Abstract

Intraoperative myocardial protection is one of the most important factors which effects on operative morbidity and mortality in cardiac surgery. In this article, ischemic myocardial injury, and reperfusion damage were rewieved and recent methods of myocardial preservation were discussed.

İskemik Miyokard İnjurisi
İskemi, doku perfüzyonunun azalması sonucunda gelişen oksijen yoksunluğu olarak tanımlanabilir. Kalp normal fonksiyonunu sürdürebilmek için devamlı olarak oksijen teminine ihtiyaç duyar. Miyokard oksijen tüketiminin yaklaşık %80’i kontraksiyon sırasındaki elektromekanik iş için kullanılır [1]. Fibrilasyonda bulunan veya iskemide çalışan bir kalp, arresteki kalpten daha fazla enerjiye gereksinim gösterir. Miyokard oksijen ihtiyacının diğer belirleyicisi miyokardın duvar gerilimidir. Üçüncü faktör ise metabolizma hızın direkt olarak etkileyen miyokard ısısıdır [2]. Koroner arter kanının miyokarddan her geçişinde kalbe sunulan oksijenin %75’i harcanır. Buradan anlaşılacağı gibi kalp, oksijen sağlanmasında meydana gelecek kısıtlamalara karşı çok duyarlıdır. Miyokard oksijen sağlanmasına o kadar duyarlıdır ki; akut koroner oklüzyonunu takiben doku ve koroner sinüs oksijen içeriği hemen düşer. Damarlar içinde bulunan ve miyoglobine bağlı haldeki oksijen yalnız 2 ile 6 kalp vurumu için yeterli olabilir. İnsanlarda koroner oklüzyonundan sonraki 10’uncu vurumda kalbin kontraktil fonksiyonunda azalma oluşur [3]. Böylece miyokardın oksijen rezervi iskeminin başlangıcından itibaren birkaç saniye içinde tüketilir ve doku oksijen basıncının 5 mm Hg altına düşmesiyle oksidatif fosforilasyon, elektron transportu ve mitokondriyal ATP yapımı durur. Mitokondriyal aktivitenin azalması sonucu aerobik metabolizma yerine anaerobik glikolizis esas enerji kaynağı haline geçer. Glikolizis, glikolitik aramaddelerin birikmesi ve NADH’nın azalmasına yol açar. Glikolitik aktivitenin devamı için gereken NAD’yi oluşturmak için piruvat, lakat’a indirgenir. Böylece miyokard hücrelerinde laktik asit birikir ve dolaşıma geçer. Miyokardda laktik asit birikimi iki yan etkiye yol açar. Birincisi, glikolitik zincirin anahtar enzimlerinin inhibe olmasıdır. Bu durum, şiddetli bir iskemiden sonra birkaç dakika içerisinde anaerobik glikolizisin durmasına neden olur.
İkincisi,
şiddetli intrasellüler asidozisin meydana gelmesidir. Bu da kontraktil fonksiyonu, enzim transportunu ve hücre membranının bütünlüğünü bozar. Hücre membranının bütünlüğünün bozulması intrasellüler potasyumun kaybına ve sodyum, klor, kalsiyum ve suyun patolojik bir biçimde intrasellüler birikmesine yolaçar [4]. Anaerobik glikolizisin devamı için glikoz ve glikojen gibi substratlara ve uygun metabolik ortama (Ph) ihtiyaç vardır.
Reperfüzyon İnjurisi
Reperfüzyon hasarı geçici bir iskemi döneminden sonra reperfüzyon sırasında oluşan fonksiyonel, metabolik ve yapısal değişiklikleri kapsar. İskemi sırasında oluşan zararlı değişikliklerin reperfüzyonla daha şiddetli ve belirgin hale gelmesi ile kendini gösteren bu tablo, hücre içinde kalsiyum birikmesi, irreversibl hasar görmüş miyositlerin nekrozunun hızlanması, miyokardial ödemin artışı ve ventrikül kompliansında azalma, intramiyokardiyal kanama, no-reflow fenomeni, aritmiler, sitotoksik oksijen serbest radikallerinin oluşumu ve kan akımı ve oksijen içeriği normale döndüğü zaman oksijeni kullanamama ile karakterizedir[2,5].
Kalsiyum içermeyen bir perfüzat ile kalbin kısa süreyle perfüze edilmesinden sonra, kalsiyum içeren bir perfüzyon uygulandığında, bu durum yaygın doku yıkımı, enzim açığa çıkması, kontraktür gelişimi ve yüksek enerjili fosfat depolarında önemli düşüşe neden olmaktadır. Bu tablo Zimmerman ve ark. tarafından “kalsiyum paradoksu” olarak tanımlanmıştır[6]. Reperfüzyon sırasında kalsiyum aşırı biçimde hücre içine girmekte ve intrasellüler sıvı dengesini düzenleyen mekanizmalar bozulmaktadır. Kalsiyumun hücre içine geçişi serbest radikallerin oluşumunu tetikleyebilir, sarkolemmaya hasar veren fosfolipazlar aktive olabilir ve mitokondrilerde hasar oluşabilir. Hipoksik veya anoksik durumdaki miyokarda yeniden oksijen sağlanması, kardiyak enzimlerin aşırı biçimde serbestlenmesine yol açmakta ve kontraktüre neden olabilmektedir [7]. Oksijen paradokusu denilen bu durum birçok yönüyle kalsiyum paradoksuna benzemektedir [7]. Miyokarda yeniden oksijen sağlanmasıyla elektron transport zincirlerinin tekrar enerji kazanması, sitoplazmik kalsiyumun mitokondriler tarafından kontrolsüz bir şekilde tutulmasına yol açmaktadır. Sitoplazmik kalsiyumun azalmasıyla reperfüzyon sırasında, kalsiyum, pasif difüzyon ile hücre içine geçer. Reperfüzat içindeki kalsiyum konsantrasyonunun düşürülmesi kalbin mekanik fonksiyonlarında belirgin düzelme yaratır [8]. İskemik miyokardiyumun reperfüzyonu reaktif oksijen metabolitlerinin oluşumuna yol açmaktadır [9]. Bu metabolitler, (superoksid anyon (O2-), hidroksil radikal (OH) ve hidrojen peroksit (H2O2)) reperfüzyon injurisinin önemli nedenlerinden biri olarak görülmektedir. Serbest radikaller açık bağları nedeniyle kimyasal olarak reaktif olduklarından sitotoksik etkilidirler. Bu maddeler poloansatüre yağ asitleriyle reaksiyona girerek hücresel hasara neden olurlar. Bu reaksiyon sonucunda lipid peroksit ve hidroksiperoksit oluşmaktadır [10]. Ayrıca enzimatik proteinleri denatüre ederek etkili oldukları düşünülmektedir [10].
