de turbina. O gás em torno do pulmão pode estar confinado em um volume constante, mas a quantidade de gás (por exemplo, moles de gás) no volume constante é variada utilizando a bomba para alterar a pressão exterior aplicada ao pulmão.

[0013] Outros aspectos, características e modalidades da presente invenção se tornarão evidentes para os versados na técnica após a revisão da descrição que se segue de modalidades específicas, em conjunto com as Figuras que a acompanham.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0014] Nas Figuras, que ilustram, apenas a título de exemplo, modalidades da presente invenção,

[0015] a Figura 1 é um diagrama de blocos esquemático de um aparelho de exemplo para ventilar pulmões;

[0016] a Figura 2 é um diagrama de blocos esquemático de um exemplo de implementação do aparelho da Figura 1;

[0017] a Figura 3 é um diagrama de blocos esquemático de um aparelho de exemplo para ventilar pulmões;

[0018] a Figura 4 é um diagrama esquemático do aparelho da Figura 3, mostrando o fluxo de ar durante a inspiração;

[0019] a Figura 5 é um diagrama esquemático do aparelho da Figura 3, mostrando o fluxo de ar durante a expiração;

[0020] a Figura 6 é um diagrama esquemático que ilustra a lógica de controle utilizada para controlar as válvulas de proporcionalidade no aparelho da Figura 3;

[0021] a Figura 7 é um diagrama de blocos de um computador para uso com o aparelho das Figuras 1 ou 3;

[0022] a Figura 8 é um fluxograma que ilustra um algoritmo executado pelo dispositivo de computador da Figura 7 para controlar o funcionamento do aparelho da Figura 3;

[0023] as Figuras 9A e 9B são diagramas esquemáticos de uma rede alveolar no parênquima pulmonar;

[0024] a Figura 10 é um gráfico de linhas ilustrando perfis de pressão intratorácica representativa (ITP), perfis de pressão das vias respiratórias (Paw) e perfis de gradiente transpulmonar (TPG) ao longo de um período de tempo de 4 segundos obtido a partir de amostras de pulmões de porcinos ventilados de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[0025] a Figura 11 é um gráfico de linhas que ilustra um perfil de pressão-volume a partir da mesma experiência como na Figura 10;

[0026] a Figura 12 é um gráfico de linhas ilustrando perfis de pressão intratorácica representativa (ITP), perfis de pressão das vias respiratórias (Paw) e perfis de TPG ao longo de um período de tempo de 4 segundos obtido a partir de amostras de pulmões de porcinos ventilados de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[0027] a Figura 13 é um gráfico de linhas que ilustra um perfil de pressão-volume a partir da mesma experiência como na Figura 12;

[0028] a Figura 14A mostra um gráfico de linhas (em cima) que ilustra um perfil de pressão intratorácica representativa (ITP) ao longo do tempo, com uma seção do qual é mostrada em escala de tempo expandido no fundo;

[0029] a Figura 14B é um gráfico linear da pressão medida das vias respiratórias ao longo do tempo durante a mesma experiência como na Figura 14A;

[0030] a Figura 14C é um gráfico linear do gradiente transpulmonar ao longo do tempo durante a mesma experiência como na Figura 14A;

[0031] a Figura 15 é um gráfico de linhas que ilustra um perfil de conformidade pulmonar representativo ao longo do tempo, obtido a partir de amostras de pulmões porcinos ventilados de acordo com uma da presente invenção;

[0032] a Figura 16 é um gráfico de linhas que ilustra um perfil de resistência vascular pulmonar (RVP) representativo ao longo do tempo obtido a partir de amostras de pulmões porcinos ventilados com um aparelho de ventilação exemplificativo e métodos conforme descritos neste documento;

[0033] a Figura 17 é um gráfico de barras que ilustra a formação de edemas durante a perfusão pulmonar ex vivo (PPEV) de pulmões porcinos de amostra, comparando uma estratégia de ventilação de pressão negativa e positiva combinada (NPV/PPV, utilizando o aparelho de ventilação exemplificativo e métodos como aqui revelados) e uma estratégia de ventilação de pressão positiva típica (PPV) em relação a três perfusados diferentes: uma mistura acelular, uma mistura de sangue completo e solução, e uma mistura de concentrado de glóbulos vermelhos (pRBC) e solução;

[0034] as Figuras 18 e 19 são gráficos lineares que ilustram perfis de fluxo-volume representativos obtidos a partir de amostras de pulmões humanos ventilados com aparelho de ventilação exemplificativo e métodos conforme descritos neste documento;

[0035] as Figuras 20 e 21 são gráficos lineares que ilustram perfis de pressão-volume representativos obtidos a partir de amostras de pulmões humanos ventilados com aparelho de ventilação exemplificativo e métodos conforme descritos neste documento;

[0036] a Figura 22 é um diagrama esquemático de um aparelho de comparação para ventilação com pressão negativa de pulmões ex vivo;

[0037] a Figura 23 é um gráfico de linhas que ilustra um perfil de pressão intratorácica representativo (ITP) ao longo do tempo obtido a partir de pulmões porcinos ventilados de amostra do compartimento do recipiente com pressão negativa de acordo com um aparelho tal como descrito na Figura 22;

[0038] a Figura 24 é um gráfico de linhas que ilustra a posição de passo da bomba de roletes ao longo do tempo durante a ventilação de pressão negativa dos pulmões porcinos de amostra utilizando o aparelho representado na Figura 22;

[0039] as Figuras 25A, 25B e 25C são gráficos de barras ilustrando resultados representativos de medições de oxigenação pulmonar de pulmões de amostra perfundidos ao longo do tempo, com NPV/PPV ou PPV combinados;

[0040] as Figuras 26A, 26B e 26C são gráficos de barras ilustrando resultados representativos de medições de pressão arterial pulmonar média de pulmões de amostra perfundidos ao longo do tempo, com NPV/PPV ou PPV combinados;

[0041] as Figuras 27A, 27B e 27C são gráficos de linhas ilustrando resultados representativos de medições de resistência vascular pulmonar de pulmões de amostra perfundidos ao longo do tempo, com NPV/PPV ou PPV combinados;

[0042] as Figuras 28A, 28B e 28C são gráficos de linhas ilustrando resultados de medições de pressão das vias respiratórias de pulmões de amostra perfundidos ao longo do tempo, com NPV/PPV ou PPV combinados;

[0043] as Figuras 29A, 29B e 29C são gráficos de linhas ilustrando resultados representativos de medições de conformidade dinâmica de pulmões de amostra perfundidos ao longo do tempo, com NPV/PPV ou PPV combinados;

[0044] as Figuras 30A, 30B e 30C, 30D, 30E, e 30F são gráficos de linhas ilustrando resultados representativos de medições de citocina inflamatória de pulmões de porcinos de amostra perfundidos ao longo do tempo, com NPV/PPV ou PPV combinados; e

[0045] as Figuras 31A, 31B e 31C são gráficos de linhas ilustrando resultados representativos de medições de citocina inflamatória de pulmões humanos de amostra perfundidos ao longo do tempo, com NPV/PPV ou PPV combinados.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0046] Foi reconhecido que, quando os pulmões extirpados são ventilados ex vivo, variando a pressão em torno dos pulmões para fazer os pulmões respirarem, os pulmões ainda podem se beneficiar da aplicação de uma pressão positiva regulada nas vias respiratórias para evitar o colapso alveolar durante a expiração. Por exemplo, a aplicação de uma pressão positiva combinada com a oscilação de uma pressão ao redor do exterior dos pulmões para estimular a respiração pode permitir que o gradiente de pressão transpulmonar (TPG) nos pulmões seja convenientemente regulado para permitir o recrutamento efetivo de segmentos alveolares do parênquima pulmonar, em quanto se reduz, minimiza ou até mesmo se evita o excesso de distensão dos segmentos recrutados.

[0047] Consequentemente, uma modalidade da presente invenção refere-se a um modo de ventilação de pulmões extirpados. Neste método, um gás de ventilação é fornecido a umas vias respiratórias (por exemplo, a traquéia ou um brônquio) de um pulmão e um vácuo é formado ao redor do pulmão. A qualidade do vácuo varia (por exemplo: deslocada ciclicamente) entre um nível mais baixo e um nível mais alto para fazer com que o pulmão respire, enquanto a pressão do gás de ventilação fornecido às vias respiratórias é regulada para manter uma pressão positiva nas vias respiratórias do pulmão, onde a pressão das vias respiratórias pode ser constante ou continuamente positiva. Normalmente, o vácuo pode ser ciclicamente variado entre os dois níveis de vácuo. Os níveis podem ser mantidos substancialmente constantes durante um período de tempo, ou um ou ambos os níveis, inferior e superior podem ser ajustados durante a ventilação. O gás de ventilação pode ser filtrado com um filtro de micróbios e um filtro trocador de umidade (FDVIE) antes de ser alimentado para o pulmão. O pulmão pode ser colocado em uma câmara selada e um vácuo é formado na câmara ao redor do pulmão.

[0048] Um exemplo de aparelho 10 para ventilar pulmões extirpados é esquematicamente ilustrado na Figura 1.

[0049] Como representado, o aparelho 10 inclui um recipiente 12 que tem uma câmara vedável 14 para alojar um pulmão 50. Para maior clareza, se observa que o termo "um pulmão" pode referir-se a um único pulmão, múltiplos pulmões ou uma porção de um único pulmão ou pulmões. Dois pulmões ligados à mesma traquéia são às vezes referidos coletivamente como "um pulmão" ou "o pulmão".

[0050] Uma fonte de gás de ventilação 16 é fornecida para alimentar um gás de ventilação a uma pressão positiva variável.

[0051] Conforme aqui utilizado, uma pressão positiva refere-se a uma pressão que é superior à pressão atmosférica no ambiente imediato do pulmão e do dispositivo de ventilação, salvo especificado expressamente em contrário.

[0052] Um primeiro conduto 18 estende-se através da parede do recipiente 12 e liga a fonte de gás de ventilação 16 a umas vias respiratórias 52 do pulmão 50, para alimentar o gás de ventilação às vias respiratórias do pulmão. O conduto 18 é vedado a partir da comunicação de pressão com o espaço interno na câmara 14. Como será ainda descrito abaixo, o gás de ventilação pode ser ar ou qualquer mistura de gás adequada que contenha oxigênio. A fonte de gás de ventilação 16 pode incluir a porta de saída de uma bomba de ar ou uma turbina acionada por um motor (não mostrado na Figura 1, mas vide a Figura 2) para alimentação de ar para os pulmões a uma pressão positiva. A velocidade de operação da bomba de ar ou da turbina pode ser controlada para regular a pressão das vias respiratórias no pulmão.

[0053] Um segundo conduto 20 liga uma fonte de vácuo 22 à câmara 14 para formar um vácuo na câmara 14. A mesma turbina usada para alimentar o gás de ventilação pode ser utilizada para fornecer a fonte de vácuo 22 (ver, por exemplo, a Figura 2).

[0054] Um sistema de controle 24 é acoplado à fonte de gás de ventilação 16 e à fonte de vácuo 22. Como será ainda descrito em maior detalhe abaixo, o sistema de controle 24 pode incluir sensores de pressão, sensores de fluxo, válvulas de regulação de fluxo, e um ou mais controladores (não mostrados na Figura 1, mas vide Figura 2), que são configurados e adaptados para variar a qualidade do vácuo na câmara 14 entre um nível de vácuo mais baixo e um nível de vácuo mais alto para fazer o pulmão respirar e regular a pressão do gás de ventilação fornecido pela fonte de gás de ventilação 16 para manter uma pressão de via respiratória continuamente positiva na via respiratória 52 do pulmão 50.

[0055] Por exemplo, como ilustrado na Figura 2, que ilustra um exemplo de implementação 10A do aparelho 10, uma turbina motorizada 30 pode ser usada como fonte de gás de ventilação 16 para fornecer ar ao pulmão 50 a partir da porta de saída da turbina 30, e usada como a fonte de vácuo 22 para formar e variar o vácuo na câmara 14 puxando ou sugando o ar da câmara 14 para dentro do orifício de entrada da turbina 30. No exemplo de implementação 10A, a pressão na câmara 14 também pode ser positiva (isto é, acima da pressão atmosférica) em momentos selecionados.

[0056] O sistema de controle 24 pode incluir uma primeira válvula de proporcionalidade 32 acoplada ao conduto 18 para liberar seletivamente uma parte do ar no conduto 18 para a atmosfera (como indicado pela seta acima da válvula 32 na Figura 2), e uma segunda válvula de proporcionalidade 34 acoplada ao conduto 20 para adicionar seletivamente ar da atmosfera ao conduto 20 (como indicado pela seta acima da válvula 34 na Figura 2). Como pode ser apreciado, em uma modalidade diferente, pode ser utilizada uma fonte de gás de ventilação diferente para substituir o ar na atmosfera.

[0057] O sistema de controle 24 também pode incluir um primeiro controlador proporcional - integral - derivado (PID) 36 para controlar o funcionamento da primeira válvula de proporcionalidade 32 e um segundo controlador 38 PID para controlar o funcionamento da segunda válvula de proporcionalidade 34.

[0058] Um terceiro conduto 40 pode ser proporcionado para interligar os condutos 18 e 20, e uma terceira válvula de proporcionalidade 42 pode ser ligada à porta de saída da turbina 30 e acoplada aos condutos 18 e 40 para alimentar seletivamente o ar a partir da porta de saída da turbina 30 para dentro dos condutos 18 e 40 em diferentes proporções. O segundo controlador PID 38 também pode ser conectado para controlar a operação da terceira válvula de proporcionalidade 42.

