Emodinamica intraepatica e rigenerazione: caratterizzazione della compliance su modello murino

Abstract

Il presente lavoro è volto allo studio dei cambiamenti emodinamici che incorrono durante la rigenerazione epatica dopo ampia resezione. In particolare, si vogliono misurare le caratteristiche reologiche del fegato di ratto tramite la misurazione dei cambiamenti pressori intraepatici durante la sua perfusione ex-vivo, sia a regimi fisiologici che a regimi di iperafflusso portale. Scopo ultimo dello studio è ottenere un modello matematico di circolazione intraepatica predittivo dei cambiamenti emodinamici che avvengono in seguito a resezione. Il macchinario di perfusione ex-vivo è stato progettato, realizzato e testato autonomamente con materiali lowcost grazie all’ausilio della scheda Arduino; è controllato tramite PC e permette di mantenere un flusso e una temperatura costanti prestabiliti e di rilevare i valori pressori intraepatici. Per lo studio sono usati ratti Wistar maschi a cui viene prelevato il fegato dopo una resezione del 70%. Una volta prelevato, il fegato viene inserito nel macchinario di perfusione e perfuso con soluzione di Krebs a 37ºC, con un flusso portale che parte da valori fisiologici (1 mL/min/g) e incrementa fino a 5 volte il valore iniziale, con successivo ritorno alla situazione basale. Durante la prova vengono misurati i valori di pressione intraepatica sviluppati, ottenendo curve flusso-pressione e resistenza-flusso. Al momento sono stati eseguiti unicamente test su fegati sani ridotti ma non ancora in fase di rigenerazione. I risultati preliminari mostrano una proporzionalità non lineare tra flusso portale e pressione intraepatica, ed evidenziano e quantificano il comportamento viscoelastico del parenchima epatico. Lo studio deve ancora proseguire con test su fegati in corso di rigenerazione e a rigenerazione completa. Una volta terminato, i dati a disposizione saranno usati per parametrizzare un modello matematico di perfusione epatica in precedenza sviluppato, al fine di integrarlo con le attuali tecniche di imaging e di segmentazione.

This project is focused on the analysis of hemodynamic changes that occur during liver regeneration after major resection. The purpose is to measure the rheological characteristics of the rat liver by measuring intrahepatic pressure changes during ex-vivo perfusion, both under physiological conditions and under portal hyperflow conditions. The goal of the research is to develop a mathematical model that describes intrahepatic circulation and can predict the hemodynamic changes that occur after liver resection. The ex-vivo perfusion system was designed, built, and tested independently, using low-cost materials thanks to the aid offered by Arduino boards. The system is controlled via a PC and it allows the maintenance of constant flow and temperature, as well as the measurement of intrahepatic pressure values. Male Wistar rats undergoing a 70% liver resection were used for the study. Once harvested, the liver is placed in the perfusion system and perfused with Krebs solution at 37°C, with portal flow starting from physiological values (1 mL/min/g) and increasing up to 5 times the initial value, then returning to the baseline situation. Throughout the whole test, the intrahepatic pressure values developed are measured, obtaining flow-pressure and resistance-flow curves. Currently, tests have only been performed on reduced but not yet regenerating healthy livers. Preliminary results show a nonlinear proportionality between portal flow and intrahepatic pressure and highlight and quantify the viscoelastic behavior of the hepatic parenchyma. The study still needs to go on with tests on regenerating and fully regenerated livers. Once completed, the available data will be used to parameterize a previously developed mathematical model of hepatic perfusion, in order to integrate it with current imaging and segmentation techniques.