ISSN : 1301-5680
e-ISSN : 2149-8156
TURKISH JOURNAL OF
THORACIC AND
CARDIOVASCULAR SURGERY
Turkish Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery     
The Use of Topical Cooling Device in Topical Myocardial Hypothermia
Zerrin UZUN, Emre BAYKAN, Fahri ÖZCAN, *Sait AŞLAMACI, *Coşkun İKİZLER, *Atilla SEZGİN
K.T.Ü. Tıp Fakültesi KalpDamar Cerrahisi Anabilim Dalı, Trabzon,
*Başkent Üniversitesi Tıp Fakültesi KalpDamar Cerrahisi Anabilim Dalı, Ankara

Abstract

Topical myocardial hypothermia is an important myocardial preservation modality for hypertrophic cases with poor ventricular function and for need a long aortic crossclamping period during cardiac operarions. in this study, the effectiveness of Topical Cooling Device (TCD) and saline slush on optimal myocardial temperatures and gradients during a long aortic cross damping is compared.

Topical myocardial hypothermia was maintained by Topical Cooling Device in 20 patients and by saline slush in 15 patients. Temperatures were assessed and recorded continuously on standardized locations for the right and left ventricular endocardium during 5 minutes periods. Mycoardial temperature of right ventricule was significantly lower in the saline slush group as compared to the TCD group for the first 5 minutes period. However, the differance during the second 5 minutes period was not significant. at the l0th minute, myocardial temperature of the left ventricule became significantly lower vvith TCD compared to saline slush. During the periods following the 10 th minute, the temperatures of the both ventricules were reduced to ideal temperature (1015 C) by TCD. Also, the myocardial hypothermia is an easy and safe modality especiaily in patients who need a long aortic crossclamping period during cardiac operations.

Açık kalp cerrahisinin ilk uygulandığı yıllardan beri en çok araştırılan konu iskemik arrest sırasında myokardın korunma yöntemleridir. Çeşitli myokardial koruma yöntemleri içinde bugün en çok kullanılanı hipotermidir. Hipo termi genel vücut hipotermisi, soğuk kan veya eriyiklerle koroner perfüzyon ve topikal myokardial hipotermi olarak uygulanmaktadır [1]. Topikal myokardial hipotermi ilk kez 1959 yılında Shurruvay tarafından perikard boşluğu nun 24°C’ deki elektrolit solüsyonu ile yıkan ması şeklinde uygulanmıştır [2]. Bugün en sık kullanılan yöntem, perikardial kaviteye 02°C deki buzlu serum fizyolojik (içe shush) dökülmesidir. Son zamanlarda Topical Cooling Device (TCD) adı altında kapalı sirkülasyon sistemleri geliştirilmiştir [3, 4, 5]. Bu çalışmada myokard korunması amacıyla iki ayrı topikal soğutma yöntemi kullanılarak myokardial ısılar sağ ve sol ventrikül endokardından ayrı ayrı ölçülmüş, ve sonuçlar karşılaştırılmıştır.

Methods

Bu çalışma Başkent Üniversitesi Tıp Fakültesi KalpDamar Cerrahisi Anabilim Dalında açık kalp ameliyatı uygulanan olgular üzerinde prospektif olarak gerçekleştirildi. Olgular iki gruba ayrılarak birinci gruptaki hastalara topikal myokardial hipotermi amacıyla TCD kullanıldı (TCD grubu). İkinci gruptaki hastalara ise buzlu serum fizyolojik kullanıldı (Buzlu SF grubu). Homojenizasyonu sağlamak için her iki gruba da benzer ameliyatlar uygulanan, aortik klemp zamanı uzun ve birbirine yakın olan hastalar alındı. Kardiyopleji dağılımının ve buna bağlı olarak myokard ısılarının etkilenmemesi için koroner arter hastalığı olanlar ve reoperasyonlar çalışma kapsamına alınmadı. Aortik klemp süresi 7080 dakikanın altında veya üzerinde olan hastalar eş zaman dilimlerindeki ortalama ısı değerlerinde hatalı sapmalara yol açabilecekleri için değerlendirme dışı bırakıldılar. TCD grubunda değerlendirmeye alınan 20 hastanın 8’i kadın, 12' si erkek ve yaş ortalamaları 28.4±7, aort klemp zamanları 79.5±11.6 dakika idi. Buzlu SF grubundaki 15 hastanın 8' i kadın, 7' si erkek ve yaş ortalaması 30.2±6.9, aort klemp zamanları 73.2±7.2 dakika idi (Tablo 1).