[0059] O sistema de controle 24 pode incluir, além disso, um primeiro sensor de pressão 44 para detectar uma primeira pressão no primeiro conduto 18 e um segundo sensor de pressão 46 para detectar uma segunda pressão na câmara 14. O primeiro sensor de pressão 44 é conectado para fornecer uma entrada para o primeiro controlador PID 36, e o segundo sensor de pressão 46 é conectado para fornecer uma entrada para o segundo controlador PID 38.

[0060] O sistema de controle 24 pode ainda incluir uma unidade de processamento central ou um controlador 48 em comunicação elétrica com os controladores PID 36 e 38 e a turbina 30, para controlar o funcionamento dos controladores PID 36 e 38 e o funcionamento da turbina 30. O controlador 48 pode ser um microprocessador e pode ser fornecido na forma de um computador (ver, por exemplo, a Figura 7).

[0061] Embora não seja mostrado nas Figuras 1 e 2, um ou mais filtros de micróbios e HME, (ver, por exemplo, a Figura 3) podem ser acoplados a um ou mais condutos 18 e 20 para filtrar e umidificar o ar a ser fornecido à câmara 14 e à via aérea 52 do pulmão 50.

[0062] As modalidades do método e o aparelho aqui descrito podem ser convenientemente utilizados para ventilação com pressão negativa em um processo ou sistema de perfusão pulmonar (PPEV) ex vivo. A aplicação de pressão positiva na via respiratória do pulmão, quando combinada com essa ventilação com pressão negativa, permite um TPG mais alto a ser alcançado sem aplicar pressão negativa excessivamente no exterior do pulmão.

[0063] Modalidades descritas aqui também podem permitir a recuperação de alvéolos atelectásicos, facilitando assim a EVLP estendida. É ainda conveniente utilizar, pelo menos, algumas modalidades descritas para medir e obter atributos funcionais dos pulmões ventilados ex vivo.

[0064] Uma única turbina adequada pode gerar um gradiente de pressão e fluxo de ar suficientes para atender aos requisitos de ventilação dos pulmões com uma variedade de tamanhos. Uma única turbina pode fornecer tanto uma fonte de vácuo (por exemplo, para aplicar uma pressão negativa no exterior de um pulmão) como uma fonte de pressão positiva (por exemplo, para aplicar uma pressão positiva nas vias respiratórias do mesmo pulmão e, opcionalmente, aplicar uma pressão positiva ao exterior do pulmão). Assim, em uma modalidade aqui descrita, uma única turbina pode ser suficiente para acionar o fluxo de ar no sistema de ventilação. Um benefício de tal modalidade é que ela é eficiente em termos energéticos, já que a mesma energia usada para gerar o vácuo também é usada para gerar a pressão positiva. Outro benefício de tal modalidade é a sua construção relativamente simples e pequena área ocupada.

[0065] Em outra modalidade, um aparelho combinado de ventilação e perfusão 100 pode ser construído como ilustrado na Figura 3.

[0066] Como representado, os pulmões doados 150 são colocados dentro de um recipiente rígido ou resistente à pressão 110. Dentro do recipiente 110, o pulmão pode ser suportado sobre uma superfície porosa flexível, tal como uma rede de silicone ou de plástico, ou o pulmão pode ser tornado flutuante através da colocação sobre uma superfície fluida coberta por uma membrana de plástico macio (não mostrada). Alternativamente, o pulmão pode ser suportado sobre uma forma plástica semi-rígida que se assemelha à forma do tórax posterior de tal modo que os pulmões se encontrem em uma posição anatomicamente familiar (não mostrada).

[0067] Proporciona-se um aparelho de perfusão 160 para perfundir os pulmões 150. Um conduto 162 ligado ao aparelho de perfusão 160 é também ligado, opcionalmente com uma cânula, a uma artéria pulmonar 154 dos pulmões 150. Um conduto 164 ligado ao aparelho de perfusão 160 está também ligado a uma veia pulmonar 156, possivelmente através de ligação ao átrio esquerdo e opcionalmente com uma cânula, dos pulmões 150. Através dos condutos 162 e 164, o aparelho de perfusão 160 pode ser configurado para circular um perfusado através da vasculatura dos pulmões 150 de um modo conhecido pelos versados na técnica.

[0068] A árvore traqueobrônquica 152 dos pulmões 150 está ligada a um conduto 142 por um tubo endotraqueal 144. Como será evidente para um versado na técnica, quando um único pulmão ou uma parte de um único pulmão é montada no aparelho, um tubo endotraqueal ou dispositivo análogo pode ser inserido na traquéia ligada ao pulmão (ou parte do pulmão) ou inserido diretamente em um brônquio do pulmão (ou parte do pulmão). Nesses casos, um tubo endotraqueal pediátrico pode ter o tamanho apropriado para conectar-se a um brônquio.

[0069] O recipiente 110 é selado com uma tampa 112 para isolar o espaço interno no recipiente 110 da atmosfera. O conduto 142 (ou o tubo endotraqueal 144) passa através da tampa 112 através de uma porta 114. O conduto 162 passa através da tampa 112 através de uma porta 116. O conduto 164 passa através da tampa 112 através de uma porta 118. Quando os condutos 162, 164 e 142 (ou o tubo endotraqueal 144) são instalados no lugar, todas as portas 114, 116 e 118 são vedadas para a atmosfera. Como resultado, o espaço interno no recipiente 110 é isolado da atmosfera, e a pressão exercida nas superfícies exteriores dos pulmões 150 não depende da pressão atmosférica e pode ser controlada e regulada independentemente.

[0070] Um conduto 136 liga o recipiente 110 a um conduto 134. A pressão de gás no interior do recipiente 110 é dependente da pressão no interior do conduto 136 e da pressão no conduto 134. O conduto 134 está ligado às válvulas de proporcionalidade 104 e 106, que estão, por sua vez, ligadas à porta de entrada e à porta de saída de uma turbina 102 pelos condutos 130 e 132, respectivamente.

[0071] A válvula 104 tem uma entrada aberta 138 que permite que o ar atmosférico entre na válvula 104, e pode ser operada para permitir proporções selecionadas de ar da atmosfera ("atm") e o conduto 134 para entrar no conduto 130.

[0072] A válvula 106 é acoplada aos condutos 132, 134 e 140, e é operável para permitir que proporções selecionadas de ar do conduto 132 entrem no conduto 134 ou no conduto 140.

[0073] Como pode ser apreciado, a turbina 102 produz uma pressão positiva na porta de saída conectada ao conduto 132, e forma uma pressão negativa na porta de entrada conectada ao conduto 130.

[0074] O ar atmosférico pode ser filtrado para micróbios e outras partículas antes da passagem através da válvula 104 por um filtro (não mostrado).

[0075] Opcionalmente, uma fonte de uma mistura de gás (por exemplo, oxigênio/ar) na pressão atmosférica pode ser conectada à entrada 138 da válvula 104, para fornecer um gás de ventilação no lugar do ar atmosférico, de modo a expor os pulmões para uma mistura gasosa desejada ou controlada.

[0076] No aparelho exemplificativo na Figura 3, a velocidade de rotação da turbina 102 pode ser variada para controlar a pressão de ar aplicada na porta de saída da turbina 102, embora também seja possível operar a turbina 102 a uma velocidade constante ao longo de um período de tempo, se desejado. Como pode ser apreciado, quando a turbina 102 está em funcionamento normal, a pressão do ar no interior do conduto 130 é uma pressão negativa (isto é, inferior à pressão atmosférica) e à pressão do ar no interior do conduto 132 é uma pressão positiva (isto é; superior à pressão atmosférica).

[0077] As válvulas 104 e 106 podem ser controladas, tal como por um controlador 170 particularmente um subcontrolador 172 no controlador 170, para regular a pressão nos condutos 134 e 136 e, consequentemente, a pressão no espaço interno do recipiente 110 para formar um vácuo no recipiente 110 em torno dos pulmões 150. As válvulas 104 e 106 podem ser controladas para oscilar a pressão dentro do recipiente 110 entre uma pressão mais baixa (vácuo) e uma pressão mais alta (vácuo ou positiva), que fará com que os pulmões respirem (isto é, absorvendo e expelindo o ar através do tubo endotraqueal 144). Deve ser entendido que o termo "vácuo", tal como é aqui utilizado, refere-se a vácuo parcial, e a qualidade do vácuo refere-se a quão próximo o vácuo se aproxima de um vácuo perfeito. Em outras palavras, a qualidade do vácuo está relacionada à pressão de vácuo, e quão próxima a pressão de vácuo se aproxima do zero absoluto. A variação na pressão do ar no recipiente 110 faz com que os pulmões 150 se expandam ou contraiam correspondentemente. Os pulmões podem se contrair mesmo quando a pressão das vias respiratórias no tubo endotraqueal 144 é maior do que a pressão de ar instantânea no recipiente 110, desde que o diferencial de pressão não seja muito alto para que o diferencial de pressão possa ser superado pelo recuo elástico dos pulmões. Expansão e contração dos pulmões 150 podem ser controladas para imitar ou simular a expansão e contração dos pulmões in vivo durante a respiração normal, e para mover o ar para dentro e para fora dos alvéolos através do tubo endotraqueal 144. Com os controladores como descrito, o aparelho 100 permite o controle e regulação precisos das pressões e as taxas de variação de pressão tanto no recipiente 110 como no tubo endotraqueal 144, e as formas de onda ou perfil da oscilação de pressão podem ser convenientemente ajustados e variados por um usuário, tal como se usa um computador 200.

[0078] A turbina 102 pode ser usada para gerar um nível basal de fluxo de ar através do sistema, o que gera um gradiente de pressão. O gradiente de pressão entre a árvore traqueobrônquica e a superfície serosa dos pulmões pode ser variado ajustando as válvulas de proporcionalidade 104, 106 e 108 para variar a TPG, de tal modo que os pulmões inalam e exalam ciclicamente. A velocidade da turbina pode ser variada apenas quando necessário para garantir que o gradiente de pressão seja suficiente ao longo de cada ciclo de ventilação.

[0079] Embora não seja necessário para ventilação com pressão negativa, como referido acima, a manutenção de uma pressão positiva nas vias respiratórias no tubo endotraqueal 144 pode proporcionar certos benefícios e vantagens. A este respeito, o conduto 140 está ligado ao conduto 142 através de uma terceira válvula de proporcionalidade, que tem uma saída aberta 146. A válvula 108 é operável para fornecer uma parte selecionada de ar a partir do conduto 140 para o conduto 142, e a parte restante do ar é liberada na atmosfera (atm) através da saída 146. Como pode ser apreciado, em diferentes modalidades, quando é utilizado um gás de ventilação que não o ar atmosférico, a saída 146 pode ser ligada à fonte do gás de ventilação para reciclar ou fazer circular o gás de ventilação de volta para a fonte.

[0080] Como exemplo, a pressão positiva nas vias respiratórias pode ser alcançada durante a ventilação ex vivo através da aplicação de uma pressão positiva contínua ou constante nas vias respiratórias, como de maneira semelhante às pressões das vias respiratórias aplicadas em uma técnica de tratamento conhecida como pressão positiva contínua nas vias respiratórias ("CPAP") no tratamento de alguns distúrbios humanos (por exemplo, apneia obstrutiva do sono). Para maior clareza, os termos "contínuo" e "continuamente", como usados neste documento, não são sinônimos do termo "constante".

[0081] A válvula 108 é controlada pelo controlador 170, particular mente o subcontrolador 174 no controlador 170, para regular a pressão e a taxa de fluxo no conduto 142, e consequentemente a pressão das vias respiratórias no tubo endotraqueal 144. A válvula 108 pode também permitir que o ar no conduto 142 seja liberado para a atmosfera quando os pulmões 150 são induzidos pela pressão mais alta no recipiente 110 a expelir o ar dos pulmões 150. A válvula 108 pode ser controlada para manter a pressão de via respiratória desejada, onde a pressão desejada pode ser ajustada pelo usuário para estar na faixa de pressão atmosférica até um limite superior (por exemplo, 10 cmH20).

[0082] Para evitar a dessecação dos pulmões 150, um filtro HME 124 pode ser acoplado ao conduto 136, e um filtro HME 126 pode ser acoplado ao conduto 142. Opcionalmente, os filtros de micróbios podem também ser acoplados aos condutos 136 e 142 (não mostrado).

[0083] Como aludido anteriormente, o funcionamento das válvulas 104, 106 e 108 é controlado por um controlador 170, com base nos sinais recebidos de um sensor de pressão 122 acoplado ao conduto 142, que detecta um sinal de pressão que é indicativo da pressão das vias respiratórias (PAW) nos pulmões 150 e um sensor de pressão 120 acoplado ao recipiente 110 para detectar um sinal indicativo da pressão no recipiente 110 (referido como a pressão "intratorácica" ou Pit ou ITP). Uma forma que o controlador 170 pode tomar é um computador 200 (não mostrado na Figura 3).

[0084] O controlador 170 também pode ser conectado a um sensor de fluxo 128 que detecta um sinal indicativo da taxa de fluxo de ar no tubo endotraqueal 144. Opcionalmente, as válvulas 104, 106 e 108 podem ser operadas baseadas em parte no sinal recebido do sensor de fluxo 128.

[0085] A velocidade de rotação da turbina 102 pode ser controlada pelo controlador 170 ou pelo computador 200 com base nos sinais detectados e um ou mais parâmetros definidos por um usuário.