İskemiden kaynaklanan biokimyasal anormalliklerin hangi mekanizmalarla kontraktil fonk-siyonun kaybına yol açtığı kesin olarak bilinmemektedir. Sarkoplazmik retikulum tarafından serbestlenen kalsiyumun azalması, kontraktil alanlara ulaşan kalsiyum düzeyinin düşmesi, int-rasellüler hidrojen birikmesi ve bunun kalsiyum ve kontraktil proteinler arasındaki etkileşimde oynadığı rolün, kontraksiyon anormalliklerine neden olduğu sanılmaktadır [5].
İskeminin oluşturduğu mekanik etkiler konusunda yapılan çalışmalarda, miyokard kan akımının %10-20 kadar azalmasının miyokard segment kısalmasında yaklaşık olarak aynı derecede bir azalmaya yaklaşık olarak aynı derecede bir azalmaya yol açtığı gösterilmiştir. Kan akımında %80 azalma akinezi ile sonuçlanmakta, %95 azalma ise diskineziye neden olmaktadır [11]. Sol ventrikülün %20-25’inde kontraksiyon bozulduğunda, sol ventrikül yetersizliğinin hemodinamik bulguları ortaya çıkar. Fonksiyonel miyokardın %40 veya daha fazlasının kaybı şiddetli pompa yetersizliğine yol açar. Eğer bu kayıp akut olarak oluşmuşsa genellikle kardiyojenik şok gelişir ve ölümcül olabilir [12]. Miyokard iskemisi kalbin sadece sistolik fonksiyonlarını değil, aynı zamanda sol ventrikülün diastolik basınç-hacim ilişkilerini de etkilemektedir. İskemi sonucunda ventriküllerin genişleme kapasitesinde azalma, ventrikül duvarında incelme ve izovolümetrik relaksasyon zamanında uzama görülür [13].
Sol ventrikülün subendokardiyal bölgesi, intramiyokardiyal damarların sistol sırasında sıkışarak daralması yüzünden yalnız diastolde beslenebildiği için iskemiye en duyarlı bölgedir [2]. Oksijen gereksiniminde artış olunca, normal kalplerde koroner arterlerin genişlemesi ile kan akımı yükselebilir (otoregülasyon). Ventriküler hipertrofi veya koroner arter hastalığı bulunması halinde, subendokardiyal damarların genişleme ve kan akımını ayarlayabilme kapasitesinde azalma sözkonusudur [2].
Klinik uygulamalarda yer almakta olan yöntemler, elektrokarndiyografi, spesifik serum miyokard enzimleri, Swan-Ganz kateterleri ile yapılan hemodinamik ölçümler ve radyonüklid olarak ejeksiyon fraksiyon oranı ve sol vnetrikül bölgesel duvar hareketlerinin değerlendirilmesi, küçük derecelerdeki perioperatif miyokard disfonksiyonunun ayırdedilmesine çok defa imkan vermemektedir. İntramiyokardiyal PH monitazirasyonu, biyopsi ile miyokard ultrastrüktürünün ve yüksek enerjili fosfat düzeylerindeki değişikliklerin incelenmesi daha duyarlı yöntemlerdir [14].
Miyokard Korunması
Açık kalp cerrahisinin başladığı ilk yıllardan beri, morbidite ve mortalitenin büyük oranda postoperatif kardiyak pompa yetersizliği ile ilgili olduğu dikkati çekmiştir. Özellikle 1970’li yıllardan itibaren yaygınlaşan koroner arter cerrahisi döneminde, postoperatif kardiyak pompa yetersizliğinin en önemli nedeninin iskemik kardiyak arrest ve reperfüzyon sırasında oluşan miyokardiyal injuri olduğu iyice anlaşılmıştır [15].
Geçmişte bir çok cerrah, kalbi oksijeniz bırakmadan hareketsiz bir ameliyat sahası elde etmek için "Devamlı koroner perfüzyonu ile ventriküler fibrilasyon” tekniğini kullanmıştır. Ancak bu yöntemle ECC sırasında koroner kan akımı daha çok subepikardiyal bölgeye yönelmekte ve subendokardiyal hasar gelişmektedir [2]. Normal sol ventriküle sahip bir kalp boş olarak çalışırken nispeten düşük bir kan akımına ihtiyaç duyar. Normal bir kalp fibrilasyonda iken, normotermik fibrilasyon ile yükselen oksijen gereksinimini karşılamak üzere, sol ventrikülün daha iç tabakalarına giden kan miktarında belirgin artış olmaktadır. Kalp cerrahisinde, normal ventriküllere sahip hastalar ile daha seyrek karşılaşılmaktadır. Hipertrofik sol ventrikül boş çalışırken, normal sol ventriküle oranla daha fazla oksijen ve kan akımına ihtiyaç duyar [16]. Fibrilasyondaki hipertrofik ventrikülde, yüksek enerji ihtiyaçlarını karşılamak için subenkardiyal kan akımını ayarlayan otoregulasyon yetersiz kalmakta ve bu iskemiye neden olmaktadır. Bir saat boyunca elektriksel olarak fibrilasyonda tutulan kalpler aynı süre “İskemik arrest ve topikal hipotermi” uygulanmış kalplerle aynı derecede iskemik hasar gösterir [2]. Bu çalışmaların sonucunda, hem ventriküler fibrilasyon yöntemi, hem de topikal hipotermiyle beraber uygulanan iskemik arrest yönteminin belli ölçüde subendokardiyal hasar oluşturduğu ve sonuçta kalp fonksiyonlarında depresyon yaratarak açık kalp cerrahisinde klinik yönden yeterli olmadığı sonucuna varılmıştır [2]. Bu nedenle miyokard korunması kalp cerrahisinin en önemli konularından biri haline gelmiş ve bu konuda sayısız araştırmalar yapılmıştır. Halen ideal miyokard korunmasına yönelik arayışlar sürmektedir. Günümüzde yaygın olarak uygulanmakta olan miyokardiyal koruma çabaları,