Bütün hastalara orta derecede sistemik hipoter mi uygulandı. Hastaların hepsine aort klempi uygulandıktan sonra 48°C' deki kristalloid kardioplejik solüsyon 1015 ml/kg dozunda aort kökünden, aortotomi yapılan olgularda koroner ostiumlardan tek doz şeklinde verilerek hipotermik kardioplejik arrest sağlandı. Olguların hepsinde arteriel kanülasyon aortadan, venöz kanülazyon bikaval sağ atriumdan yapıldı.

TCD, kalbin arkasına yerleştirilen, içinden sıvı geçen ve topikal soğurmada esas görevi yapan poliüretan bir yastıkçık, bu yastıkçığa sıvı giriş ve çıkışını sağlayan polivinilklorür (PVC) hatlar ve geliş hattının sarmal şeklinde kıvrılmasıyla oluşturulmuş kapalı bir sirkülasyon sistemidir. Yastıkçık yumuşak ve kolay kıvrılabilme özelliğindedir ve kalbi arkadan yanlara doğru sarabilmektedir. Arkada perikardın pariyetal yaprağına değen yüzeyi yalıtkan özelliğindedir. İç kısmındaki boşlukta sıvının eşit dağılımını sağlayan büyük gözenekli sünger bir tabaka vardır. Yastıkçığın 4 değişik boyundan olguya göre uygun olanı seçilerek kullanılmaktadır. Sistem steril şekilde ameliyat masasına açıldıktan sonra ısı değiştirici yastıkçık ve yeteri kadar hat masada kalacak şekilde geliş hattı pompa kafasına sarılarak geliş ve gidiş hatları önceden soğurulmuş (28°C) 1000 ml' lik serum torbasına bağlanır ve buz kovasına yerleştirilir. Pompa çalıştırılarak soğuk sıvının kapalı sistemde serbestçe dolaşması sağlanır (Şekil 1). Bu çalışmada Cobe TCD sistemi kullanıldı (Katolog No: 027123300). TCD uygulanan olgularda sistem ameliyat başlarken hazırlandı, aort klemp uygulamasından hemen Önce yerleştirildi ve klemp kaldırılmadan önce çıkarıldı.

Buzlu serum fizyolojik uygulanan grupta aortik klemp uygulandıktan hemen sonra 24°Cdeki buzlu serum fizyolojik myokardın buz ile direkt temas etmemesine dikkat edilerek perikard boşluğuna döküldü. Aort klempi kaldırılıncaya kadar yaklaşık 15'er dakikalık aralıklarla ısınan sıvı aspire edilerek yeniden buzlu serum fizyolojik döküldü. İki grupta da: Ekstrakorporal dolaşım başladığında myokar dial ısı probları yerleştirildi. Problardan biri sağ ventrikülün ön yüzündeki avasküler sahaya, diğeri sol ventrikülde sol anterior descending arteri orta kısmında arterin 3 cm soluna endokardial ısıyı alacak şekilde yerleştirildi. Myokard duvarının kalınlığına göre 5 ve 8 mm'lik tek kullanımlık problar kullanıldı (Monaterm Temperature Sensor Mallinckordt, Thermocouple, Çat No: 5030300). Isı ölçümleri teletermometre ile her iki ventrikülde eş zamanlı ölçüldü ve 5'er dakikalık aralıklarla kaydedildi (Mallinckrodt Mod: 6510).