[0086] Os pontos de referência do utilizador para o controlador 170 ou o computador 200 podem incluir a pressão inspiratória final (EIP) no recipiente 110, a pressão expiratória final (EEP) no recipiente 110, o tempo inspiratório (T), o tempo expiratório (Te), a expiração (Vt) e a pressão das vias respiratórias (PAW) - AS serão evidentes para uma pessoa habilitada, quando a ventilação é efetuada variando uma pressão externa em torno dos pulmões, EIP e EEP referem-se aos níveis de pressão da pressão exterior (por exemplo, a pressão dentro do recipiente 14 nas Figuras 1-2 ou recipiente 110 nas Figuras 3-5), cuja pressão também é aqui referida como pressão "intratorácica" (abreviada como Pit ou ITP). Por outro lado, nas técnicas tradicionais de ventilação mecânica nas quais uma pressão positiva variável é aplicada na via respiratória para causar ventilação, o EPI e o EEP são geralmente medidas dos níveis de pressão das vias respiratórias em diferentes pontos do ciclo de ventilação.

[0087] O controlador 170 ou o computador 200 podem usar pressão de ar intratorácica (PIT), pressão das vias respiratórias (PAW) e fluxo de ar do tubo endotraqueal (V) como entradas. O controlador 170 ou o computador 200 podem emitir sinais de controle para controlar as três válvulas de proporcionalidade 104, 106 e 108 e a velocidade do motor ou da turbina (por exemplo, em termos de rotações por minuto) da turbina 102.

[0088] Como pode ser apreciado, o controlador 170 e o computador 200 podem receber entradas adicionais de outros componentes mostrados ou não mostrados nas Figuras, e podem ser usados para controlar componentes adicionais do aparelho 100. Por exemplo, um sensor de temperatura (não mostrado) e um dispositivo de controle de temperatura (não mostrado) podem ser utilizados e ligados ao computador 200 ou ao controlador 170 para controlar a temperatura no recipiente 110. Além disso, o computador 200 ou o controlador 170 podem ser utilizados para controlar o fluxo do perfusado através da vasculatura pulmonar.

[0089] As linhas pontilhadas ou tracejadas nas Figuras (tais como as Figuras 1, 2 e 3) indicam ligações de comunicação, que podem ser elétricas ou não, e podem ser ligações com fios ou ligações sem fios como pode ser entendido pelos versados na técnica.

[0090] O controlador 170 pode incluir um ou mais controladores proporcionais-integrais-derivativos (PID), embora dois subcontroladores PID 172 e 174 estejam representados na Figura 3.

[0091] No exemplo particular, a modalidade representada na Figura 3, o subcontrolador PID 172 no controlador 170 utiliza a pressão no recipiente 110 (detectada pelo sensor de pressão 120) como uma entrada (Ia) e emite um sinal (Ob, Oc) para controlar as válvulas de proporcionalidade 104 e 106. O subcontrolador PID 174 no controlador 170 usa a pressão das vias respiratórias (Ix) detectado pelo sensor de pressão 122 (e, opcionalmente, a taxa de fluxo de ar endotraqueal (Iy), medida pelo sensor de fluxo 128) como uma entrada, e emite um sinal (Oz) para controlar a válvula de proporcionalidade 108.

[0092] A turbina 102 está opcionalmente ligada e controlada pelo computador 200 ou pelo controlador 170.

[0093] O controlador 170 pode ser configurado por um usuário com diferentes configurações de parâmetros selecionadas pelo usuário ou diferentes séries de ajustes de parâmetros (por exemplo, pressões de recipientes desejadas ao longo do tempo), que podem ser inseridas por um usuário no controlador 170 usando uma interface de usuário como uma interface gráfica do usuário (GUI) (não mostrada) ou pode ser carregada a partir de um arquivo de configuração armazenado em uma memória de computador. As configurações dos parâmetros podem incluir valores de referência para um ou mais PID's no controlador 170.

[0094] Por exemplo, uma pressão positiva nas vias respiratórias pode ser mantida na árvore traqueobrônquica 152 ajustando adequadamente o parâmetro para o subcontrolador de PID 174 valores de referência para controlar o fluxo do tubo endotraqueal e a pressão das vias respiratórias. Estes valores de ponto de ajuste podem ou não mudar ao longo do tempo.

[0095] Convenientemente, um aparelho aqui descrito, tal como o aparelho 100, pode também ser utilizado para medir e armazenar atributos funcionais dos pulmões 150, tais como o perfil de volume de fluxo ou perfil de pressão-volume para um par de pulmões ventilados. O volume pode ser medido ou calculado com base no fluxo de ar, tal como detectado pelo sensor de fluxo 128. Outros atributos funcionais que podem ser medidos com os aparelhos e métodos da invenção incluem conformidade dinâmica, elasticidade e resistência das vias respiratórias.

[0096] Exemplos de turbinas adequadas incluem uma turbina usada nas máquinas Philips Respironics Duet LX™ CPAP Pro, e podem incluir outras turbinas conhecidas que são adequadas para uso no tratamento convencional CPAP de pulmões intactos (tais como as descritas no documento EP 1488743 publicado em 22 de Dezembro de 2004 ou US6526974 para Brydon et al. publicado em 4 de março de 2003).

[0097] Outras turbinas de exemplo são descritas nas seguintes URL's: http://mag.ebmpapst.com/en/industries/medical/the-secret- of-the-turtle_2433/ - https://www.bedek.de/en/blowers-and-fans-in-medical- filed.html - http://www.micronel.com/products/micronel-inside-medical/

[0098] Exemplos adequados de válvulas de proporcionalidade incluem aquelas usadas em máquinas Philips™ Respironics BiPAP, e podem incluir aquelas com um atuador de bobina de voz.

[0099] Quaisquer filtros de micróbios adequados, tais como filtros HEPA (Filtro de Partículas de Grande Eficiência) e filtros FDVIE conhecidos dos versados na técnica podem ser utilizados em uma modalidade da presente invenção. Existem produtos no mercado que possuem propriedades FDVIE e HEPA.

[00100] Figura 4 ilustra o fluxo de ar no aparelho 100 durante a inspiração. As setas ao lado dos condutos indicam a direção do fluxo de ar. As válvulas são configuradas de tal modo que o ar flui de dentro do recipiente 110, para dentro do conduto 136, e depois para dentro do conduto 134 antes de se mover através da turbina 102. Desta maneira, a pressão no interior do recipiente 110 é diminuída e a pressão negativa é aplicada ao exterior dos pulmões 150. O ar flui da saída da turbina, para dentro do conduto 132, através da válvula 106, para dentro do conduto 140, através da válvula 108, e para dentro do conduto 142 e no tubo endotraqueal 144. Deste modo, uma pressão positiva é aplicada às vias respiratórias 152 dos pulmões 150. A combinação de pressão negativa e positiva resulta em um gradiente de pressão da árvore traqueobrônquica para os alvéolos, de tal modo que o fluxo de ar ocorre para baixo no gradiente de pressão para os alvéolos.

[00101] A Figura 5 ilustra o fluxo de ar no aparelho 100 durante a expiração. As válvulas são configuradas de tal modo que o ar flui da entrada 138, através da válvula 104, para dentro do conduto 130, através da turbina 102, e para dentro do conduto 132. Quando a válvula 106 está aberta, em uma proporção apropriada, para ambas os condutos 134 e o conduto 140, o ar flui para a câmara 110 e para a válvula 108. Aumentando a pressão no interior da câmara 110, quando combinada com o recuo elástico dos pulmões, resulta em um gradiente de pressão dos alvéolos para a árvore traqueobrônquica, de tal modo que o fluxo de ar ocorre para baixo do gradiente de pressão para a árvore traqueobrônquica 152, para fora do tubo endotraqueal. 144, no conduto 142, e depois na válvula de proporcionalidade, 108, a partir da qual o ar expirado sai do aparelho através da saída 146. A válvula 108 apropriadamente coloca em proporção adequada o fluxo de ar do conduto 140 para o conduto 142 e para a saída 146, de tal modo que a pressão positiva no tubo endotraqueal 144 não impede a expiração.

[00102] A Figura 6 ilustra a lógica de controle para controlar os valores 104, 106 e 108. O controle pode ser implementado usando um controlador proporcional-integral-derivativo (PID), embora o controlador PID possa ser usado para fornecer controle P-I, controle P-D, controle P ou controle I. Como pode ser entendido pelos versados na técnica, um controlador PID pode calcular continuamente um valor de erro como a diferença entre um ponto de ajuste desejado e uma variável medida ou múltiplas variáveis detectadas. Um controlador PID pode tentar minimizar o valor de erro ou um composto de vários valores de erro ao longo do tempo, ajustando uma variável controlada. Os pontos de ajuste são inseridos pelo usuário, manualmente ou carregando os pontos de ajuste a partir de um dispositivo de memória. A lógica de controle P1 superior na Figura 6, que é fornecida pelo subcontrolador 172 na Figura 3, é usada para controlar aberturas proporcionais das válvulas 104 e 106. Nesta lógica, a pressão detectada no interior do recipiente 110 que aloja os pulmões 150 (a "pressão intratoráxica" ou PIT) comparada com um ponto de referência da PIT desejada, e a diferença entre a PIT real e o ponto de referência é usada como feedback para ajustar a válvula 104 e a válvula 106. A lógica de controle P1 inferior, que é fornecida pelo subcontrolador 174 na Figura 3, utilizado para controlar a abertura proporcional da válvula 108. Nesta lógica, a pressão detectada no interior das vias respiratórias dos pulmões (PAW) e o fluxo de ar do tubo endotraqueal medido ou calculado (V) são comparados com os seus respectivos pontos de ajuste e os respectivos erros são usados para ajustar o proporcionamento na válvula 108.

[00103] A Figura 7 é um diagrama de blocos de alto nível do dispositivo de computação 200, que pode ser usado em combinação com outros controladores ou no lugar do controlador 170. O dispositivo de computação 200 pode incluir ou fazer parte de um dispositivo de computação portátil (por exemplo, um telefone celular, netbook, laptop, assistente de dados pessoais (PDA) ou dispositivo tablet) ou um computador estacionário (por exemplo, um computador de mesa ou decodificador). Como se tornará evidente, o dispositivo de computação 200 inclui um software que permite ao utilizador controlar e monitorar um aparelho de ventilação pulmonar ex vivo, tal como o aparelho 100 da Figura 3. Como ilustrado, o dispositivo de computação 200 inclui um ou mais processadores 202, uma memória 206, uma interface de rede 208 e uma ou mais interfaces de E/S 204 em comunicação através de um barramento 210. Um ou mais processadores 202 podem ser um ou mais Intel x86, Intel x64, processadores AMD x86-64, PowerPC, processadores ARM ou similares. A memória 206 pode incluir memória de acesso aleatório, memória somente leitura ou armazenamento persistente, como um disco rígido, uma unidade de estado sólido ou algo semelhante. Memória só de leitura ou armazenamento persistente é um meio legível por computador. Um meio legível por computador pode ser organizado usando um sistema de arquivos, controlado e administrado por um sistema operacional que controla a operação geral do dispositivo de computação. A interface de rede 208 serve como um dispositivo de comunicação para interconectar o dispositivo de computação 200 com uma ou mais redes de computadores, como, por exemplo, uma rede de área local (LAN) ou a Internet. A interface de rede 208 pode ser configurada para permitir que o dispositivo de computação 200 se comunique com dispositivos externos através de uma ou mais redes. A interface de rede 208 pode ser uma placa de interface de rede, tal como uma placa Ethernet, um transceptor óptico, um transceptor de radiofrequência ou qualquer outro tipo de dispositivo que possa enviar e receber informação. Uma ou mais interfaces de E/S 204 podem servir para interconectar o dispositivo de computação 200 com dispositivos periféricos, como, por exemplo, teclados, mouses, monitores de vídeo e similares (não mostrados). Opcionalmente, a interface de rede 208 pode ser acessada através de uma ou mais interfaces de E/S 204. Uma ou mais interfaces de I/O 204 podem servir para recolher informação e componentes de controle do aparelho da invenção, dos quais o aparelho 100 na Figura 3 é um exemplo. Por exemplo, uma interface de E/S 204 pode comunicar por fio ou sem fios com válvulas, sensores de pressão, um sensor de fluxo e uma turbina. As interfaces de E/S 204 podem ser configuradas para receber entrada de um usuário. A entrada de um usuário pode ser gerada como parte de um utilizador executando um ou mais aplicativos de software.

[00104] Software compreendendo instruções é executado por um ou mais processadores 202 a partir de um meio legível por computador. Por exemplo, o software pode ser carregado na memória de acesso aleatório a partir do armazenamento persistente da memória 206 ou de um ou mais dispositivos via interfaces de E/S 204 para execução por um ou mais processadores 202. Como outro exemplo, o software pode ser carregado e executado por um ou mais processadores 202 diretamente da memória somente para leitura.

[00105] A memória 206 armazena um sistema operativo 212, aplicativos 214, e um aplicativo de ventilação 216. O funcionamento do sistema 212 pode ser configurado para facilitar a interação de aplicativos, tais como um aplicativo 214 e um aplicativo de ventilação 216, com o processador (s) 202, memória 206, interfaces de I/O 204, e a interface de rede 208 do dispositivo de computação 200.

[00106] O sistema operacional 212 pode ser um sistema operacional projetado para ser instalado em laptops e desktops. Por exemplo, o sistema operacional 212 pode ser um sistema operacional Windows, Linux ou Mac OS. Em outro exemplo, se o dispositivo de computação 200 for um dispositivo móvel, como um smartphone ou um tablet, o sistema operacional 212 pode ser um dos sistemas operacionais Android, iOS ou Windows Mobile.