a) Genel hipotermi ve topikal miyokardiyal soğutma,
b) Kardiyopleji,
c) Reperfüzyon injurisini önlemeye yönelik çabalar,
olarak özetlenebilir.
Genel olarak hücre metabolizmasını yavaşlatarak oksijen gereksinimini azaltmak düşünce-sinden hareketle topikal miyokardiyal soğutmayı da içeren hipotermi uygulaması çok yakın zamanlara kadar miyokard korunmasının esasını teşkil etmiştir. Değişik ısılardaki miyokardın oksijen ihtiyacı şekil 1’de görülmektedir. Hipo termi son yıllarda ortaya çıkan normotermik aer-obik arrest yöntemi dışında bütün tekniklerde kombine olarak kullanılmaktadır. Aort klempi konduktan sonra iskemik arrest sırasında kalbin hemen durdurulmasını sağlamak ve bu arada gereksiz elektromekanik iş için enerji harcanmasını önlemek amacıyla kardiyopleji uygulaması geliştirilmiştir. Daha sonraları en düşük ısılarda bile hücresel metabolik faaliyetin devam etmekte olduğu ve bunun için çok az miktarda da olsa oksijene gereksinim duyulması gerçeği “Oksijene kardiyopleji” uygulamasına temel teşkil etmiştir [17]. Önceleri “oksijene kristalloid kardiyopleji” şeklinde olan bu uygulama, hemoglobinin oksijen transportundaki üstünlüğü ve kanın diğer özellikleri nedeniyle “oksijene kan kardiyoplejisi” uygulanmasına dönüşmüştür [18]. Ayrıca reperfüzyon injurisinden korunma çabaları son yıllarda miyokard korunmasında en önem verilen konu haline gelmiştir. Bu amaçla geliştirilen terminal sıcak kan kardiyoplejisi [2] ve antegrad/retrograd devamlı sıcak kan kardiyopleji teknikleri yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır [19,20]. Aşağıda, günümüzde miyokard korunmasında çok önemli yeri olduğuna inandığımız, kardiyopleji ve özellikle kan kardiyoplejisinin değişik uygulama metodları gözden geçirilmiştir.
Kardiyopleji
Elektif ve kimyasal olarak kardiyak arrest sağlama tekniği olan kardiyopleji, ilk olarak 1955 yılında Melrose tarafından kalp cerrahisinde uygulanmıştır [21]. Hareketsiz ve kansız bir ortam sağlayarak ameliyat koşullarını düzelttiği için kalp cerrahları tarafından yaygın olarak kabul gören bu teknik, yüksek konsantrasyondaki potasyum sitrata bağlı olarak gelişen miyokard hasarının anlaşılmasından sonra terkedilmiştir. Bretschneider ve Kirsch, on yıl kadar sonra daha az toksik kardiyoplejinin Avrupa’da yeniden klinik uygulamaya girmesini sağlamışlardır. Kardiyopleji 1973 yılına kadar ABD’de yeniden kabul edilmedi. 1973 yılında Hultgren ve ark. çeşitli kalp ameliyatları geçiren normal koroner arterlere sahip hastalarda %7 oranında akut transmural miyokard infarktüsü gözlendiğini bildirmişler ve “Kalp cerrahisi sırasında, kalbin daha iyi yöntemlerle korunmasına kesinlikle acil ihtiyaç vardır” görüşünü dile getirmişlerdir [22].
Kimyasal kardiyoplejinin amaçları kalbi emniyetle durdurmak, devam eden enerji üretimi için uygun ortam yaratmak ve iskeminin zararlı etkilerine karşı koymaktır. Kardiyoplejik solüsyonda bulunması gereken özellikler genel olarak şöyle özetlenebilir:
-Hızlı arrest sağlamak: İskemik dönemde elektromekanik işi bir an önce ortadan kaldırarak enerji ihtiyacını düşürmeyi amaçlar. Bu özellikle oksijenlenmemiş kardiyopleji solüsyonları için geçerlidir. Oksijenlenmiş kardiyopleji solüsyonları ile indüksiyon yapıldığında yüksek enerjili fosfat depoları daha zenginleşebilir [23] ve asistolide gecikme problemi oluşabilir. Arrest, potasyum (20-30mEq/lt), magnesyum, procain ve bazı hipokalsemik solüsyonlar ile elde edilebilir.
-Soğuk: Kardiyopleji solüsyonunun soğuk olarak (0-4°C) perfüzyonu, soğuk kardiyopleji uygulamalarının en önemli özelliğidir.
-Substrat: Aort klempi konduktan sonra anaerobik ve aerobik enerji üretini devam ettirmek için substrat sağlanmalıdır. Bu maddeler oksijen, glikoz, glutamat ve aspartat olabilir(2).
-PH: Hipoksi sırasında metabolizmayı istenilen düzeyde devam ettirebilmek ve oluşan asidozu nötralize etmek amacı ile kardiyoplejik solüsyonun PH’sı yüksek tutulmalıdır. Bu nedenle bütün kardiyopleji solüsyonlarında PH tamponlayıcı bir maddenin bulunması gereklidir. Bu amaçla Tris (hydroxymethyl) aminoethane (THAM), bikarbonat veya fosfat kullanılabilir.
-Membran stabilizasyonu: Kalsiyum içermeyen kardiyopleji solüsyonları sarkolemmal membrana hasar verebileceğinden kalsiyum ilave edilmesi gereklidir [24]. Kalsiyum antagonistleri kalsiyumun hücre içine girişini bloke ederek yararlı olabilir [25]. Steroidlerin ve procain’in rolü ve membran stabilizasyonunu nasıl etkilediği bir çok çalışmalara rağmen kesinleşmiş değildir [26]. Oksijen radikal temizleyicileri (sulfuroxid dismutase, catalase, allopurinol, coenzyme Q10) sito-toksik oksijen metabolitelerini etkisiz hale getirirler(26).
