Le possibilità per il trapianto di polmone sono il trapianto di un singolo polmone, quello di entrambi i polmoni o il trapianto combinato cuore-polmoni. Quest'ultimo è stato il tipo di intervento eseguito più di frequente. I vantaggi del trapianto di entrambi i polmoni e di quello cuore-polmoni sono la rimozione dal torace di tutti i tessuti potenzialmente malati e, per il trapianto cuore-polmoni, una cicatrizzazione più affidabile dell'anastomosi tracheale favorita dalla presenza nel blocco cuore-polmoni dei vasi collaterali bronco-coronarici. Gli svantaggi sono la natura più estesa degli interventi, con il trapianto cuore-polmoni che richiede la circolazione extracorporea, la stretta corrispondenza necessaria tra le dimensioni toraciche del donatore e quelle del ricevente, l'utilizzo di due o tre organi per un solo ricevente e, in alcuni casi, la sostituzione di un cuore normale con uno che può andare incontro a disfunzione post-trapianto. Le indicazioni al trapianto cuore-polmoni sono le malattie vascolari polmonari o le pneumopatie parenchimali diffuse nelle quali è indicata la rimozione di tutto il tessuto polmonare (p. es. alcuni casi di fibrosi cistica). Quando non esistono patologie cardiache primitive o secondarie, il cuore naturale del ricevente di un trapianto cuore-polmoni può essere utilizzato come organo da impiantare in un intervento di trapianto cardiaco.

Un trapianto di polmone singolo è più chiaramente indicato per i pazienti con pneumopatia restrittiva. I vantaggi sono costituiti dalla relativa semplicità della procedura chirurgica, che evita l'uso dell'anticoagulazione sistemica e della circolazione extracorporea; dal più ampio range di accettabilità tra le dimensioni corporee del donatore e quelle del ricevente; e dall'impiego ottimale degli organi del donatore, giacché il cuore (e il polmone controlaterale) divengono disponibili per altri riceventi. Gli svantaggi comprendono la possibilità di una disomogeneità del rapporto ventilazione/perfusione tra il polmone naturale e il polmone trapiantato e la cicatrizzazione poco efficiente dell'anastomosi bronchiale. L'avvolgimento dell'anastomosi bronchiale con l'omento ha migliorato quest'ultimo problema, senza tuttavia risolverlo del tutto.

Un trapianto di entrambi i polmoni consente la rimozione di tutto il tessuto polmonare malato ed è teoricamente eseguibile in tutti i pazienti che non presentano patologie cardiache irreversibili. Tuttavia, la sezione delle arterie bronchiali e delle collaterali bronco-coronariche del donatore rende problematica la cicatrizzazione tracheale.

Selezione dei donatori e conservazione: I cadaveri dai quali vengono prelevati i polmoni devono appartenere a individui non fumatori con meno di 40 anni di età. Alla radiografia del torace devono essere presenti solo segni minimi di addensamento e l'ossigenazione mediante ventilazione assistita deve essere normale. I metodi di conservazione del polmone non sono ancora ben sviluppati; un trapianto di polmone deve essere eseguito rapidamente. Per lo più, prima dell'espianto viene infusa nell'arteria polmonare del donatore una soluzione refrigerata cristalloide contenente prostaciclina. In alternativa, il polmone del donatore può essere raffreddato per via sistemica grazie alla circolazione extracorporea, evitando l'introduzione di cristalloidi nell'albero vascolare polmonare.

Procedura del trapianto: per il trapianto di polmone singolo, nel ricevente si esegue una toracotomia laterale. Per confezionare le anastomosi si adoperano i manicotti dell'arteria polmonare, della vena polmonare e del bronco. Se il clampaggio dell'arteria polmonare non viene tollerato, è necessaria la circolazione extracorporea. Un trapianto cuore-polmoni viene eseguito in circolazione extracorporea mediante una sternotomia mediana con anastomosi aortica e atriale destra. L'anastomosi tracheale è eseguita in un punto immediatamente al di sopra della biforcazione. I trapianti di entrambi i polmoni richiedono una più elaborata ricostruzione chirurgica dei vasi e delle vie aeree, ma recentemente sono andati incontro a crescenti possibilità di successo nei pazienti il cui cuore è normale.

Trattamento del rigetto: la terapia si avvale dei corticosteroidi somministrati rapidamente EV ad alte dosi, della ATG o dell'OKT3. Spesso durante le prime due settimane dopo l'intervento vengono anche somministrati ALG od OKT3 a scopo profilattico. Il rigetto acuto si verifica in più dell'80% dei pazienti, ma può essere trattato con successo in una percentuale molto alta di casi. Il rigetto polmonare si verifica più spesso del rigetto cardiaco nei riceventi di trapianto combinato cuore-polmoni, cosicché le biopsie endomiocardiche non sono sempre utili. Il rigetto è caratterizzato da febbre, dispnea e diminuzione della Sa_O2 e del volume espiratorio forzato in un secondo (Forced Expiratory Volume in 1 second, FEV₁). L'infiltrato interstiziale visibile alla rx del torace è difficile da distinguere da quello di un'infezione. Per stabilire la diagnosi viene spesso utilizzata la broncoscopia con lavaggio broncoalveolare e la biopsia transbronchiale.

Complicanze: le complicanze precoci più preoccupanti sono correlate alla scarsa cicatrizzazione dell'anastomosi bronchiale o tracheale. Fino al 20% dei riceventi di trapianto di polmone singolo sviluppano stenosi bronchiale, che spesso può essere trattata con la dilatazione o con il posizionamento di endoprotesi. Per evitare interferenze con il processo di cicatrizzazione dell'anastomosi bronchiale, i corticosteroidi vengono omessi dal regime immunosoppressivo nel primo periodo postoperatorio. Vengono impiegate dosi relativamente elevate di ciclosporina (da 10 a 14 mg/kg/die PO) e di azatioprina (da 1,5 a 2,5 mg/kg/die PO o EV).

Una complicanza tardiva del trapianto di polmone è la bronchiolite obliterante, che provoca ostruzione lentamente progressiva delle vie aeree. Essa può essere una manifestazione del rigetto cronico. Si osserva una diminuzione del FEV₁ senza evidenza di alcun processo patologico polmonare.