[00107] Os aplicativos 214 podem ser quaisquer aplicativos implementados dentro ou executados pelo dispositivo de computação 200 e podem ser implementados ou contidos, operáveis, executor e/ou ser acoplados operativamente/comunicativamente a componentes do dispositivo de computação 200. Os aplicativos 214 podem incluir instruções que podem fazer com que o (s) processador (es) 202 do dispositivo de computação 200 desempenhem funções particulares. Os aplicativos 214 podem incluir algoritmos que são expressos em instruções de programação de computadores, tais como, loops for, while-loops, if-statements, do-loops, etc. Os aplicativos podem ser desenvolvidas utilizando uma linguagem de programação. Os aplicativos 214 podem incluir algoritmos que são expressos em instruções de programação de computadores, tais como, "loops for, while-loops, if-statements, do-loops", etc. Os aplicativos podem ser desenvolvidos utilizando uma linguagem de programação. Exemplos de linguagens de programação incluem Linguagem de Marcação de Hipertexto (HTML), HTML Dinâmico, Linguagem de Marcação Extensível (XML), Linguagem de Folha de Estilo Extensível (XSL), Linguagem de Especificação e Semântica de Estilo de Documento (DSSSL), Folhas de Estilo em Cascata (CSS), Linguagem de Integração Multimídia Sincronizada (SMIL), WML (Linguagem de Codificação Sem- fio), Java ™, Jini ™, C, C ++, Perl, Python, Shell UNIX, Visual Basic ou Visual Basic, VRML (Linguagem de Modelação na Realidade Virtual), ColdFusion ™ e outros compiladores, montadores e intérpretes.

[00108] O aplicativo de ventilação 216 é um exemplo de um aplicativo configurado para ventilar pulmões ex vivo de acordo com as técnicas aqui descritas. Como descrito acima, o controlador 170 ou o dispositivo de computação 200 podem incluir GUI's que permitem ao usuário monitorar e/ou controlar um ou mais parâmetros de ventilação (por exemplo, PIT). O aplicativo de ventilação 216 pode ser configurado para permitir que um usuário monitore e/ou controle os parâmetros de ventilação usando uma ou mais GUI's.

[00109] Deve notar-se que embora o dispositivo de computação exemplificativo 200 está ilustrado como tendo blocos funcionais distintos, tal ilustração é para fins descritivos e não limita o dispositivo de computação 200 a uma arquitetura de hardware particular. As funções do dispositivo de computação 200 podem ser realizadas utilizando qualquer combinação de implementações de hardware, firmware e/ou software.

[00110] A Figura 8 é um fluxograma de um algoritmo S300 que pode ser executado por um ou mais processadores 202 para monitorar e controlar um aparelho da invenção, tal como o aparelho 100 na Figura 3.

[00111] O software é iniciado por um sinal fornecido por um usuário ou processo automatizado no bloco S302. No bloco S304, um ou mais processadores 202 recebem ajustes iniciais para configurar o aparelho 100.

[00112] No bloco S306, um ou mais processadores 202 comunicam com uma ou mais interfaces de I/O 204 para iniciar o controle do aparelho 100 uma vez que os pulmões 150 estão acoplados e o recipiente 110 vedado.

[00113] No bloco S308, um ou mais processadores 202 se comunicam com uma ou mais interfaces de E/S 204 para receber informações (por exemplo, PIT, PAW, V) dos sensores no aparelho 100. Algumas ou todas essas informações dos sensores são exibidas no bloco S310, e o monitor pode ser continuamente ou periodicamente atualizado com informações recebidas dos sensores. No bloco S312, o software determina os pontos de ajuste desejados naquele momento no tempo, conforme digitado por um usuário, manualmente ou sendo colocado na memória 206 (por exemplo, carregando um arquivo de configuração). Os pontos de ajuste podem mudar com o tempo para causar as oscilações de pressão que fazem com que o pulmão respire ex vivo. O software determina então no bloco S314 se os ajustes são necessários. Se assim for, no bloco S316 são feitos ajustes aos componentes do aparelho 100 (por exemplo, às válvulas 104 e 106 para alterar o PIT). Bloco S314 e o bloco S316 podem incluir cálculos PID, como discutido em relação às Figuras 3 e 6.

[00114] No bloco S318, o estado do aparelho 100 é comunicado ao usuário atualizando o visor, e no bloco S320 o software verifica a entrada do usuário (por exemplo, para alterar os pontos de ajuste). No bloco S322, é determinado se a ventilação é feita, seja de acordo com configurações predeterminadas ou através de interface ao vivo com um usuário. Se a ventilação não for feita, o software retorna para bloquear o S308 para testar novamente os sensores.

[00115] Se a ventilação for feita, no bloco S322, é determinado se os ajustes de operação devem ser re-configurados, tal como, carregando um novo arquivo de configuração. A reconfiguração pode ser necessária quando um modo diferente de operação é desejado. Se os ajustes precisarem ser re-configurados, o software retorna para bloquear S304 para receber novos ajustes iniciais (não mostradas). Se os ajustes não precisarem ser re-configurados, a ventilação será interrompida no bloco S324.

[00116] Outro aspecto do software S300 pode ser o registro de informações de sensores no aparelho e ajustes S316 feitos pelo software. Esta informação pode ser armazenada na memória 206.

[00117] Uma modalidade da presente invenção pode proporcionar um desempenho melhorado.

[00118] Por exemplo, é observado que quando uma pressão positiva é aplicada à via respiratória no pulmão ex vivo e há um gradiente de pressão da árvore traqueobrônquica para os alvéolos, se houver uma grande discrepância entre a tensão superficial do grupo alveolar, a alta pressão na árvore traqueobrônquica vai preferencialmente aos alvéolos com menor pressão de distensão, o que pode resultar em sobre- distensão desses alvéolos, enquanto alvéolos com maior pressão de distensão não são ventilados. Isso pode levar à hiper-distensão de alvéolos saudáveis, com recuperação incompleta de segmentos pulmonares atelectáticos (colapso de alvéolos com alta tensão superficial). Como os alvéolos se rompem a partir da alta pressão que é dada na tentativa de recuperar os alvéolos atelectáticos, bolhas podem se formar na superfície do pulmão e subsequentemente se romperem causando vazamento de ar e mais danos ao pulmão.

[00119] Também é notado que os pulmões são naturalmente ventilados in vivo no corpo através de um aumento na pressão negativa para a superfície serosa dos pulmões. Duas camadas de membrana serosa envolvem cada pulmão; a pleura parietal reveste a parede da cavidade torácica e a pleura visceral cobre o pulmão. A cavidade pleural entre as duas pleuras contém uma pequena quantidade de fluido lubrificante. Durante a respiração normal, a pressão na cavidade pleural, chamada pressão intratorácica, é sempre sub-atmosférica. Durante a inspiração, a contração muscular aumenta o tamanho total da cavidade torácica, diminuindo a pressão intratorácica. Essa pressão negativa é transmitida por todo o parênquima pulmonar e rede alveolar, o que cria um gradiente de pressão desde a árvore traqueobrônquica até os alvéolos. Como consequência, o ar flui para dentro dos alvéolos durante a inspiração. Durante a expiração normal in vivo, os músculos da inspiração relaxam. A expiração resulta do recuo elástico da parede torácica e dos pulmões, com grande parte da atração interna causada pela tensão superficial no filme do fluido alveolar. Esse recuo elástico cria um gradiente de pressão dos alvéolos para a árvore traqueobrônquica, de modo que o ar flui para fora dos alvéolos. Durante a expiração forçada in vivo, músculos de expiração se contraem, aumentando ativamente a pressão intratorácica. Durante uma expiração forçada, como durante uma tosse, a pressão intratorácica pode exceder brevemente a pressão atmosférica.

[00120] O efeito de "puxar" da pressão negativa nos alvéolos durante a inspiração proporciona uma distribuição igual da força de expansão em toda a população de alvéolos. As Figuras 9A e 9B ilustram esse efeito, com um esquema da rede alveolar no parênquima pulmonar.

[00121] Nas Figuras 9A e 9B, o círculo central 502 representa um bronquíolo em torno de uma via respiratória, o círculo externo 503 representa a superfície exterior do pulmão, e cada hexágono 504, 506 ou 508 representa um alvéolo. O grau de abertura de cada alvéolo é indicado pelo seu sombreado, de modo que o sombreado branco indica um alvéolo aberto 504, o sombreado revestido indica um alvéolo parcialmente fechado 506 e o sombreado preto indica um alvéolo totalmente fechado 508. Além disso, a espessura das linhas circundantes de cada alvéolo nas Figuras 9A e 9B indicam tensão superficial alveolar (isto é, pressão de distensão), de tal modo que linhas mais grossas indicam tensão superficial mais elevada e linhas mais finas indicam tensão superficial relativamente mais baixa. A Figura 9A ilustra que a pressão positiva dirigida para a via respiratória exerce forças de pressão (indicadas pelas setas 512) que são transmitidas de forma desigual aos alvéolos, de tal modo que alguns alvéolos 506 e 508 permanecem parcial ou totalmente fechados. A Figura 9B ilustra que uma pressão negativa aplicada na superfície externa do pulmão exerce forças de tração (indicadas pelas setas 510) que são transmitidas uniformemente aos alvéolos.

[00122] Por outras palavras, o círculo central em cada uma das Figuras 9A e 9B representam a parede 502 de uma via respiratória (por exemplo, um bronquíolo), o círculo externo indica a superfície externa de um pulmão 503, e cada hexágono representa um alvéolo, onde cada alvéolo pode estar aberto (mostrado como alvéolos brancos, por exemplo, alvéolos 504, 505), parcialmente fechados (indicados por linhas tracejadas, por exemplo, alvéolo 506), ou completamente fechados (mostrados como alvéolos negros, por exemplo, alvéolo 508). Os alvéolos estão interligados (não mostrados) a partir da superfície do pulmão 503 à via respiratória. No organismo intato, exerce-se pressão negativa na superfície do pulmão 503 para abrir os alvéolos (figura 9B). Esta força de tração, tal como indicada por setas de bloco (por exemplo, 510), é transmitida uniformemente através do parênquima pulmonar para a via respiratória, resultando em uma população de alvéolos abertos (por exemplo, 505). Em contraste, com ventilação de pressão positiva convencional, as vias respiratórias são pressurizadas para encher forçadamente os alvéolos com ar (Figura 9A). A transmissão da pressão do ar, como indicada por setas em bloco (por exemplo, 512), seguirá o caminho de menor resistência levando à sobre-expansão de alvéolos complacentes (por exemplo, 504), deixando alvéolos menos complacentes parcialmente não afetados (por exemplo, 506) ou totalmente não alimentados de ar, por exemplo, 508).

[00123] Além disso, o movimento de um alvéolo estimula a produção de tensoativo a partir de pneumócitos Tipo II, o que facilita a redução da tensão superficial no interior do alvéolo, facilitando sua expansão durante a inspiração. Sem tensoativo, a tensão superficial em um alvéolo é muito alta, resultando em uma pressão de distensão muito alta, o que dificulta o fluxo de ar.

[00124] Mesmo após uma expiração forçada in vivo, considerável quantidade de ar permanece em pulmões saudáveis, porque a pressão intratorácica sub-atmosférica mantém os alvéolos levemente inflados. No entanto, em pacientes com certas desordens, ocorre fechamento alveolar significativo no final da expiração, o que diminui a complacência pulmonar durante a inspiração a seguir. A abertura de alvéolos fechados requer uma pressão crítica a ser alcançada antes que os alvéolos possam se expandir. Tais pacientes podem se beneficiar da aplicação de uma pressão expiratória final positiva (PEEP) ou CPAP que impede o fechamento alveolar durante a expiração.

[00125] Um problema mais extremo com o fechamento alveolar ocorre durante o transplante de pulmão.

[00126] Quando os pulmões são removidos do corpo do hospedeiro, a exposição do exterior dos pulmões à pressão atmosférica pode levar a atelectasias generalizadas.

[00127] Contudo, quando os pulmões são ventilados de acordo com uma modalidade da presente invenção, o recrutamento eficaz de segmentos alveolares do parênquima pulmonar pode ser obtido, e a distensão excessiva dos segmentos recrutados pode ser convenientemente reduzida ou evitada. Em particular, um gradiente de pressão desejado nos pulmões pode ser convenientemente proporcionado ajustando a pressão fora dos pulmões (ou pressão no recipiente de ventilação) e a pressão positiva nas vias respiratórias dos pulmões.

[00128] Em uma modalidade, um método de ventilação pulmonar pode incluir uma aplicação de uma primeira pressão (P1) a uma das vias respiratórias dos pulmões, e a aplicação de uma segunda pressão (P2) para uma superfície externa do pulmão. O diferencial de pressão, PD = P1-P2, é mantido positivo e é variado para fazer com que o pulmão respire. PD pode ser considerado equivalente a TPG. A pressão das vias respiratórias P1 pode ser mantida acima da pressão atmosférica, e a pressão externa P2 pode variar entre um nível mais alto e um nível mais baixo para fazer com que o pulmão ventile, onde o nível mais baixo está abaixo da pressão atmosférica. P1 pode ser mantido a um valor constante, tal como a um valor constante de cerca de 5 a aproximadamente 10 cmH20. PD pode ser variada entre aproximadamente 7 e cerca de 30 cm H20. Por exemplo, quando P1 é constante a 5 cmH20, P2 pode variar de -25 a -2 cmH20. Quando P1 é constante a 10 cmH20, P2 pode variar de -20 a 3 cmH20. Uma bomba de vácuo regenerativa, tal como uma turbina regenerativa, pode ser utilizada para aplicar e controlar tanto P1 como P2. P1 pode ser regulado usando a pressão de escape no lado de escape da bomba, e P2 pode ser regulado usando a pressão de vácuo no lado de vácuo (entrada) da bomba. Convenientemente, uma única turbina pode ser suficiente para aplicar e controlar tanto P1 como P2.