TCD ve buzlu serum fizyolojik grubundaki olguların özellikleri
TCD ve buzlu serum fizvoloük ile elde edilen ısı derecelerinin istatistiksel olarak karşılaştırılması
TCD sisteminin şematik olarak gösterilmesi

Results

TCD’den geçen sıvının gidiş hattından alınan ısı değeri 20 olguda ortalama 5.5°C ± 1.5°C bulundu.

TCD grubunda sağ ventrikül endokardial ısıları başlangıçta ortalama 20°C civarında iken 10’uncu dakikada düşerek 12.5°C ile 18.5°C arasında stabil seyretti. Buzlu serum fizyolojik uygulanan grupta sağ ventrikül endokardial ısıları başlangıçta 13.5°C ölçülürken özellikle ısınma peryodunda belirgin şekilde artarak 20°C üzerinde ölçüldü. Sol ventrikül ısıları TCD grubunda kardiopleji sonundan itibaren aort klempi açılan kadar 10°C 13°C arasında seyretti. Buzlu serum fizyolojik grubunda ise sol ventrikül subendokardial ısıları 13°C 24°C arasında ölçüldü. İstatistiksel değerlendirme "Mann Whitney U" testi ile yapıldı ve p < 0.05 anlamlı kabul edildi (Tablo 2).

İki yöntemle elde edilen endokardial ısı dereceleri istatistiksel olarak karşılaştırıldığında 5. dakikada sağ ventrikülün buzlu serum fizyolojikle daha çabuk soğuduğu, 10. dakikada ise ısı derecelerinin gruplar arasında anlamlı farklılık göstermediği izlenmektedir. 10. dakikadan sonraki bütün ısı değerleri hem sağ hem de sol ventrikül endokardında TCD grubunda anlamlı şekilde düşük bulunmuştur. Isı grafiklerinde görüldüğü gibi buzlu serum fizyolojik grubunda sağ ventrikül ısılarında belirgin ısı dalgalanmaları olmasına rağmen TCD grubunda düzgün ve 10. dakikadan sonra daha düşük ısı dereceleri elde edilmiştir. Sol ventrikülde ise tüm zaman dilimlerinde TCD grubunda daha düşük ve stabil ısı derecelerine ulaşılmıştır (Şekil 2,3).

Sağ ventrikül ortalama ısı değerlerinin TCD ve buzlu serum fizyolojikle

Sol ventrikül ortalama ısı değerlerinin TCD ve buzlu serum fizyolojikle karşılaştırılması