-Ozmolarite: Miyokard ödemi iskemik hasara daima eşlik ettiğinden, solüsyonun ozmolari-tesinin yüksek olması (350-370 mosm) iyatrojenik olarak ödemin artışına neden olmamak için dikkat edilmesi gereken bir noktadır [27].
Kan Kardiyoplejisinin Özellikleri
Oksijen kan, florokarbonlar, hemoglobin solüsyonları ve kristaloid içinde çözünmüş olarak temin edilebilir. Kanın fizyolojik bir oksijen kaynağı olarak ECC sisteminde zaten bulunması ve çok miktarda kardiyopleji gerektiğinde sistemik hemodilüsyon oluşturmaması önemli tercih nedenleridir. Kan kardiyoplejisi kullanıldığında, hipotermi etkisiyle oksihemiglobin dissosiyasyon eğrisinde sola sonucu doku oksijen alımında azalma olması, 15°C’den düşük ısılarda kanın balçıklaşma ihtimali, koroner lezyonlarının ötesine kristaloid solüsyonlarının daha iyi dağılım göstereceği düşüncesi ve kan kardiyoplejisi için daha karışık sistemlere ihtiyaç duyulduğu görüşleri yapılan çalışmalarla geçersiz kılınmıştır [2]. Aynı miktarlarda kan ve kristalloid solüsyonlarının infüzyonunda sonra kan kardiyoplejisiyle daha yüksek aort kökü basıncı oluştuğu ve obstrüksiyonlu koroner arterlerde lezyonun ötesine daha iyi dağıldığı ve böylece daha iyi miyokard soğuması elde edildiği bildirilmektedir. Bu bulgular düşük viskoziteli kristalloid solüsyonların obstrükte damarlardan ziyade normal koroner arterlere dağıldığını göstermektedir [28].
Oksijen taşıma kapasitesi kan kardiyoplejisinin yararlarından birisidir. Soğuk kristalloid kardiyopleji solüsyonları hipotermi ve arrest durumundaki kalbin ihtiyacı olan düşük miktardaki oksijeni temin edebilirler. Ancak oksijen ihtiyacı ve tutulumu bazal seviyenin belirgin olarak üzerine çıkmış durumdaki hasar görmüş kalplerde hücresel onarım için gereken daha yüksek metabolizmayı karşılamaya yetecek miktarda oksijen sağlayamaz [29]. Oksijenlenmiş kan kardiyoplejisiyle sıcak indüksiyon ve reperfüzyon sırasında kalp oksijenasyonu devam ettiği için iskemik sürede uzama oluşmamaktadır.
Kanın protein içeriği doğal kardiyopleji solüsyonunun onkotik basıncını sağlar. Böylece kristaloid kardiyopleji ile meydana gelecek iyatrojenik sistemik hemodilüsyonun neden olduğu interstisiyel sıvı artışını sınırlarken miyokardiyal ödemi de azaltır [30]. Kan proteinlerinin, özellikle histidinimidazol gruplarının tamponlama kapasiteleri ilave bir avantaj teşkil etmektedir [31]. Oksijenlenmiş kristalloid kardiyoplejiye kıyasla kan kardiyoplejisiin papiller adale perfüzyonunu daha iyi sağlaması, koroner vasküler direnç ve ödem oluşumunda azalmaya yol açması eritrositlerin mikrosirkülasyon üzerindeki yararlı reolojik etkilerine atfedilmektedir. Eritrositler aynı zamanda bol miktarda superoxide dismutase, catalase, glutathione gibi endojen serbest oksijen radikal temizleyicileri içerirler [32]. Bu da reperfüzyon hasarının daha az olmasını sağlar.
Kardiyoplejinin Uygulanışı
Ameliyat sırasında kardiyopleji uygulama stratejisi üç bölümde ele alınabilir:
1) Indüksiyon
2) Kardiyoplejinin idamesi ve dağılımı
3) Reperfüzyon
1) Indüksiyon
Soğuk veya sıcak şekilde yapılabilir. Normal veya normale yakın enerji rezervi olan kalplerde soğuk indüksiyon yeterli olabilmektedir. Soğuk indüksiyon hızlı olarak kalbi durdurmak, oksijen ihityacını azaltmak için hipotermi oluşturmak, iskemik hasardan korunmak amacıyla kardiyopleji dozları arasındaki süre boyunca anaerobik enerji üretimini devam ettirmeyi sağlayacak uygun ortamı yaratmak amacını taşır. 4-8°C ısıda olması ve 20-25 mEq/lt potasyum içermesi hızlı arrest sağlaması için yeterlidir. Verilecek kardiyopleji miktarı kalp kasının kitlesine bağlı olarak toplam 750-1500 ml arasında değişebilir. Kardiyopleji infüzyon basıncının 80 mmHg’den yüksek olması miyokard ödemini arttırabilir. Hipoterminin Na-K pompasının etkinliğini azaltarak intrasellüler sıvı dengesini bozması ödemi şiddetlendirir[2].
Kardiyojenik şok, akut miyokard infarktüsü, ECC öncesi hemodinamisi bozulan iskemik kalpler veya ileri derecede sol veya sağ ventrikül hipertrofisi veya disfonkisyonu gösteren hastalarda miyokard koruması daha güç bir problem teşkil etmektedir. Böyle kalpler enerji rezervleri ve glikojen seviyelerinin yetersiz olması nedeniyle iskemiyi daha az tolere eder ve kan akımı kesilince hücresel metabolizmayı devam ettiremeyip reperfüzyon sırasında da oksijeni etkili biçimde kullanamaz [33]. Oksijenlenmiş kardiyoplejik solüsyonlar indüksiyon sırasında daha fazla enerji kaybını sonra da reperfüzyon hasarını önleyebilmekte[34] ve sıcak olarak verildikleri taktirde metabolik yönden daha yararlı olmaktadır [35]. Enerjisini tüketmiş olan bu kalplerde indüksiyon dönemi bir bakıma reperfüzyonun ilk fazını oluşturmaktadır. Beş dakika sürecek sıcak oksijenlenmiş kardiyopleji infüzyonu böyle kalplerde bir çeşit aktif resussitasyon yöntemi olarak kullanılabilir [33]. Normotermi ile hücresel onarım mekanizmaları daha iyi çalışırken Krebs çemberinin aminoasit prekürsörleri (aspartat, glutamat) ile solüsyonun zenginleştirilmesi oksijen kullanım kapasitesini arttırır [2]. Soğuk kardiyoplejik indüksiyona zıt olarak normotermik indüksiyon sırasında kardiyoplejinin veriliş süresi, verilen miktardan daha önemlidir.