[00129] Em comparação, as bombas de deslocamento positivo, tais como bombas de roletes ou bombas peristálticas, não são tão convenientes de utilizar para controlar as pressões das vias respiratórias e exteriores em algumas modalidades aqui descritas. Uma das razões é que, como será entendido pelos versados na técnica, é mais difícil controlar com precisão as pressões de fluido na entrada (admissão) e na saída (saída) de uma bomba de deslocamento positivo ajustando a sua velocidade de bombeamento, em comparação com uma bomba regenerativa. Por exemplo, com uma bomba de deslocamento positivo, a pressão de entrada (ou o diferencial de pressão na entrada e saída da bomba) pode variar na mesma velocidade de bombeamento, de modo que a alteração da velocidade de bombeamento não fornece uma mudança de pressão previsível. Com uma bomba regenerativa, a velocidade de bombeamento é mais previsivelmente relacionada ao diferencial de pressão na entrada (admissão) e na saída (saída).

[00130] A fisiologia normal também informa a magnitude das pressões que podem proporcionar uma ventilação eficaz dos pulmões ex vivo. A fisiologia normal dita a PAW e a pressão dentro dos alvéolos é de 0 cmH20 (isto é, à pressão atmosférica) em repouso, com uma EEP intratorácica em torno de -7 cmH20 sendo resistida por um recuo elástico dos pulmões de aproximadamente a mesma magnitude. A inspiração profunda pode invocar uma EIP intratorácica de -30 cmH20, enquanto uma manobra de tosse ou Valsalva pode induzir uma pressão intratorácica de 100 a 200 cmH20. Por causa da rede alveolar que aplica tração da superfície dos pulmões para a via respiratória central (como ilustrado nas Figuras 9A e 9B), espera-se que a aplicação de uma pressão negativa na parte externa dos pulmões seja um método fisiológico para provocar o movimento do ar para dentro do pulmão. No entanto, para reduzir a quantidade de vácuo aplicada aos pulmões sendo ventilados ex vivo, uma pequena pressão de ar positiva pode ser aplicada às vias respiratórias para produzir um TPG que é mantido dentro da faixa fisiológica. Por exemplo, a aplicação de uma pressão positiva na via respiratória entre 5 a 10 cmH20 pode reduzir o vácuo necessário aplicado à superfície externa dos pulmões em uma quantidade equivalente. Uma pressão nas vias respiratórias acima desta quantidade é considerada menos fisiológica e pode ser indesejável.

[00131] Em outra modalidade, um método de ventilação de um pulmão inclui variar uma pressão exterior em torno de um pulmão para ventilar o pulmão. A pressão exterior é aplicada por um gás em comunicação fluida com uma bomba de gás para variar a pressão exterior. A bomba de gás pode ser uma bomba regenerativa, como uma bomba de turbina. O gás em torno do pulmão pode estar confinado dentro de um volume constante (por exemplo, entre paredes fixas), mas a quantidade de gás (por exemplo, moles de gás) no volume constante é variada utilizando a bomba para alterar a pressão exterior aplicada ao pulmão.

[00132] Foi reconhecido que quando uma pressão variável é aplicada à superfície externa dos pulmões usando uma quantidade fixa de gás confinado ao redor dos pulmões ao comprimir ou descomprimir a quantidade fixa de gás, tal como pela variação do volume ocupado pelo gás, um problema com o controle de pressão pode surgir. Por exemplo, devido ao vazamento de ar pelos pulmões, a quantidade de gás confinado ao redor dos pulmões pode aumentar com o tempo. Como resultado, para obter a mesma pressão, o controle de volume de gás deve ser re-calibrado, ou a quantidade de gás deve ser reajustada, o que pode interromper os ciclos normais de ventilação, ou exigir reajuste manual do dispositivo ou dos ajustes de controle.

[00133] Em comparação, quando a pressão externa ao redor dos pulmões é variada pela aplicação de uma pressão de gás usando um gás em comunicação fluida com uma bomba de gás para variar a pressão externa, a pressão exterior pode ser convenientemente controlada continuamente sem interrupção durante um longo período de tempo, ajustando automaticamente a velocidade da bomba, opcionalmente auxiliada com uma ou mais válvulas de proporcionalidade que são configuradas para fornecer mais flexibilidade no controle de pressões e fluxo de fluido como ilustrado aqui. O vazamento de ar através dos pulmões não afetará os ajustes de controle de pressão e, portanto, não causará a interrupção do processo de ventilação ou exigirá o reajuste dos parâmetros de controle.

[00134] A análise da fisiologia pulmonar in vivo indica que, durante a NPV ex vivo, o recrutamento efetivo de segmentos alveolares do parênquima pulmonar requer que a TPG esteja sempre acima de zero, inclusive acima de cerca de 7 cmH20. Este último valor é análogo à diferença, no final da expiração in vivo, entre a pressão das vias respiratórias no interior dos pulmões (atmosférica) e a pressão intratorácica (cerca de -7 cmH20); esta TPG resiste ao recuo elástico dos alvéolos e previne o colapso alveolar. Em geral, neste documento, a TPG durante a NPV ex vivo é a diferença entre a pressão no interior das vias respiratórias do pulmão e a pressão no interior do recipiente que aloja o pulmão; será um valor positivo quando a pressão das vias respiratórias for superior à pressão do recipiente. Uma consequência da TPG sempre ser maior que zero durante a NPV ex vivo pode ser um vazamento contínuo de ar no recipiente que contém o pulmão, se, por exemplo, a vedação entre o recipiente e a tampa não for perfeita, a vedação entre o tubo endotraqueal e uma via respiratória do pulmão (por exemplo, a traquéia) não for perfeita ou, por exemplo, se os pulmões têm rupturas microscópicas, tais como fístulas broncopleurais.

EXEMPLOS Exemplo I

[00135] O aparelho exemplificativo e métodos descritos nesta invenção (por exemplo, como mostrado nas Figuras 3-8) foram usados para EVLP e ventilação combinada com pressão negativa e positiva (NPV/PPV) em uma série de experimentos em pulmões suínos. Para cada experiência, um par de pulmões foi extirpado de forma rápida de um porco de 40-50 kg após eutanásia e dessangramento apropriados. Os pulmões foram montados no recipiente passível de vedar no aparelho. Um tubo endotraqueal estava conectado à traquéia dos pulmões. A vasculatura dos pulmões foi conectada a um sistema de perfusão e a perfusão foi iniciada. O perfusado continha uma solução de albumina acelular, uma mistura de sangue inteiro e solução de albumina, ou uma mistura de concentrados de hemácias (pRBC's) e solução de albumina. A composição da solução de albumina é apresentada na Tabela 1. Tabela 1: Composição da solução de albumina para perfusão pulmonar

[00136] Um computador controlou as válvulas de proporcionalidade e a turbina no aparelho usando a entrada proveniente dos sensores de pressão para PIT e Paw, como descrito para as Figuras 3-6. O computador registrou dados provenientes do sensor de fluxo das vias respiratórias, conforme localizado nas Figuras 3 - 5, mas não usou essa informação para controlar o aparelho. O computador foi instruído a causar ciclos de inspiração e expiração introduzindo no computador os pontos de ajuste desejados para: tempo inspiratório (ti), tempo expiratório (te), pressão expiratória final (EJP) dentro do recipiente vedado, pressão expiratória final (EEP) dentro do recipiente vedado e pressão positiva constante nas vias respiratórias.

[00137] Os pulmões foram perfundidos e ventilados por 12 horas. Dados sobre a mecânica pulmonar, bem como a função vascular foram coletados continuamente durante o período de 12 horas. Amostras de perfusado foram coletadas a intervalos regulares para medir o conteúdo de gás dissolvido e os níveis de marcadores inflamatórios.

[00138] As Figuras 10 a 17 apresentam dados derivados de experiências em pulmões porcinos utilizando este aparelho e modo NPV/PPV. Em todas estas Figuras, as pressões são todas relativas à pressão atmosférica (isto é, a pressão atmosférica foi de 0 cmH20).

[00139] Além disso, como comparador, os pulmões suínos foram submetidos ao mesmo protocolo experimental, mutatis mutandis (com as mudanças necessárias), sem NPV e com PPV fornecido por um ventilador de UTI padrão. A Figura 17 compara os dados obtidos com o protocolo NPV/PPV e este comparador.

[00140] O TPG pode ser variado com precisão ao longo do tempo, em resposta a pontos de ajuste inseridos pelo usuário para impulsionar a respiração ex vivo.

[00141] Na Figura 10, o ponto de ajuste para a pressão positiva constante nas vias respiratórias foi de 10 cmH20, o ponto de ajuste para EIP foi de -10 cmH20 e o ponto de ajuste para o EEP foi de 4 cmH20. A Figura 10 apresenta dados para a pressão do recipiente medida (FTP), pressão das vias respiratórias (Paw) e TPG durante uma inspiração e expiração nestes ajustes. Em cada ponto de tempo, a TPG foi calculada como (Paw - ITP). A TPG mínima foi em torno de 6 cmH20; a TPG máxima foi em torno de 20 cmH20.

[00142] A Figura 11 apresenta um ciclo de pressão-volume a partir da mesma experiência que a Figura 10.

[00143] A Figura 12 fornece o mesmo tipo de dados que a Figura 10, mas neste experimento o ponto de ajuste para a pressão positiva constante nas vias respiratórias foi de 4 cmH20, o ponto de ajuste para EIP foi de -30 cmH20 e o ponto de ajuste para EEP foi de 4 cmH20. A TPG mínima foi em torno de 0 cmH20; a TPG máxima foi em torno de 32 cmH20.

[00144] A Figura 13 apresenta um ciclo de pressão-volume a partir da mesma experiência que a Figura 12.

[00145] As Figuras 14A a 14C mostram perfis de pressão representativos obtidos em um experimento, onde os pulmões suínos da amostra foram ventilados de acordo com uma modalidade da presente revelação, em que uma pressão positiva constante das vias respiratórias foi dirigida para dentro das vias respiratórias dos pulmões e a pressão do gás (IPTI) em um recipiente ao redor dos pulmões foi oscilada entre uma pressão mais alta (levemente positiva) e uma pressão mais baixa (negativa). Os pontos de referência para a pressão expiratória final (EEP) e a pressão inspiratória final (EIP) são indicados por diferentes linhas na Figura 14A. O gráfico inferior na Figura 14A é uma vista ampliada de um período de tempo inicial no gráfico superior. O período de tempo para o gráfico superior foi de aproximadamente 6 horas e o período de tempo para o gráfico inferior foi de aproximadamente 50 min. Em ambos os painéis da Figura 14A, o ITP foi amostrada a cada 10 segundos, de tal modo que embora a ITP estivesse oscilando durante todo o experimento para causar a respiração dos pulmões, as oscilações aparentes de ITP vistas na Figura 14A não são as oscilações reais da ITP. No entanto, a frequência de oscilação mostrada na Figura 14A foi inversamente correlacionada com os tempos reais de expiração e inspiração.

[00146] Para a experiência a partir da qual os dados são mostrados nas Figuras 14A a 14C, o EEP e EIP foram definidos por um utilizador nos vários pontos no tempo, como indicado na Figura 14A. A Figura 14A mostra que a pressão observada dentro do recipiente vedado (ITP) mudou ao longo do tempo em resposta a pontos de ajuste definidos pelo usuário para EIP, EEP, t; te e pressão positiva constante nas vias respiratórias. Pontos de ajuste para EIP, EEP, t; e te foram sucessivamente alterados durante o experimento para desafiar o aparelho. O ponto de ajuste de CPAP foi alterado apenas uma vez: quando cerca de 15 - 20 minutos após o ponto de tempo zero, o ponto de ajuste de CPAP foi aumentado pelo usuário para cerca de 9 cmH20. Em ambos os painéis da Figura 14A, a ITP foi amostrada a cada 10 segundos, de tal modo que, embora a ITP real estivesse oscilando durante todo o experimento para fazer com que os pulmões respirassem as "oscilações de ITP observadas" vistas na Figura 14A não eram as oscilações reais da ITP. A frequência das "oscilações de ITP observadas" mostradas na Figura 14A foi inversamente correlacionado com a frequência de expiração e inspiração. O painel inferior da Figura 14A é uma vista expandida de um período inicial de tempo, que dura cerca de 50 minutos, a partir do painel superior da Figura 14A. A vista expandida mostra as "oscilações de ITP observadas mais estreitamente espaçadas", que refletiam os períodos mais curtos das oscilações reais do ITP devido a menor ti e pontos de ajuste te na parte inicial do perfil. Além disso, ambos os painéis da Figura 14A mostram que quando o usuário alterou os pontos de ajuste, o sistema ajustou-se rapidamente. A Figura 14B mostra que ao longo desta experiência a pressão de vias respiratórias medidas (PAW) permaneceu razoavelmente constante, talvez mostrando uma diminuição gradual ao longo do tempo, com exceção da parte inicial do perfil em que a pressão das vias respiratórias aumentou em resposta ao aumento mencionado no ponto de ajuste de CPAP. A Figura 14C mostra a TPG medida ao longo do experimento, calculada como Paw - ITP, que foi mantida entre aproximadamente 5 cmH20 aproximadamente 26 cmH20 durante a maior parte do experimento.

[00147] A Figura 15 mostra que a conformidade (em ml/cmH20) de um pulmão porcino aumentou ao longo do tempo (em 10 s) durante a perfusão e a ventilação. A conformidade foi calculada como o volume de ar inspirado dividido pela diferença entre a TPG no início e no final da inspiração.