Discussion

Myokardial ısının düşmesi ile tolere edilebilir iskemi zamanının ireversibl ve belirgin myokard hasarı olmadan uzadığı şeklinde genel bir görüş vardır. Rosenfeldt'e göre donmadan sakınılması koşuluyla myokard ısısı düştüğü oranda daha iyi bir myokardial koruma sağlanır [6]. Janson ve ark. 1987 yılında yaptıkları bir çalışmada 1115°C' lik myokard ısısında, 610°C veya 1624°C' lerine göre daha yüksek ATP ve daha düşük laktat seviyeleri bulduklarını bildirdiler [7]. Swanson ise 4°C' lik myokardial ısının çok iyi tolere edildiğini fakat açık kalp ameliyatlarında bu ısı derecelerine ulaşmanın hem zor hem de çevre dokular İçin zararlı etkileri olduğunu, bu düşük ısı değerlerinin kardiak transplantasyonlar sırasında kullanılması gerektiğini bildirdi [8]. Bizim çalışmamızda, TCD uygulanan grubun sol ventrikül ısıları buzlu serum fizyolojik grubuna göre anlamlı şekilde düşük ve literatürde belirtilen 1015°C sınırları içinde bulundu (p < 0.05). TCD grubunda sol ventrikül ısılarının daha düşük elde edilmesinin sebebi ısı değiştirici yastıkçığın sol ventrikül ile doğrudan teması ve yalıtkan özelliği sayesinde perikardial ısı geçişini önlemesidir. Ekstrakorporeal dolaşımın başlamasından aortik kros klempin yerleştirilmesine kadar geçen sürede ulaşılan ortalama 32°C' lik sistemik ve miyokardial ısılardan sonra 4°C' lik kardioplejinin uygulanması ile ısı grafiklerinde görüldüğü gibi myokard ısılarının ilk 5. dakikada her iki grupta da çok belirgin bir şekilde düşmesi soğuk kardiyoplejinin myokardial hipotermideki önemini göstermektedir. Bu konuda yapılan araştırmalar soğuk kardiyopleji uygulanmaksızın sadece topikal soğutma yapılmasının epikard ve endokard arasında çok büyük ısı farkları oluşturduğunu göstermiştir [9, 10]. Biz çalışmamızda miyokardın hassas olduğu subendokardial bölgenin ısılarını ölçtük. Sağ ventrikül ısıları ise sola göre daha yüksek olmasına rağmen TCD grubunda yine de daha düşük bulundu. Sağ ventrikül ısı değerlerini 5. dakikada serum fizyolojik lehine daha düşük bulurken 10. dakikada anlamlı farklılık yoktu. TCD' nin sağ ventrikül korumasında yetersiz olduğu yönündeki yaygın kanının aksine sağ ventrikül ısılarında da özellikle 10. dakikadan sonra ideal dereceler elde edildi ve buzlu serum fizyolojik grubuna göre anlamlı şekilde düşük bulundu (p < 0.05). Bonchek ve arkadaşlarının yaptıkları bir araştırmada özellikle koroner bypass ameliyatlarında olmak üzere TCD kullandıkları hastalarda sağ ventrikülde yeterli myokardial soğuma elde edemediklerini bildirmişlerdir (11). Fisk ve Velardi yaptıkları çalışmalarda sağ ventrikülde hipotermi sağlamanın zor olduğunu ve yeterli korunamadığı durumlarda AV nodun etkilenmesiyle postoperatif aritmi ve sağ ventrikül fonksiyonlarında bozulma olduğunu bildirmişlerdir [10, 12]. Bonchek ve Daily, araştırmalarında TCD ile sağ ventrikülde ortalama 8°C civarında ısı elde etmişler, diğer araştırmalardaki yüksek ısı değerlerini TCD' nin hatalı kullanımına yorumlamışlardır [5,11].

Bizim elde ettiğimiz değerler, Daily ve Bonchek' in elde ettiği değerlerle uyumludur.

Birçok araştırmacı asıl sorunun özellikle aort klemp zamanı uzun olgularda myokardial hipoterminin istenilen şekilde sürdürülememesi olduğunu bildirmişlerdir. Ayrıca iskemik süreç boyunca myokardda homojen bir ısı dağılımı elde edilememesi de özellikle hipertrofik kalplerde çok önemlidir. Hipoterminin sürdürülmesi için genellikle uygulanan yöntemler soğuk kardiyoplejinin tekrarı ve ameliyat sahasını dolduran soğuk buzlu serumların büyük miktarlarda kullanılmasıdır, özellikle büyük kalplerde, kalp perikard boşluğu içinde arkaya, kolumna vertebralise doğru serbest ağırlığı ile oturacağından bu bölgeye sıvı girmesi zorlaşır. Kalp, posteriyorda temas ettiği bütün dokulardan ısı kazanır ve lokal bölgelerde istenilen soğuma devam ettirilemez. Bu da serbest soğuk sıvı kullanılan yöntemlerin olumsuz yönlerinden birisidir [13, 14]. Normalde total koroner kan akımının % 3' ünden az olan nonkoroner kollateral kan akımı ileri derecede hipertrofik kalplerde, şiddetli koroner stenozlu hastalarda, siyanotik konjenital kalp hastalıklarında ve perikarditli hastalarda belirgin bir şekilde artar. Bu durumda kalbin soğutulması zorlaşır ve yalıtım sağlanamadığında ısınma çabuk gerçekleşir. Bizim çalışmamızda, konjenital kalp hastalığı nedeniyle ameliyat edilen TCD grubundaki 5 ve buzlu serum fizyolojik grubundaki 3 hastada myokard ısıları TCD grubunda diğer gruba göre literatürle uyumlu olarak daha düşük bulunmuştur. Perikarditli olgularda ve operasyonlarda mevcut yapışıklıklar nedeniyle TCD' nin kullanımının zorluğundan bahsedilmiştir [15, 16]. biz heriki çalışma grubumuzda bu tür olguları almadık. Bugün TCD' nin koroner bypass ameliyatlarında kullanımı sınırlıdır. Distal anastomozlar sırasında kalp apeksinin kaldırılması myokardın TCD' ye değmesini engellemekte ve TCD' den beklenen fayda sağlanamamaktadır [17].