2) Kardiyoplejinin idamesi ve dağılımı
Bütün kalpler perikardiyal bağlantılar aracılığıyla, değişen miktarlarda nonkoroner kollateral kan akımı alır. Miyokardın yeniden ısınmasında rol oynayan nonkoroner kollateral kan akımını kontrol etmek için sistemik perfüzyon basıncını azaltmak, sistemik kan akımını düşürmek veya daha derin hipotermi sağlamak gerekir. Sistemik ısı 25-30°C civarında tutulduğunda kardiyopleji yıkanmış olsa da ventriküler aktivite genellikle başlamamaktadır. Kardiyoplejinin yaklaşık 20 dakikada bir verilmesi nonkoroner kollateral akımın etkisini ortadan kaldırır. Elektromekanik aktivite başlamamış bile olsa kardiyopleji dozunun peryodik olarak tekrarlanması gereklidir [36]. Peryodik olarak kardiyopleji verilmesi, arrestin devamını sağlar, arzulanan hipotermi derecesini temin eder, asidozu giderir, anaerobik metabolizmanın devamını sağlar, arzulanan hipotermi derecesini temin eder, asidozu giderir, anaerobik metabolizmanın devamını engelleyen asit metabolitleri uzaklaştırır, oksijenlenmiş kardiyopleji veriliyorsa yüksek enerjili fosfatların oluşumunu artırır[34], iskemi sırasında tüketilen substratları yerine koyar [37] ve hiperosmolaritesi ile ödemi azaltır. İndüksiyon sağlandıktan sonra, kardiyopleji solüsyonunda daha düşük (8-10 mEq/lt) potasyum bulunması yeterli olup sistemik hiperpotasemi riskini de azaltır. Oksijenlenmiş kardiyopleji solüsyonlarının 200-250 ml/dk şeklinde 2 dakika süreyle uygulanması yeterlidir.
Kardiyopleji solüsyonunun iyi bir şekilde dağılımının sağlanması özellikle koroner hastalarında çok önem taşır. Bunun için, proksimali tamamen tıkalı büyük koroner arterlere önce bypas yapılması ve her distal anastomozdan sonra greftlerden kardiyopleji solüsyonu perfüze edilmesi, proksimal anastomozların aort klempi konulmadan önce yapılması ve retrograd koroner sinüs içerisinden kardiyopleji solüsyonu verilmesi yöntemleri uygulanabilmektedir.
Sağ kalbin izolasyonu ve sağ atrium içerisine kardiyopleji verilmesi yöntemi ilk olarak Fabiani ve Carpentier tarafından uygulanmıştır [38]. Sağ atriotomi ve direkt koroner sinüs kanülasyonunu ise ilk olarak Menache 1982 yılında tatbik etmiştir [39]. 1990 yılında Drinkwater ve ark. infüzyon sırasında düşük basınçla balonu şişen bir korener sinüs kateterinin kullanımını bildirmişlerdir [40]. Retrograd kardiyoplejinin sağladığı avantajlar şunlardır:
1) Diffüz koroner arter hastalığında kardiyopleji sülüsyonunun dağılımının daha iyi olmasını sağlar [41].
2) Aort kapağı hastalığında geç dönemde ostial stenoz nedeni olabilen direkt ostial kanü-losyonu gereksiz kılar.
3) Kapak replasmanı gerektirmeyen aort yetersizliği vakalarında aortotomi ve direkt ostial kanülasyon ihtiyacını kaldırır.
4) İnternal mammarya arter greftleri kullanılan hastalarda bu bölgeye antegrad yolla yeterli kardiyopleji solüsyonu verilemediğinden iyi korunamaz. Retrograd kardiyoplejinin dezavantajları ise barotravma ve koroner sinüs rüptürü olasılığı, basıncın 50 mmHg değerini aşması halinde miyokardiyal ödem ve kanama oluşabilmesidir [42].
Antegrad ve retrograd kardiyoplejinin birlikte uygulanmasının daha iyi miyokard koruması sağladığına dair bir çok çalışma mevcuttur [42,43]. Buckberg’in uygulanmakta olduğu kan kardiyoplejisi protokolünde sıcak indüksiyon, sonra multidoz soğuk kardiyoplejinin yarısı antegrad yarısı ise retrograd yolla verilmektedir [2].
3) Reperfüzyon
Terminal sıcak kan kardiyoplejisi: Postiskemik reperfüzyon hasarından kaçınmak veya etkisini azaltmak için, aort klempi açılmadan önce 15-20 mEq/lt K+ içeren sıcak (37°C) oksijenlenmiş kan kardiyoplejisinin yaklaşık 3-5 dakika süreyle verilmesi önerilmektedir [2]. Reperfüzyon ödemini azaltmak için hipertonik özellikte olan bu solüsyonun infüzyon basıncı 50 mmHg altında olmalıdır. Doku asidozunu gidermek, metabolik ve enzimatik fonksiyonları düzeltmek için solüs-yonun alkali özellikte olması önerilmektedir. Ayrıca substrat (glutamat, aspartat) ilavesiyle aer obik enerji üretimi optimal hale getirilebilir. Elektromekanik işin kalktığı bu dönemde, aerobik metabolizmanın başlatılmasıyla üretilen enerji, hücresel onarım işlevlerinde kullanılır.
Sekonder kardiyopleji: ECC’den çıkıldıktan sonra kalp fonksiyonlarının bozulması halinde birçok cerrah geçici olarak yeniden pompaya girmeyi belli bir süre sonra tekrar çıkmayı dener. Bu gibi durumlarda her zaman yeterli hemodinamik düzelme görülememektedir. Buckberg, böyle durumlarda aortaya klemp koyup 5 dakika süreyle oksijenlenmiş sıcak kan kardiyoplejisi vererek arrest sağlanmasıyla oksidatif metabolizmanın normale dönebileceğini ve kalp fonksiyonlarının normale yakın düzelebileceğini bildirmektedir [2]. Sekonder kardiyoplejinin tedaviye direnç gösteren ventriküler aritmilerde de yararı gösterilmiştir [44].
Devamlı Oksijenlenmiş Sıcak Kan Kardiyoplejisi (DOSKK)