[00148] A Figura 16 mostra que a resistência vascular pulmonar (RVP, em dyn s/cm5) de um pulmão porcino diminuiu com o tempo (em 10 s) durante a perfusão e a ventilação. Como é do conhecimento de um versado na técnica, quando a concentração de oxigênio no ar dos alvéolos diminui abaixo do normal, os vasos sanguíneos adjacentes se contraem, aumentando assim a resistência vascular. Portanto, a PRV pode fornecer uma medida indireta do recrutamento alveolar e, mais geralmente, fornece uma medida da saúde de um pulmão ex vivo.

[00149] A Figura 17 mostra que para os tr perfusados diferentes, a formação de edema durante a EVLP de pulmões porcinos foi menor durante a ventilação em um aparelho de NPV/PPV da invenção em comparação com um aparelho de PPV padrão. Como é do conhecimento de um versado na técnica, em pulmões humanos normais in vivo, existe uma pressão média de filtração na membrana capilar pulmonar que causa um fluxo contínuo de fluido dos capilares pulmonares para os espaços intersticiais. Este fluido é bombeado de volta para a circulação através do sistema linfático pulmonar. A leve pressão de fluido negativa nos espaços intersticiais impede que o fluido vaze para dentro dos alvéolos. Qualquer fator que faça com que esta pressão de fluido intersticial suba para dentro da faixa positiva pode causar o enchimento dos alvéolos com fluido livre. Portanto, a redução do edema pulmonar durante a manutenção ex vivo dos pulmões pode ser útil.

Exemplo II

[00150] Seis pulmões de doadores humanos foram obtidos por métodos apropriados e montados no aparelho exemplificativo mostrado na Figura 3 e submetidos à EVLP com NPV/PPV (N = 6).

[00151] As Figuras 18 e 19 mostram perfis representativos de fluxo- volume para amostras de pulmões humanos. O fluxo é apresentado em raL/s e o volume é apresentado em mL. A Figura 18 mostra um perfil obtido durante um período inicial de ventilação com um ponto de ajuste de EIP de -15 cmH20 para preservação dos pulmões. A ventilação foi continuada para permitir o recrutamento de alvéolos atelectásicos. Após o recrutamento ter sido completado, os pulmões foram ventilados em um ponto de ajuste EIP de -18 cmH20 para avaliação, e a Figura 19 mostra um perfil obtido durante este período de avaliação.

[00152] Um perfil de fluxo-volume mostra a relação entre o fluxo inspiratório e expiratório contra o volume pulmonar durante inspiração e expiração máximas forçadas. Durante a expiração, o fluxo foi positivo. Durante a inspiração, o fluxo foi negativo. Os pontos de dados se movem no sentido horário com o tempo no perfil.

[00153] As Figuras 18 e 19 demonstram que o recrutamento de alvéolos durante a ventilação ex vivo no aparelho NPV/PPV da invenção resultou em um aumento de fluxo e capacidade vital (isto é, o volume máximo expirado após uma inspiração máxima).

Exemplo III

[00154] As Figuras 20 e 21 mostram perfis representativos de pressão-volume para amostras de pulmões humanos ventilados ex vivo como no Exemplo II. Figura 20 mostra um perfil obtido na ventilação inicial durante a conservação e a Figura 21 mostra um perfil obtido durante o período de avaliação posterior.

[00155] As Figuras 20 e 21 também demonstram o recrutamento de alvéolos durante a ventilação ex vivo no aparelho NPV/PPV da invenção.

[00156] Foi observado durante a experimentação, incluindo aquilo descrito nos Exemplos I, II e III, que o aparelho NPV/PPV e os métodos da invenção tinham vantagens em relação aos aparelhos e métodos padrão PPV. O aparato e os métodos NPV/PPV resultaram em recrutamento mais rápido do parênquima pulmonar (isto é, resolução de atelectasia), com uma TPG menor ou equivalente. Houve menos formação de bolhas nos pulmões doados, com menor formação de fístula bronco-pleural e, consequentemente, menor vazamento de ar dos pulmões. Fístulas bronco-pleurais foram observadas 31 como borbulhamento localizado na superfície externa dos pulmões. Menor expressão de marcadores inflamatórios no perfusado também foi observada. O edema pulmonar ocorreu em menor grau.

[00157] Foi também observado durante a experimentação que o aparelho NPV/PPV e métodos da invenção, relativos a um aparelho e método NPV comparável, resultaram em pulmões com propriedades fisiológicas superiores durante EVLP e ventilação ex vivo.

Exemplo IV (Comparação)

[00158] A Figura 22 ilustra um aparelho de comparação exemplificativo 400 para ventilação de pressão negativa, que foi testado com três pulmões de porcino (N = 3). O aparelho 400 foi utilizado para aplicar uma pressão negativa dentro da câmara de órgão 410. Neste exemplo, o aparelho 400 não foi utilizado para administrar pressão positiva nas vias respiratórias na via respiratória do pulmão.

[00159] Nos testes, os pulmões de doadores 450 foram colocados dentro de um recipiente vedado de invólucro duro 410 no aparelho 400. O recipiente 410 foi parcialmente cheio com um líquido salino 480. Os pulmões 450 flutuaram no topo de uma membrana de plástico flexível 482, feita boiar pelo líquido 480.

[00160] A árvore traqueobrônquica 452 dos pulmões 450 foi ligada a um conduto 432 por um tubo endotraqueal 444. Um conduto 462 ligou o aparelho de perfusão 460 a uma artéria pulmonar 454 dos pulmões 450. Um conduto 464 ligou o aparelho de perfusão 460 a uma veia pulmonar 456 dos pulmões 450.

[00161] O recipiente 410 foi selado para a atmosfera por uma tampa 412. O conduto 432 prolongou-se através da tampa 412 via uma porta 414. O conduto 462 prolongou-se através da tampa 412 via uma porta 416. O conduto 464 prolongou-se através da tampa 412 via uma porta 418.

[00162] Um conduto 430 ligou o recipiente 410 a uma abertura abaixo do nível de fluido a uma bomba de rolete oclusiva 402 (uma bomba de perfusão COBE™). O espaço interior no recipiente 410 estava em comunicação fluida com o conduto 430. Um conduto 434 ligou a bomba de rolos 402 a um reservatório de fluido 490.

[00163] A pressão de gás no interior do recipiente 410 foi baixada bombeando o líquido 480 para fora do recipiente 410, para dentro do conduto 430, através da bomba de roletes 402, para dentro do conduto 434 e a partir daí para o reservatório 490. A pressão do gás dentro do recipiente 410 foi elevada pelo bombeamento de fluido na direção oposta. Acionando o líquido 480 para lá e para cá, os pulmões 450 foram obrigados a respirar através do tubo endotraqueal 444 e do conduto 432, que estava aberto para a atmosfera. Um filtro HME 426 foi acoplado ao conduto 432 para evitar a dessecação das vias respiratórias dos pulmões 450.

[00164] Um controlador 470, que era um computador, controlava a velocidade e a direção de bombeamento pela bomba de roletes 402. O controle foi implementado especificando opcionalmente um volume (por exemplo, volume de caudal) a ser removido do recipiente 410 ou uma pressão alvo (isto é, pressão de vácuo) no recipiente 410.

[00165] Na última opção, a pressão no recipiente 410 (a pressão "intratorácica" ou PIT) foi medida por um sensor de pressão 420. O sensor de pressão 420 foi uma entrada para o controlador 470. Ao contrário dos Exemplos I-III e dos aparelhos das Figuras 2-6, a pressão nas vias respiratórias (PAW) não foi medida e não foi uma entrada de controle. Os pontos de ajuste especificados pelo usuário para EIP, EEP, t; e te instruíram o controlador 470 quanto aos ciclos de ventilação desejados. O controlador 470 comparou a entrada do sensor de pressão 420 com os pontos de ajuste definidos pelo usuário em cada tempo determinado para controlar a bomba de roletes 402.

[00166] O fluxo de ar do tubo endotraqueal (V) foi medido por um sensor de fluxo 428. Estes dados foram registrados pelo controlador 470, mas não foram utilizados para controlar o aparelho.

[00167] Foi geralmente observado que o aparelho NPV 400 no Exemplo comparativo IV era incômodo. O aparelho NPV 400 não permitiu o controle preciso e eficaz do TPG, em comparação com os aparelhos da invenção testada nos Exemplos I-III. Em particular, foram requeridas pressões negativas mais elevadas para causar inspiração eficaz, em relação aos aparelhos nos Exemplos I-III que combinavam o NPV com o PPV. Além disso, alterando a pressão negativa através do ajuste das válvulas de proporcionalidade nos aparelhos da invenção foi mais preciso e o rápido do que alterar a pressão negativa ajustando a velocidade e a direção da bomba de roletes 402 no aparelho do Exemplo Comparativo IV.

[00168] A Figura 23 mostra que a pressão (ITP, em cmH2O) dentro do recipiente vedado do aparelho NPV 400 na Figura 22 poderia ser oscilada ao longo do tempo.

[00169] O volume do líquido 480 retirado de, ou alimentado para, o recipiente 410 pela bomba de roletes 402 foi indicado pela posição de passo da bomba de roletes 402. Idealmente, se poderia esperar que o volume de líquido 480 fosse retirado e realimentado para o recipiente 410 durante cada ciclo de ventilação deveria ser aproximadamente o mesmo, e assim a posição mediana do passo da bomba de roletes 402 deve permanecer estável ao longo do tempo. No entanto, como mostrado na Figura 24, os resultados experimentais indicaram que a posição do passo médio da bomba de roletes 402 mudou ao longo do tempo. Oscilações da posição do passo em torno da posição do passo mediano resultaram no líquido 480 sendo movido para dentro e para fora do recipiente 410 para fazer com que o pulmão 450 inspirasse e expirasse.

[00170] Acredita-se que alguns ou todos os períodos de aumento gradual da posição de passo mediano observados na Figura 24 resultaram de um ligeiro vazamento de ar para dentro do recipiente 410, o que criou um obstáculo significativo para a ventilação a longo prazo ex vivo com o aparelho NPV 400.

[00171] Acredita-se que este vazamento de ar tenha sido devido a imperfeições na vedação entre o recipiente 410 e a tampa 412 (ou suas portas 414, 416, 418), imperfeições na vedação entre o tubo endotraqueal 444 e a via respiratória pulmonar 452, e/ou de rupturas microscópicas (por exemplo, fístulas broncopleurais) na parede dos pulmões 450. Tais rupturas foram, de fato, observadas como inferidas a partir do aparecimento de bolhas em uma porção localizada da superfície dos pulmões. Observou-se que, em geral, os pulmões extraídos frequentemente apresentam uma ou mais dessas roturas.

[00172] O leve vazamento de ar no recipiente 410 teve a consequência aparente de que, em cada ciclo de respiração, a quantidade de líquido 480 removida do recipiente 410 poderia ser ligeiramente maior do que a quantidade de líquido 480 retornada para o recipiente 410. Como resultado, o nível de líquido 480 no recipiente 410 pode diminuir lentamente ao longo do tempo, o qual exigiu que os ciclos respiratórios fossem interrompidos, que o conduto 432 seja apertado com grampo (de modo a evitar o colapso dos pulmões), que o recipiente 410 seja aberto para a atmosfera para adicionar mais líquido 480, e que a posição de passo da bomba 402 seja retornada a zero. Este é o procedimento que foi seguido durante os tempos correspondentes a cada um dos dois picos em aproximadamente 3,5 horas na Figura 24, onde a elevação constante na posição mediana correspondem a perdas observadas do líquido 480 do recipiente 410 e as gotas agudas correspondem à reposição da posição da etapa para zero após a abertura do recipiente e a adição de mais líquido 480.

[00173] Em outras partes da experiência nas Figuras 22 a 24, não ficou claro por que a posição do passo mediano na Figura 24 estava subindo e descendo.

[00174] Por outro lado, em um sistema de NPV da presente invenção, não há problemas com tais bombas ou vazamentos de ar foram encontrados, quer com ou sem a aplicação de PPV para dentro da via aérea. Exemplo V

[00175] Um aparelho e métodos descritos nesta invenção (por exemplo, como mostrado nas Figuras 3-8) foram usados para EVLP com ventilação com pressão positiva (referido como a plataforma "NPV/PPV- EVLP") em uma série de experimentos em 16 pulmões de porcinos e 3 pulmões humanos. Como descrito anteriormente, a plataforma NPV/EPPV utilizou um ventilador de turbina personalizado para alterar a pressão do ar dentro da câmara do órgão. A turbina e o mecanismo de válvula anexa induziram uma pressão negativa dentro da câmara do órgão e também administraram pressão positiva nas vias respiratórias, regulada com uma válvula de pressão positiva expiratória final (PEEP).

[00176] Como comparador, um adicional de 16 pulmões suínos e 3 humanos foram submetidos ao mesmo protocolo experimental mutatis mutandis (com as mudanças necessárias) com apenas PPV (sem NPV) fornecido por um ventilador de UTI padrão (referido como a plataforma "PPV-EVLP"). O ventilador utilizado foi o SERVO-FM fornecido pela Maquet™ Critical Care AB de Solna, Suécia.

[00177] Para cada experiência de pulmão de porcino, um par de pulmões foi rapidamente extraído de um porco fêmea de 37-47 kg (de aprox. 2 a 3 meses de idade) após eutanásia adequada e retirada do sangue. O perfusado compreendia um perfusado acelular ou um perfusado celular. O perfusado acelular utilizado foi agente amortecedor 2 L Krebs-Henseleit com albumina de soro bovino a 8% e o perfusado celular utilizado foi agente amortecedor Krebs-Henseleit 1,5 L com albumina de soro bovino a 8% + 0,5 litros de glóbulos vermelhos compactados (pBCbs).