Yeniden ısınma (rewarming) sürecindeki myokard ısıları incelendiğinde, TCD grubunda aort klemp zamanının sonuna kadar özellikle sol ventrikülde ideal ısı değerlerinin korunduğu ve ısınmanın daha yavaş ve düzenli olduğu görülmektedir. Aort klemp zamanı uzun olgularda bu süreç çok önemlidir.

Topikal hipotermi amacıyla buzlu serum kullanımının myokard ve perikardda yaptığı hasar 1960' lı yıllardan beri araştırmaktadır. Speicher ve ark. yaptıkları deneysel ve klinik çalışmalarda 60 dakikanın üzerinde buzlu serumda bırakılan kalplerde ciddi myokardial hasar olduğunu bildirmişlerdir. Bu hasar subendokardial tabakaya kadar varabilen çeşitli derecelerde myokardial hasar, hatta nekroz ve fibroblastik proliferasyon bağlı perikardiyal konstriksiyondur. Speicher burada sürenin de üzerinde durmuş, 30 dakikanın üzerindeki sürelerin riskli, maksimal sürenin 60 dakika olabileceğini bildirmiştir [18].

Buzlu serum kullanımının bir diğer komplikasyonu frenik sinir paralizisidir. Wheeler buzlu serumla topikal soğurma yaptıkları hastalarda % 60 oranında frenik sinir paralizisine rastladıklarını, Benjamin ve ark. ise kalbin arkasına yalıtkan bir yastıkçık yerleştirerek bu oranı % 8' e düşürdüklerini bildirdiler [14, 19, 20]. TCD sistemindeki yastıkçıkta bulunan yalıtkan tabaka perikardium ve çevre dokuları oduğu gibi frenik siniri de korumaktadır. Buzlu serum kullanımında ise epikardial yüzeyin ve çevre dokuların gazlı bezlerle örtülerek buzla doğrudan temasın önlenmesi gereklidir [21]. Bizim çalışmamızda heriki grup hastada da frenik sinir paralizisi görülmedi. Çalışmamızda aşırı myokardial soğumanın getireceği olumsuzluklardan kaçınmak ve ameliyat sahasının mümkün olduğu kadar kuru kalmasını sağlamak için aort klemp zamanı boyunca ortalama 15' er dakikalık aralıklarla perikardiyal kaviteye buzlu serum uyguladık. Bu da myokardın istenilen seviyelerde soğumasını engelledi. TCD grubunda, özellikle kalp boşluklarının açık olduğu ameliyatlarda kuru ve temiz bir ameliyat sahası oluştu. Ayrıca perikard boşluğundaki sıvının intrakardiak aspiratörlere karışmasını önlemek için cerrahın dikkat göstermesi gerekmedi.

TCD açık kalp ameliyatlarının maliyetini artıran bir yöntemdir. Ancak gerçek maliyet yöntemlerin mortalite ve morbiditeye olan etkileriyle saptanabilir. Literatürde bu konuda yapılmış herhangi bir araştırmaya rastlamadık. Ülkemiz koşullarında maliyet de gözönünde tutularak yüksek riskli hastalarda kullanılabileceği kanaatindeyiz.

Sonuç olarak özellikle aort klemp süresi uzun olması beklenen yüksek riskli ve seçilmiş olgularda TCD kullanımının pratik olduğu, ideal myokard ısılarına ulaşmada ve bu ısıları sürdürmede buzlu serum fizyolojiğe göre daha emniyetle kullanılabilecek bir yöntem olduğu düşünülmektedir.