Son yıllarda normotermik kardiyopulmoner bypass ile birlikte antegrad ve/veya retrograd yöntemle DOSKK uygulanması heyecan verici bir gelişme olarak ele alınabilir. Bu yöntemle mükemmel sonuçlar elde edilmesiyle hipoterminin kalp cerrahisindeki yerinin gözden geçirilmesi gündeme gelmiştir. Hipoterminin bilinen yararlarının yanısıra, enzim fonksiyonları, membran stabilitesi, kalsiyum sekestrasyonu, glikoz kullanımı, ATP yapımı ve kulanımı, dokuların oksijeni alabilmesi, osmotik homeostaz ve PH yönünden olumsuz etkileri sözkonusudur [19]. Ayrıca iskemik arrest içeren çoğu hipotermik yöntemlerde prosedür tamamlandıktan sonra reperfüzyon sağlanması gerekir ki, bunun sonucunda da reperfüzyon tamamlandıktan sonra reperfüzyon sağlanması gerekir ki, bunun sonucunda da reperfüzyon hasarı kaçınılmaz olmaktadır. Kan kardiyoplejisinin dokulara oksijen transfer yeteneği, PH düzenleyici etkisi ve miyokard hücreleri için uygun osmotik ortam yaratması şeklindeki yararlı özellikleri normotermide optimal olup, kan ısısının düşmesiyle azalır veya kaybolur. Hearse ve ark. farelerde yaptıkları çalışmada normotermik kardiyoplejik solüsyonun devamlı infüzyonu ile elektromekanik arrest sağlanmasının test edilen diğer bütün miyokard koruması yöntemlerine üstün olduğunu bildirmişlerdir. Bu yöntemle miyokard fonksiyonlarının arrest öncesi kontrol değerlerine göre %115 oranında düzeldiği ve miyokard kreatinin fosfat seviyesinin kontrol değerlerinin %170’ine kadar çıktığı gösterilmiştir [45]. Normotermik kardiyopulmoner bypass ve DOSKK yöntemiyle aerobik arrest sağlanmaktadır. Bu şekilde iskemi peryodu ortadan kaldırılmakta, hipoterminin olumsuz etkileri görülmekte ve reperfüzyon hasarının oluşması önlenmektedir [19]. Lichtenstein ve ark. aort klemp zamanı ortalama 204 dk. olan 22 hastada yaptıkları araştırmada bu yöntemi güvenli ve etkili bulduklarını açıklamışlardır [46]. DOSKK yöntemiyle, altı saat ile bir hafta arasında yeni akut miyokard infarktüsü geçirmiş hastalarda devamlı oksijenlenmiş soğuk kan kardiyoplejisi yöntemine göre daha düşük mortalite ve perioperatif miyokard infarktüsü bildirilmiştir [47]. DOSKK antegrad yolla uygulandığında ame-liyat sırasında kalbin pozisyonuna bağlı olarak aort kapağı kompetansı bozulabileceğinden devamlı verilemez. Normotermide kardiyopleji perfüzyonun ne kadar süre güvenle durdurulabileceği bilinmemektedir. Retrograd olarak DOSKK uygulanmasıyla bu sorun ortadan kalkmakta ve retrograd kardiyopleji yönteminin diğer avantajlarından da yararlanmak mümkün olmaktadır.
İnfantlarda Miyokard Koruması Yenidoğan miyokardiyumu, yapısal olarak daha fazla su ve nonkontraktil proteinler ve daha az kollajen içerir. Yenidoğan miyositleri tek nükleuslu, iyi gelişmemiş intercalated disklere sahip, daha fazla mitotik aktivite gösteren, daha zengin glikojen depoları içeren, daha az olgun mitokondrileri ve daha az miyofibrilleri olan hücrelerdir. Yenidoğan miyokardiyumu daha az ventriküler kompliansa ve daha sınırlı preload kapasitesine sahip olup izometrik kasılma gücü de daha azdır. Yenidoğan kalplerinde inotropik rezervin daha az olduğu gösterilmiştir. Ancak hipoksi ve iskemiden sonra neonatal kalplerin daha iyi komplians gösterdiği ve düzeldiği bildirilmektedir. Yenidoğanlarda hipotermik iskemi döneminden sonra kalp debisi, kalp hızı, ve stroke work belirgin olarak daha iyi bulunmuştur [48]. Neonatal kalplerin iskemiye daha iyi tolerans göstermesinin nedeni olarak glikojen depolarının daha zengin oluşu ve anaerobik yolla ATP üretiminin daha fazla olması düşünülmektedir. Yendoğan miyokardiyumu kalsiyum düzeyine daha bağımlı olarak çalışmakta ve bu nedenle kalsiyum kanal blokajı yapan ilaçlar erişkinlere göre daha fazla depresyon yaratmaktadır [48].
Yenidoğan insan kalbinde iskemiye karşı metabolik ve fonksiyonel toleransın daha iyi olduğu klinik olarak gözlenmemiştir. İnsanlarda yapılan çalışmalarda, benzer tekniklerle iskemik arrest uygulanmasından sonra daha düşük ATP ve daha yüksek laktat düzeyleri, histolojik olarak miyofibriler aparatın ve kontraksiyon bantlarının yıkılması ve kalsiyum çökmesi bulguları saptanmıştır. Ayrıca erişkinlere göre albümin kapillerden 3-4 kez fazla ekstravaze olmaktadır. Konjenital kalp hastalıklarının yarattığı hemodinamik ve metabolik bozukluklar miyokardiyal hasar oluşumunu daha da artırabilir. Sınırlı rezerve sahip böyle kalplerin kardiyopulmoner bypass ve arrest altında yapılan cerrahi prosedürlere cevabı belirgin biçimde bozulabilmektedir [48].
Yenidoğanlarda hipokalsemik kardiyoplejik solüsyonlardan kaçınılması önerilmektedir [48]. Kan kardiyoplejisi bilinen avantajları nedeniyle pediyatrik miyokardiyum için daha uygun olabilir [48]. Bebeklerde, sıcak indüksiyon [49] ve terminal sıcak kan kardiyoplejisinin [48] daha iyi miyokard koruması sağladığı gösterilmiştir. Multidoz kristaloid kardiyoplejinin derin hipotermi altında bebek kalplerinde miyokardiyal kontraktüre yol açtığını gösteren çalışmalar mevcuttur [49-50].