[00178] Cada grupo de pulmões porcinos foi dividido em dois subgrupos, com oito pulmões em cada subgrupo. O primeiro subgrupo (N = 8) foi perfundido com o perfusado celular com NPV/PPV combinados; o segundo subgrupo (N = 8) foi perfundido com o perfusado celular com PPV; o terceiro subgrupo (N = 8) foi perfundido com o perfusado acelular com NPV/PPV combinados; e o quarto subgrupo (N = 8) foi perfundido com o perfusado acelular com PPV.

[00179] Para cada experiência de pulmão humano, um par de pulmões foi rapidamente extraído, após a morte do tronco cerebral do doador. As características de cada pulmão de doador humano são apresentadas na Tabela 2. O perfusado compreendia um perfusado celular (foi utilizada uma solução de 1,5 litros de Solução STEEN™ + 0,5 litro de pBCVs). Todos os pulmões humanos testados eram insignificantes e rejeitados para transplante. Os pulmões humanos foram divididos em dois grupos, com três pulmões em cada grupo. O primeiro grupo (N = 3) foi perfundido com o perfusado celular com NPV/PPV combinados e o segundo grupo (N = 3) foi perfundido com o perfusado celular com PPV. Tabela 2: Características dos pulmões de doador humano

[00180] As pla taformas NPV/P PV-EVLP e PPV-EVLP foram preparadas com 2 litros do respectivo perfusado experimental, 10.000 R7 de heparina, 500 mg de metilprednisolona e 3.375 g de piperacilina/tazobactam. Ambas as plataformas NPV/PPV-EVLP e PPV- EVLP possuíam uma bomba centrífuga (Medtronic ™) que conduzia o fluxo contínuo do perfusado para a artéria pulmonar (PA) a partir do reservatório (para a plataforma NPV/PPV-EVLP, este foi integrado na câmara do órgão, por exemplo, câmara 110 da Figura 3). O perfusado inicialmente passou por um filtro arterial adulto M27 PH.ISIO (Sorin Group Canada Inc™), em seguida de um desoxigenador de membrana (Sorin Prim02X™) e aquecido com um aquecedor controlado por computador (PolyScience™), antes de retornar aos pulmões via o PA. Ambas as plataformas possuíam um microcontrolador com software personalizado que controlava o fluxo de PA desejado e monitorava os parâmetros fisiológicos correspondentes usando uma sonda de fluxo (Transdutor de Sonda BlO Modelo TX40™ da Medtronic), transdutores de pressão (Edwards Lifesciences™), sensores de pressão de ar e medidor de vazão. Os dados foram coletados em intervalos de 10 s. Ambas as plataformas utilizaram ar medicinal comprimido, uma mistura de gás hipóxica, (89% N2, 8% C02, 3% 02), para titular a composição do gás perfusado pré-pulmão (PA).

[00181] Para a plataforma NPV/PPV-EVLP, um computador controlou as válvulas de proporcionalidade e a turbina no aparelho usando a entrada proveniente dos sensores de pressão para PIT e PAw, como descrito para as Figuras 3-6. O computador registrou dados provenientes do sensor de fluxo das vias respiratórias, conforme localizado nas Figuras 3 - 5, mas não usou essa informação para controlar o aparelho. O computador foi instruído a causar ciclos de inspiração e expiração introduzindo no computador os pontos de ajuste desejados para: tempo inspiratório (ti), tempo expiratório (te), pressão expiratória final (EIP) dentro do recipiente vedado, pressão expiratória final (EEP) dentro do recipiente vedado e pressão positiva constante nas vias respiratórias.

[00182] Para a plataforma PPV-EVLP, foi utilizado um ventilador Dragar EVITA X™ para ajustar e controlar os parâmetros de ventilação.

[00183] Os pulmões foram perfundidos e ventilados por 12 horas. Dados sobre a mecânica pulmonar, bem como a função vascular foram coletados continuamente durante o período de 12 horas. Amostras de perfusado foram coletadas a intervalos regulares para medir o conteúdo de gás dissolvido e os níveis de marcadores inflamatórios.

[00184] Para iniciar cada experimento nas plataformas NPV/PPV- EVLP e PPV-EVLP, a artéria pulmonar (PA) de cada pulmão foi canulada, enquanto o átrio esquerdo (LA) foi deixado aberto, a traqueia foi entubada com um tubo endotraqueal e a perfusão foi iniciada com 5% de débito cardíaco (CO) e 20-25°C (independente do grupo de ventilação experimental). A perfusão anterógrada foi aumentada para 10% do débito cardíaco previsto (CO; CO = 70 mL/kg/min) e o perfusado foi gradualmente aquecido a 38°C durante um período de 60 minutos. O fluxo de perfusão PA foi aumentado em incrementos de 10% de CO a cada 20 minutos de perfusão; assim, por T = l (1 hora em perfusão), foi alcançado um fluxo desejado (modo de preservação) de 30% de CO. Os parâmetros de iniciação utilizados são mostrados na Tabela 3. Tabela 3: Parâmetros de Inicialização de Perfusão

[00185] Experimentos nas plataformas N PV/PPV- EVLP e P PV-EVLP utilizaram ventilação com controle de pressão e perfusão de fluxo controlado. Para ambas as plataformas, iniciou-se a ventilação em modo de preservação, uma vez que a temperatura do perfusado atingiu 32°C. Um modo de avaliação da ventilação (fornecimento de maior pressão e volume do pulmão) foi utilizado para a coleta de dados, garantindo desse modo que os dados coletados sobre as trocas gasosas e a conformidade fossem realizadas quando os pulmões estavam totalmente ventilados. Os modos de preservação e avaliação dos parâmetros de ventilação e pressão vascular estão listados na Tabela 4. Tabela 4: Modos de Preservação e Avaliação

[00186] Com a plataforma N PV/PPV-EVLP, para obter os volumes de caudal inspiratórios desejados, a pressão pleural foi variada entre uma pressão inspiratória final negativa (EIP) e uma pressão expiratória final (EEP) ligeiramente maior que a pressão nas vias respiratórias (Paw). A pressão aérea transpulmonar (TPG) foi calculada: TPG = Paw - EIP. A avaliação foi conduzida em série a cada duas horas, com o limite superior de pressão das vias respiratórias fixado em 25 cmH20.

[00187] A taxa de fluxo do gás de varredura através do desoxigenador de fibra oca foi titulada para manter um pH fisiológico de 7,35-7,45 e PC02 (35-50 mmHg). Insulina (2,0 U/h) e glicose (1,0 g/h) foram inoculadas durante a duração do EVLP.

[00188] Durante as primeiras 3 horas de EVLP, a PEEP foi mantida em 7 cmH20 com retenção inspiratória realizada a cada 30 minutos por três respirações consecutivas (5-10 segundos/respiração).

[00189] As Figuras 25A a 33F apresentam dados derivados de experiências em pulmões perfundidos com NPV/PPV-EVLP e pulmões perfundidos com PPV-EVLP. Em todas estas Figuras, as pressões são todas relativas à pressão atmosférica (isto é, a pressão atmosférica foi de 0 cmH20).

[00190] Pressão arterial pulmonar média (PAPm), resistência vascular pulmonar (RVP), conformidade dinâmica (Cdyn), pico de pressão das vias aéreas (PCAP) e razão entre a pressão arterial parcial de oxigênio e a fração de oxigênio no ar inspirado (razão PO2/FiO2 ou P/F) foram medidos durante os momentos avaliativos.

[00191] As Figuras 25A, 25B e 25C ilustram resultados de medições da oxigenação pulmonar (isto é, a razão PO2/FiO2 ou a razão P/F medida em mmHg) dos pulmões perfundidos ao longo do tempo para pulmões perfundidos com NPV/PPV combinados e pulmões perfundidos com PPV. Em particular, a Figura 25A ilustra resultados dos pulmões porcinos perfundidos com perfusado acelular; A Figura 25B ilustra resultados dos pulmões porcinos perfundidos com perfusado celular; e a Figura 25C ilustra os resultados dos pulmões humanos perfundidos com perfusado celular. Os resultados mostram que a oxigenação pulmonar permaneceu a um nível aceitável de mais de 400 mmHg para ambos os pulmões suíno e humano perfundidos com NPV/PPV combinados ou PPV. Não houve diferença estatisticamente significativa (isto é, p> 0,05) na oxigenação pulmonar entre os pulmões perfundidos com qualquer tipo de perfusado e entre os pulmões perfundidos com qualquer plataforma de ventilação. No entanto, apenas os pulmões perfundidos com o perfusado celular demonstraram uma melhora estatisticamente significativa na oxigenação ao longo do tempo.

[00192] As Figuras 26A, 26B e 26C ilustram resultados de medições da pressão arterial pulmonar média (mPAP; medida em mmHg) dos pulmões perfundidos ao longo do tempo para pulmões perfundidos com NPV/PPV combinados e pulmões perfundidos com PPV. Em particular, a Figura 26A ilustra resultados dos pulmões porcinos perfundidos com perfusado acelular; A Figura 26B ilustra resultados dos pulmões porcinos perfundidos com perfusado celular; e a Figura 26C ilustra os resultados dos pulmões humanos perfundidos com perfusado celular. De modo semelhante, as Figuras 27A, 27B e 26C ilustram resultados de medições da resistência vascular pulmonar (PVR; medida em dyn s/cm5) dos pulmões perfundidos ao longo do tempo para pulmões perfundidos com NPV/PPV combinados e pulmões perfundidos com PPV. Em particular, a Figura 27A ilustra resultados dos pulmões porcinos perfundidos com perfusado acelular; A Figura 27B ilustra resultados dos pulmões porcinos perfundidos com perfusado celular; e a Figura 27C ilustra os resultados dos pulmões humanos perfundidos com perfusado celular. Conforme mostrado nas Figuras 26A-27C, todos os pulmões de porcinos demonstraram um declínio estatisticamente significativo na mPAP e PVR. No entanto, não houve diferença estatisticamente significativa nos resultados entre os pulmões perfundidos com NPV/PPV combinados e pulmões perfundidos com PPV. Além disso, não houve alteração estatisticamente significativa ao longo do tempo em mPAP e PVR para pulmões humanos perfundidos com PPV ou NPV/PPV combinados (ver Figuras 26C e 27C respectivamente).

[00193] As Figuras 28A, 28B e 28C ilustram resultados de medições da pressão de pico das vias respiratórias (PAWP; medida em cmH20) dos pulmões perfundidos ao longo do tempo para pulmões perfundidos com NPV/PPV combinados e pulmões perfundidos com PPV. Em particular, a Figura 28A ilustra resultados dos pulmões porcinos perfundidos com perfusado acelular; A Figura 28B ilustra resultados dos pulmões porcinos perfundidos com perfusado celular; e a Figura 28C ilustra os resultados dos pulmões humanos perfundidos com perfusado celular. Em todos os casos (porcino-celular, porcino-acelular e humano- celular), não houve diferença estatisticamente significativa na PAWP entre os pulmões perfundidos com NPV/PPV combinados e pulmões perfundidos com PPV. No entanto, como mostrado na Figura 28B, a PAWP mostrou uma diminuição estatisticamente significativa ao longo do tempo para pulmões suínos perfundidos com perfusado celular e NPV/PPV combinados.

[00194] As Figuras 29A, 29B e 29C ilustram resultados de medições da conformidade dinâmica (Cdyn; medida em mL/cmH20) dos pulmões perfundidos ao longo do tempo para pulmões perfundidos com NPV/PPV combinados e pulmões perfundidos com PPV. Em particular, a Figura 29A ilustra resultados dos pulmões porcinos perfundidos com perfusado acelular; A Figura 29B ilustra resultados dos pulmões porcinos perfundidos com perfusado celular; e a Figura 29C ilustra os resultados dos pulmões humanos perfundidos com perfusado celular. Os pulmões porcinos perfundidos com o perfusado celular demonstraram uma melhora estatisticamente significativa na conformidade ao longo do tempo (Figura 29B). Por exemplo, como mostrado na Figura 29B em T = II, o Cdyn para pulmões perfundidos com NPV/PPV combinados foi 29,3 ± 1,6 mL/cmH20 e o Cdyn para pulmões perfundidos com PPV foi de 24,5 ± 1,5 mL/cmH20. No entanto, a mesma tendência não foi observada em pulmões porcinos perfundidos com perfusado acelular (Figura 29C), independentemente da plataforma de ventilação. Em contrapartida, os pulmões humanos perfundidos demonstraram melhorar significativamente a conformidade estatisticamente ao longo do tempo apenas quando perfundidos com NPV/PPV combinados.

[00195] Os perfis de citocinas pró-inflamatórias (incluindo o fator de necrose tumoral-α (TNFα), interleucina-6 (IL-6) e interleucina-8 (IL-8)) foram analisados utilizando kits de ensaio imunoenzimático (ELISA) fornecidos por R&D Systems™.

[00196] As Figuras 30A-30F ilustram resultados de medições de citoquina inflamatória dos pulmões porcinos perfundidos ao longo do tempo para pulmões perfundidos com NPV/PPV combinados e pulmões perfundidos com PPV. As Figuras 30A e 30B mostram a concentração, em pg/ml, do fator de necrose tumoral alfa (TNFα) para os pulmões perfundidos com o perfusado celular e para os pulmões perfundidos com o perfusado acelular, respectivamente; as Figuras 30C e 30D mostram a concentração, em pg/ml, de Interleucina 6 (IL-6) para pulmões perfundidos com o perfusado celular e para pulmões perfundidos com o perfusado acelular, respectivamente; e Figuras 30E e 30F mostram a concentração, em pg/ml, de Interleucina 8 (IL-8) para pulmões perfundidos com o perfusado celular e para pulmões perfundidos com o perfusado acelular, respectivamente. Conforme mostrado nas Figuras 30A-30F, foi observada uma produção de citoquinas pró-inflamatórias estatisticamente, significativamente menor em pulmões porcinos perfundidos com NPV/PPV combinados, independentemente do perfusado utilizado.