References

1) Brounwald E: Heart disease: textbook of cardiovasculer medicine. Fourth ed., Saunders Company, USA pp. 11751199,1992,

2) Shahian DM: Cuncepts and techniques of myocardial protection for adult open heart surgery. Surgical Clinics of North America. 65 (2): 323345,1985.

3) Rosenfeldt FL and Watson DA: Local cardiac hypothermia: Experimental comparison of Shurmvay's technique and perfusion cooling. Ann Thorac Surg, 27: 1723, 1979.

4) Rosenfeldt FL and Arnold M: Topical cardiac cooling by recirculation comparison of a closed system using a cooling pad with an öpen system using a topical spray. Ann Thorac Surg 34: 138145,1982.

5) Daily PO, Pfeffer TA, Wisniewski J B, Kinney TB, Steinke TA, Moores WY: Clinical comparisons of methods of myocardial protection. J Thorac Cardiovasc Surg 93: 324336, 1987.

6) Rosenfeldt FL: The relationship betvveen myocardial temperature and recovery af ter experimental cardioplegic arrest. J Thorac Cardiovasc Surg 84:656666,1982.

7) Kay PH: Techniquos in E0xtracorporeal Circulation. Third ed., ButterworthHienemann Company, USA, p. 89123,1992.

8) Swanson DK, Dufek JH, Kahn DR: Improved myocardial preservation at 4°C. Ann Thorac Surg 30: 519526, 1980.

9) Daggett WM, Jacocs MA, Coleman WS: Myocardial temperature mapping. J Thorac Cardiovasc Surg 82: 883888,1981.

10) Fisk RL, Ghasvvalla D, Guilbeau EJ: Asymetrical my(Kardial hypothermia during hypothermic cardioplegia Ann Thorac Surg 34: 318323,1982.

11) Bonchek LI and Olinger GN: Ann improved method of topical cardiac hypothermia. J Thorac Cardiovasc Surg 82: 878882, 1981.

12) Velardi AR, Widmer SJ, Cilley JH, Spence RK: Right ventricular myocardial protection through intracavitary cooling in cardiac operations. J Thorac Cardİovasc Surg 98:10771082,1989.

13) Olin CL and Huljebrant IE: Topical cooling of me heart. Scand J Thorac surg 41: 5558,1993.

14) Buckber GD: Myocardial temperature management during aortic damping for cardiac surgery. Protection, preoccupation and perspective. J Thorac Cardİovasc Sug 102: 895901,1991 Z Uzun ve ark.Topikal Myokardial Hipotermide Topikal Soğutma Cihazı (TCDJ) Kullanımının Veri

15) Maccherini M, Davoli G, Sani G, Rossi P, Giani S: Warm heart surgery eliminates diaphragmatic paralysis. J Card Surg 10 (3): 25761,1995.

16) Landymore RW, Tice D, Trehan N, Spencer F: Importance of topical hypothermia to ensure uniform myocardial cooling during coronary artery bypass. J Thorac Cardiovasc Surg 82: 832836,1981.

17) Ailen BS, Buckberg GD, Rosenkranz ER, Plested W: Topical cardiac hypothermia in patients with coronary disease. An unneccessary adjunct to cardioplegic protection an cause of pulrnonary morbidity .J Thorac Cardiovasc Surg 104 (3): 62631,1992.

18) SpeicherCE, Ferrigan L, Wolfson SK, Yalav EH: Cold injury of myocardium and pericardium in cardiac hypothermia. Surg Gyn Obst 659665, 1962.

19) Rousou JA, Parker T, Engelman RM, Breyer rH: Phrenic nerve paresis associated with the use of iced slush and the cooling jacket for topical hypothermia. J Thorac Cardiovasc Surg 89: 921925,1985.

20) Tewari P, Aggorvval SK: Combined leftsided recurrent laryngeal and phrenic nerve paralysis after coronary artery operation. Ann Thorac Surg 61 (6): 17212,1996.

21) MC Lean TR, Jones JW, Svensson LG, Beal AC: Selective topical cooling for myocardial protection. Cardiovasc Surg l (2): 17681,1993.