References

1) Bernard WF, Schwartz HF, Malick NP: Sclectivc hypothermic cardiac arrest in normothermic animals. Ann Surg 1961; 153:451

2) Buckberg GD: Myocardial protcction dvıring adult cardiac opcrations. Glenn's thoracic and cardiovascular surgery. 5th cd. editör, Arthur E. Baue. Prcntise Hail. 1991,1417-1441.

3) Brover RW, Meij S, Scrruys PW: A model of asynchronous Icft ventricular rclaxation predictîng thc bi-expcrimental pressure decay. Cardia- vasc Res 1983; 17:482.

4) Katz A M, Reutcr H: Cellular calcium and cardi- ac celi death. Am J Cardiol 1979; 44:188. <5> Patel B, Seroudi OM, Bolli R: Pathogenesis of is- chomic myocardial injury and methods for myo- cardial protection. The selence and practice of pediatric cardiology. Ed, Gerson A, Brickcr TS, McNamara DG. Lca & Febiger, Philadelphia / London. 1990; 226-279.

6) Zimmerman A, et al: Morphological changes of heart muscle caused by successive perfusion with calcium-frec and calcium-containing solu- tions (calcium paradox). Cardiovasc res 1967; 1:201.

7) Hearse DJ: Reperfusion of the ischemic myo- cardium. J Mol Celi Cardiol 1977; 9:605.

8) Shine Ki- Douglas AM: Low calcium reperfu- sion of ischemic myocardîum. J Mol Celi Cardi- oul 1983; 15:251.

9) VYerns SW, Shoa MJ, Lucchesi BR: Froc radi- cals and myocardial injury: Pharmacologic im- plications. Circulation 1986; 74:1.

10) Thompson JA, Hess ML: The oxygen frce radi- cal system: A fundamental mechanism on the production of myocardial nccrosis. Prog Cardio- vasc Diş 1986; 28:449

11) Vatner SF: Correlation betvvccn acute reduc- tions in myocardial blood flow and function in conscious dogs. Circ Res 1980; 47:201.

12) Sobcl BE: Cardiac and noncardiac forms of acute circulatory failure (shock). in Heart Dis- eascs. 2nd Ed. Ed, E. Braunvvald. Philadelphia. W.B. Saunders. 1980, 578.

13) Barry WH, Brooker JZ, Aldcrman EL, Harrison DC; Changes in diastolic stiffncss and tone of the Icft ventriclc during angina pectoris. Circu- lation 1974; 40:255.

14) Roberts AJ, VVoodhall DD, Knauf DG, Alcxan- dcr JA: Coronary artery bypass graft surgery: Clinical comparison of cold blood potassium cardioplegia, warm cardioplcgic induction, and secondary cardioplegia. Ann Thorac Surg 1985; 40:483.

15) Assad-Morcll JL, VVallance RB, Elveback LR, et al: Serum enzymc data in diagnosis of myocar- dial infarction during ör early after aorta- coronary saphenous vein bypass graft opera- tions. J Thorac Cardiovasc Surg 1975; 69:851.

16) Hottcnrott CE, Tovvers B, Kurkji J F, et al: The Hazzard of ventricular fibrillation in hypertro- phied ventricles during cardioplumonary by- pass. J Thorac Cardiovasc Surg 1973; 66:742.

17) Fabiani JN, Perier P, Chelly J, et al: Blood versus crystalloid cardioplegia. A Textbook of Clinical Cardioplogia ed, Engelman RM, Levitsky S. Mt. . Kisco, Ncw York, Fütura Publishing Co, 1982, 285-295.

18) Roberts AJ, Moran JM, Sanders JH, et al: Clini- cal evaluation of the relativo effectiveness of multidosc cyrstalloid and cold blood potassium cardioplegia in coronary artery bypass graft sur- gery. Ann Thorac Surg 1982; 33:42.

19) Lichnestein SV, Aslıe KA, Dalati HE, Cusimano RJ, et al: Warm heart surgery. J Thorac Cardio- vasc Surg 1991; 101:269.

20) Salerno TA, Houck JP, Barrozo CAM, Panos et al: Retrograd continous warm blood cardiople- gia: A ncw concept in myocardial protection. Ann Thorac Surg 1991; 51:245.

21) Melrose DG, Dreycr B, Bentall HH, et al: Elec- tive cardiac arrest. Lancet 1955; 2:21.

22) Hultgren HN, Myagavva M, Buch W, Angell WW: ischemic myocardial injury during car- dioplumonary bypass surgery. Am Heart J 1973; 85:167.