[00197] De modo semelhante, as Figuras 31A-31C ilustram resultados de medições de citocina inflamatória dos pulmões humanos perfundidos ao longo do tempo para pulmões perfundidos com NPV/PPV combinados e pulmões perfundidos com PPV. A Figura 31A mostra a concentração, em pg/mL, do fator de necrose tumoral alfa (TNFα); a Figura 31B mostra a concentração, em pg/mL, da Interleucina 6 (IL-6); e a Figura 31C mostra a concentração, em pg/ml, de interleucina 8 (IL-8). Conforme mostrado nas Figuras 31A e 31B, sempre houve uma produção de TNFα e IL-6 estatisticamente, significativamente menor em pulmões humanos perfundidos com NPV/PPV combinados do que aqueles perfundidos com PPV. No entanto, como mostrado na Figura 31C, observou-se uma produção de IL-8 estatisticamente, significativamente menor em pulmões humanos perfundidos com NPV/PPV combinados do que em pulmões humanos perfundidos com PPV apenas em T = 3 e T = 11.

[00198] A formação de bolhas durante EVLP foi contada em T = 12. Pulmões humanos perfundidos com PPV e pulmões humanos perfundidos com NPV/PPV combinados não desenvolveram bolhas. Para os pulmões porcinos, as bolhas foram contadas em 21,4% para os pulmões perfundidos com NPV/PPV combinados e 63,8% para os pulmões perfundidos com PPV. Por conseguinte, entre os pulmões porcinos perfundidos, houve 42% menor incidência de formação de bolhas nos pulmões perfundidos com NPV/PPV combinados em contraste com aqueles perfundidos com PPV. Uma menor formação de bolhas para os pulmões porcinos perfundidos com NPV/PPV combinados, comparada com os pulmões perfundidos com PPV, foi observada.

[00199] Os pulmões também foram pesados antes e depois do EVLP para calcular o edema global como uma porcentagem de ganho de peso. Em T = 12, houve menor formação de edema (ganho de peso) nos pulmões porcinos perfundidos com NPV/PPV combinados em relação aos perfundidos com PPV para ambos os perfusados (Para perfusado celular, contraste 20,1 ± 4,1% de formação de edema para NPV /PPV combinado com 39,0 ± 6,6% de formação de edema para PPV; e para o perfusado acelular, contraste 40,4 ± 5,3% da formação de edema para NPV /PPV combinado com 88,1 ± 11,0% de formação de edema para o PPV).

[00200] Para os pulmões humanos, foi observado um efeito de secagem (isto é, uma redução de peso) nos pulmões perfundidos com NPV/PPV combinados em contraste com a formação de edema (isto é, ganho de peso) para os pulmões perfundidos com PPV (contraste -8,0 ± 2,1% para NPV /PPV combinado com + 39,4 ± 5,7% de formação de edema para PPV). A redução no peso do pulmão a partir da linha de base sugere que a perfusão de pulmões humanos com NPV/PPV combinados pode ajudar a reverter o estado de edema pulmonar que ocorreu em um pulmão de doador. Em particular, uma vez que os pulmões humanos utilizados no Exemplo V eram frágeis/marginais (como foram obtidos de doadores rejeitados e tinham graus variados de lesão pulmonar), a perfusão com NPV/PPV combinados pode transformar um pulmão frágil/marginal em um pulmão adequado para doação.

[00201] Biópsias de tecido pulmonar periférico humano foram coletadas no final da EVLP (T = 12). As biópsias foram fixadas em formol a 10% tamponado por 24 horas, embebidas em parafina, secionadas na espessura de 5μm, coradas pela hematoxilina-eosina (H & E) e examinadas quanto a alterações patológicas com microscopia de luz. Fotomicrografias representativas do tecido pulmonar humano foram obtidas após T = 12 horas de EVLP (não mostrado). Um patologista pulmonar cegado (oculto) classificou as seções pulmonares de forma aleatória para avaliar a classificação histopatológica da lesão pulmonar aguda. A classificação histopatológica da lesão pulmonar aguda foi calculada de acordo com os métodos estabelecidos em "Ventilação de liberação de pressão das vias respiratórias durante a perfusão pulmonar ex vivo atenua a lesão" de Mehaffey JH, Charles EJ, Sharma AK, et al., J Thorac Cardiovasc Surg 2017; 153: 197-204 e Tane S, Noda K, Shigemura N, "Perfusão pulmonar ex-vivo: Uma Ferramenta Chave para a Ciência Translacional nos Pulmões", Chest 2017.

[00202] No geral, uma menor lesão aguda de estocada foi observada pela histopatológica para os pulmões humanos perfundidos com NPV/PPV combinados em comparação com os pulmões perfundidos com PPV. Por exemplo, o resultado histológico do edema intersticial para o pulmão perfundido com NPV/PPV combinados foi determinado como sendo 1,5, enquanto que para o pulmão perfundido com PPV, o resultado histológico foi determinado como sendo 2,7. Além disso, o resultado histológico de inflamação alveolar para o pulmão perfundido com NPV/PPV combinados foi determinado como sendo 1,5, enquanto que para o pulmão perfundido com PPV, o resultado histológico foi determinado como sendo 2,7. Além disso, a quantidade de infiltrados neutrofílicos para o pulmão perfundido com NPV/PPV combinados foi estatisticamente, significativamente menor (observado ter uma densidade de infiltração de 6,3) do que a quantidade de infiltrados neutrofílicos para o pulmão perfundido com PPV (observado ter uma densidade de infiltração de 14,8). Além disso, o resultado histológico de inflamação alveolar para o pulmão perfundido com NPV/PPV combinados foi determinado como sendo 1,2, enquanto que para o pulmão perfundido com PPV, o resultado histológico foi determinado como sendo 1,7 (que não foi estatisticamente significativo; p> 0,05). Além disso, o resultado histológico da hemorragia para o pulmão perfundido com NPV/PPV combinados foi determinado ser 0,0, enquanto que para o pulmão perfundido com PPV, o resultado histológico foi determinado ser 0,7 (que também não foi estatisticamente significativo; p> 0,05). Além disso, a densidade de infiltração perivascular de neutrófilos foi de 0,6 para o pulmão perfundido com NPV/PPV combinados e 1,6 para o pulmão perfundido com PPV.

[00203] Os resultados obtidos a partir do Exemplo V (delineado acima) sugerem que os pulmões perfundidos com a plataforma NPV/PPV-EVLP podem sofrer taxas menores de lesão pulmonar induzida por ventilador (VILI). Observou-se que os pulmões perfundidos com NPV/PPV combinados tinham parâmetros fisiológicos estáveis e aceitáveis ao longo de 12 horas de EVLP. Os parâmetros fisiológicos para pulmões perfundidos com NPV/PPV combinados foram observados como sendo semelhantes aos dos pulmões perfundidos com PPV (ver, por exemplo, as Figuras 25A-27C).

[00204] Além disso, observou-se que os pulmões perfundidos com NPV/PPV combinados apresentaram resultados superiores em comparação com os pulmões perfundidos com PPV. Por exemplo, verificou-se que pulmões perfundidos com NPV/PPV combinados tinham uma produção diminuída de citoquinas pró-inflamatórias em comparação com os pulmões perfundidos com PPV (Figuras 30A-31C), uma incidência diminuída de formação de bolhas comparada com os pulmões perfundidos com PPV, e edema pulmonar diminuído em pulmões suínos e humanos em comparação com os pulmões perfundidos com PPV. Além disso, observou-se que os pulmões humanos perfundidos com NPV/PPV combinados tinham um resultado histopatológico diminuído de lesão pulmonar aguda em comparação com os pulmões perfundidos com PPV. Consequentemente, enquanto os parâmetros fisiológicos acima de 12 horas de EVLP foram semelhantes para os pulmões perfundidos com NPV/PPV combinados aos pulmões perfundidos com PPV, observou-se que os pulmões perfundidos com PPV tinham uma deterioração sub-clínica na qualidade.

OBSERVAÇÕES FINAIS

[00205] As modalidades selecionadas da presente invenção podem ser utilizadas em uma variedade de campos e aplicações. Por exemplo, elas podem ter aplicações em cirurgias de transplantes e pesquisas.

[00206] Outras características, modificações e aplicações das modalidades aqui descritas podem ser entendidas pelos versados na técnica tendo em vista a invenção aqui apresentada.

[00207] Será entendido que qualquer intervalo de valores incluído neste documento pretende incluir especificamente qualquer valor intermédio ou subintervalo dentro do intervalo dado, e todos esses valores intermédios e subintervalos são individual e especificamente descritos.

[00208] A palavra "incluir" ou suas variações, como "inclui" ou "incluindo", será entendida como implicando a inclusão de um inteiro declarado ou grupos de inteiros, mas não a exclusão de qualquer outro inteiro ou grupo de inteiros.

[00209] Será também entendido que a palavra "um" ou "uma" pretende significar "um ou mais" ou "pelo menos um", e qualquer forma singular está destinada a incluir plurais neste documento.

[00210] Será entendido ainda que o termo "compreende", incluindo qualquer variação do mesmo, destina-se a ser aberto e significa "incluir, mas não limitado a", a menos que de outro modo especificamente indicado em contrário.

[00211] Quando uma lista de itens é dada neste documento com um "ou" antes do último item, qualquer um dos itens listados ou qualquer combinação adequada de dois ou mais dos itens listados pode ser selecionada e usada.

[00212] Evidentemente, as modalidades descritas acima da presente invenção pretendem ser apenas ilustrativas e de modo algum limitativas. As modalidades descritas são susceptíveis a muitas modificações de forma, disposição de partes, detalhes e ordem de operação. A invenção, antes, destina-se a abranger todas essas modificações no seu âmbito, tal como definido pelas reivindicações.

Claims

1. Método de ventilar um pulmão extraído (50, 150), compre-endendo: aplicar uma primeira pressão (P1) a uma via respiratória (52, 152) do pulmão, em que P1 está acima de uma pressão atmosférica; aplicar uma segunda pressão (P2) a uma superfície exterior do pulmão; e variar P2 para alterar um diferencial de pressão (PD) de modo a fazer com que o pulmão respire, em que PD = P1-P2, caracterizado pelo fato de que uma pressão de escape em um lado de escape de uma bomba (30, 102) é usada para regular seletivamente P1 e P2 através de uma válvula de proporcionalidade (42, 106), e ambas a pressão de escape e uma pressão de vácuo em um lado de vácuo da bomba são usadas para regular P2.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende variar P2 entre um nível de pressão mais alto e um nível de pressão mais baixo, estando o nível de pressão mais baixo abaixo da pressão atmosférica.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que compreende manter P1 a um valor constante.

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o valor constante é de 5 a 10 cmH20.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que compreende variar PD a partir de 7 até 30 cmH20.

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a bomba compreende uma bomba de vácuo regenerativa ou uma turbina simples.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a bomba de vácuo regenerativa é uma turbina rege-nerativa.

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o método compreende: alimentar um gás de ventilação para uma via respiratória (52, 152) de um pulmão (50, 150); formar um vácuo ao redor do pulmão; e variar uma qualidade do vácuo varia entre um nível mais baixo e um nível mais alto para fazer com que o pulmão respire, enquanto uma pressão do gás de ventilação fornecido às vias respiratórias é regulada para manter uma pressão positiva nas vias respiratórias do pulmão, em que uma pressão de escape em um lado de escape de uma bomba (30, 102) é usada para regular a pressão do gás de ventilação e para variar a qualidade do vácuo através de uma válvula de proporcionalidade (42, 106); e ambas a pressão de escape e uma pressão de vácuo em um lado de vácuo da bomba são usadas para regular a qualidade do vácuo.

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o vácuo é ciclicamente variado entre o nível mais baixo e o nível mais elevado.

10. Método, de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que o vácuo é mantido em um nível constante ao longo de um período de tempo.

11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 8 a 10, caracterizado pelo fato de que um ou ambos os níveis mais baixo e mais elevado são ajustados durante a ventilação.

12. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 11, caracterizado pelo fato de que o pulmão é colocado em uma câmara vedada (12, 110), e o vácuo é formado na câmara em torno do pulmão.

13. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 12, caracterizado pelo fato de que uma única bomba é usada para aplicar a pressão das vias respiratórias e o vácuo ao redor do pulmão.

14. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que compreende: aplicar uma pressão externa ao redor do pulmão, com um gás em comunicação fluida com uma bomba de gás regenerativa (30, 102); e operar a bomba de gás regenerativa para variar a pressão externa ao redor do pulmão para ventilar o pulmão, em que uma pressão de escape em um lado de escape de uma bomba de gás regenerativa é usada para regular seletivamente uma pressão interna no pulmão e a pressão externa através de uma válvula de proporcionalidade (42, 106), e a pressão de escape e uma pressão de vácuo em um lado de vácuo da bomba de gás regenerativa são usadas para regular a pressão externa.

15. Método, de acordo com a reivindicação 13 ou 14, caracterizado pelo fato que o gás em torno do pulmão está confinado dentro de um volume constante e a quantidade de gás do volume constante é variada usando a bomba para alterar a pressão exterior aplicada no pulmão.