23) Catinella FP, Cunnigham JN, Spcnccr FC: Myo- cardial protection during prolonged aortic cross- damping. J Thorac Cardiovasc Surg 1984; 77:803

24) Langer ĞA: Control of calcium movcment in the myocardium. Eur Hcart J 1983; 4ö):5.

25) Yamamoto F, Manning AS, Braimbridge MV, ot al: Cardİoplegia and slow calcium channel blockers. Studies with verapamil. J Thorac Car- diovasc Surg 1983; 86:252.

26) Steward JR, Blacvvcll WH, Crute SL, et al: Inhİbi- tion of surgically induced ischemia/reperfusion injury by oxygcn free radical scavenger. J Tho- rac Cardiovasc Surg 1983; 86, 262.

27) Foglia RP, Steed DL, Follette DM, et al: latro- genic myocardial edema with potassium cardio- plegia. J Thorac Cardiovasc Surg 1979; 78(21:217.

28) Robertson JM, Buckberg GD, Vinten-Johansen J, et al: Comparison of distribution beyond coro- nary stenoses of blood and asanguineous car- dioplegic solutions. J Thorac Cardiovasc Surg 1986;86U):80.

29) Roscnkranz ER, Okamoto F, Buckberg GD, et al: Safcty of prolonged aortic damping with blood cardioplegia. Aspartate enrichmont of gluta- mate blood cardioplegia in cnorgy dcpletcd hearts after ischcmic and reperfusion injury. J Thorac Cardiovasc Surg 1986; 91:428.

30) Buckberg GD: Oxygenatod cardioplegia: Blood is a many splondored thing. An n Thorac Surg 1990; 50:175.

31) Reeves RB: VVhat are normal acid-baso condi- tions in man vvhen body tomperature changcs? Acid-basc regulation and body temperature, ed. H Rah, O Paraksh, Boston Martinus Nijhoff, 1985:13-32.

32) Van Asbeck B, Hoidal J, Vercclotti GM, Schwartz BA Moldow CF, Jacob HS: Protcction against lethal hyperoxia by tracheal insufflation of erythrocytes: Role of rcd celi glutathionc. Science 1985; 227:756.

33) Rosenkranz ER, Vinten-Johansen J, Buckberg GD, et al: Bencfits of normothcrmic induction of cardioplegia in energ-depleted hearts, with maintenance of arrest by multidoses cold blood cardioplogic influsions. J Thorac Cardiovasc Surg 1982; 84(5): 667.

34) Lazar HL, Buckberg GD, Manganaro AJ, et al: Reversal of ischcmk damage with amino acid substrate enhancement during reperfusion. J Thorac Cardiovasc Surg 1980; 88(5): 702.

35) Lazar HL, Buckberg GD, Manganaro AM, et al: Myocardial energy repleneshment and reversal of ischemic damage by substrate enhancement of secondary blood cardioplegia with amino acid during reperfusion. J Thorac Cardiovasc Surg 1980; 80(3); 350.

36) Ferguson TB, Smith PK, Buhrman VVC, et al: Studies on the physiology of the conduction sys- * - tem during hypercalemic, hypotnermic cardio- plegic arrest. Surg Forum 1983; 34:302.

37) Penhkurinen KJ, Takala TES, Nuutincn EM, et al: Trİcarboxylic acid cycle metabolites during ischcmia in isolated porfused rat hcart. Am J Physiol 1983; 244:281.

38) Fabiani JM, Carpcntier AF: Comparative cvalu- tion of retrograde cardioplogia through the cor- onary sinüs and the right atrium. Circulation 1983;63(3):251.

39) Menasche P, Kural S, Fauchet M, et al: Retro- grade coronary sinüs perfusion. A safe altcrna- tive for ensuring cardioplegic delivery in aortic ' valve surgcry. Ann Thorac Surg 1982; 34:647.

40) Drinkwater DC, Laks H, Buckborg CD: A new simplified method of optimizing cardioplegia delivery vvithout right heart isolation. J Thorac Cardiovasc Surg 1990; 100:56.

41) Saylam A, Aytaç A, Andaç O, Tuncer l ve ark.: Koroncr arter cerrahisinde miyokard korun- masının retrogram olarak koroncr sinüsdcn soğuk perfüzyon ile sağlanması. (Deneysel çalışma) Hacettepe Tıp / Cerrahi Bülteni 1981; 14:379.

42) Buckberg GD: Antegrad cardioplogia, retrograd cardioplogia, ör both? Ann Thorac Surg 1988; 45:589.

43) Bhayana JN, Kalmbach T, Booth FVM, Mcntzer RM, Schimert G: Combined antegrad/retrograd cardioplegia for myocardial protoction: A clini- cal trial. J Thorac Cardiovasc Surg 1989; 98:956.

44) Robicsek F: Biohemical termination of sus- tained fibrillation occuring aftcr artificially in- duced ischcmic arrost. J Thorac Cardiovasc Surg 1984; 87(D: 143.

45) Hearse JD, Stevvart DA, Chain EB: Recovery from cardiac bypass and elective cardiac arrest. CirRes 1974; 35:4481.

46) Lichenstcin SV, El-Dalati H, Panos A, Slutsky AS: Long eros clamp time with warm heart sur- gcry. Lancet 1989; 1:1443.

47) Lichenstein SV, Abel JG, Salerno TA: VVarm heart surgcry and results of operation for rccent myocardial infarction. Ann Thorac Surg 1991; 52:455.

48) Billingsley A, Laks H, Haas GS: Myocardial pro- tection in childrcn. Glenn's thoracic and cardio- vascular surgery. 5th ed. editör, Arthur E. Baue. Prentise Hail. 1991, 915-924.

49) Willİams WG, Kebeyka İM, Tibshirani RJ, et al: VVarm induction blood cardioplegia in tho in- fant: A technique to avoid rapid cooling myocar- dial contracture. J Thorac Cardiovasc Surg 1990; 100:896.

50) Sawa Y, Matsuda H, Shimazaki Y, Kadoba K, et al: Comparison of single döşe versus multiple döşe cyrstalloid cardioplegia in neonate. J Tho- rac Cardiovasc Surg 1989; 97:229.