Abstract

Background: Valve replacement in aortic stenosis results in regression of left ventricular hypertrphy. The aim of this study was to define the relation between the diameters of prosthetic valves and the regression in left ventricular hypertrophy.

Methods: The echocardiographic findings, preoperatively and sixth months postoperatively, of 18 patients who underwent aortic valve replacement (in 2 patients 19 mm, in 7 patients 21 mm, in 8 patients 23 mm, in 1 patient 25 mm bileaflet aortic prosthetic valves were used) were obtained. The relation between the diameter of the prosthesis and the regression in ventricular hypertrophy was compared.

Results : We found that left ventricular mass index diminished by echocardiographic controls made in postoperative sixth months after operation. These findings were significant with 25 mm (p < 0.001) and 23 mm prosthetic valves (p < 0.01), but found insignificant with 19 mm prosthetic valves. We determined that the gradient difference between the 19 and 21 sized valves were not much significant while the difference between them and the larger sized valves were higher.

Conclusions: We found out that the effect of the residual gradient in small sized prosthetic valves was greater, as a result regression in left ventricular mass index was less.

Günümüzde aort kapak cerrahisi, açık kalp cerrahisi operasyonlarının önemli bir grubunu oluşturmaktadır. Aort stenoz veya yetmezliği, basınç ya da volüm yükü oluşturarak sol ventrikülde yapısal değişikliklere yol açmaktadır. Aort stenozu vakaları başlangıçta sol ventrikül çıkım yolu obstrüksiyonuna adaptasyon mekanizmaları geliştirir, konsantrik hipertrofiye yol açarlar. Sol ventrikül duvar kalınlığı artar ve sol ventrikül kitlesi 2–3 katına kadar çıkar. Çaplar relatif olarak artmış olsa bile, ancak ileri dönemde sol ventrikül dilatasyonu görülebilir. Sol ventrikül hipertrofisi, sıklıkla duvar kalınlaşması veya miyokardiyum içindeki morfolojik değişikliklerle birliktedir. Bunun sonucunda sol ventrikül kompliyansı düşer, doluş basıncı yükselir. Bu durum özellikle stres sırasında belirgin hale gelir. Biz çalışmamızda aort stenozlu, prostetik kapak takılan vakalarda kullanılan mekanik kapağın boyutu ile sol ventrikül fonksiyonlarının etkileşimini araştırdık.

Methods

Ocak 1998 ve Aralık 1999 arasında aortik valvuler stenozdan dolayı merkezimizde opere edilen 25 hasta prospektif olarak çalışmaya alındı. Çalışmaya alınan hastaların hiçbiri daha önce herhangi bir kardiyak operasyon geçirmemişti. Postoperatif dönemde 7 hasta gelişen kardiyak komplikasyonlar (2 hasta gelişen atriyal fibrillasyon, 1 hasta orta derecede mitral yetmezlik, 2 hasta postperikardiyotomi sendromu, 1 hasta hemiparezi, 1 hasta NYHA klas III) sonucu çalışmadan çıkarıldılar. Kalan 18 hasta aşağıda sıralı retrospektif kriterlere göre çalışmaya dahil edildiler.

1. Operasyon öncesi hastaların sinüs ritminde olması.

2. Aort darlığının belirgin olması

3. Operasyon sonrası NYHA fonksiyonel sınıflarının 1-2 olması

4. Hiçbir hastaya aortik kapak takılması dışında ek bir cerrahi girişimin gerekmemesi

5. Hastaların operasyondan önceki 1-4. hafta içinde ekokardiyografik ölçümlerinin yapılmış olması

6. Hastaların postoperatif periyod da sinüs ritminde devam etmiş olmaları

Onsekiz hastanın 9’u erkekti. Hastaların yaş ortalaması 55 ± 7 yıl idi. Çalışmaya uygun bulunan 18 hastaya St Jude Medical (St. Jude Medical Inc, One Lillehei Plaza St. Paul, MN 55117 USA) biliflet mekanik kapak takılmıştır. Hastalardan 2’sine 19 no, 7 hastaya 21 no, 8 hastaya 23 no, 1 hastaya 25 no kapak takılmıştır. Çalışmaya uygun bulunan 18 hastanın kontrol ekokardiyografileri operasyondan sonraki 6 ile 8. aylar arasında yapıldı. Ekokardiyografik iki boyutlu, M - Mode ve Doppler ölçümleri Hewlet - Packard Sonos 1000 (Hewlett Packard Co, Palo Alto, Calif) sistem 3.5 Mhz. transducer ile yapıldı. Tüm ölçümler Super VHS video bandına kaydedildi. M - mode ölçümler telediyastolik interventriküler septum kalınlığı (IVSK), sol ventriküler posterior duvar kalınlığı (PDK), sol ventrikül diyastol sonu çapları (SVDSÇ) ve telesistolik sol ventrikül sistol sonu çapları (SVSSÇ)] papiller kasların hemen üzerindeki korda tendinalar seviyesinden Amerikan Ekokardiyografi Derneği önerileri doğrultusunda ölçüldü. Tüm ölçümler 4-5 kez tekrarlandı. Sol ventrikül kitlesi (SVK) Devereux ve Reishek formülü ile hesaplandı.

Sol ventrikül kitlesi (gr) = 1.04 x [(SVDSÇ + IVSK + PDK)]3-13.6 formülü ile hesaplandı.

Sol ventrikül kitle indeksi (SVKI) = (SVK / vücut yüzey alanı) olarak hesaplandı.

Enjeksiyon fraksiyonu (SVDSÇ - SVSSÇ / SVDSÇ) formülü ile hesaplandı.

Doppler Ekokardiyografi; renkli akım doppler ile apikal beş boşluktan ve kapak seviyesinden sol ventrikül çıkım yolu üzerindeki akım hızı kaydedildi. Pik transaortik gradiyent modifiye Bernouilli formülü ile hesaplandı.

Kullanılan protez kapak çaplarına göre ameliyat öncesi ve altı ay sonraki SVKI hesaplanarak, değerler istatistiksel olarak SPSS programında paired t testi ile karşılaştırıldı.

Results

Büyük nolu kapak implante edilen hastalar, küçük nolu kapak implante edilen hastalara göre daha büyük vücut yüzey alanına sahiplerdi. Gruplar arasında yaş, cins, kan basıncı, kalp hızı, fonksiyonel kapasiteleri açısından istatistiksel olarak anlamlı bir fark yoktu (Tablo 1). Grupların preoperatif ve postoperatif 6. aya ait ekokardiyografik değerleri Tablo 2’de özetlenmiştir. Postoperatif kontrollerde hiçbir hastada perivalvuler kaçak gözlenmedi. Hastaların %50’sinde hafif derecede santral regurjitan kaçak mevcuttu. Sol ventrikül çapları ve sol ventrikül sistolik fonksiyon parametrelerinde istatistiksel önemi olan değişiklikler saptanmadı. Ancak sol ventrikül kitle indeksi tüm gruplarda azalmış olarak bulundu. Bu azalma 25 nolu kapakta (p < 0.001) ve 23 nolu kapaklarda anlamlı (p < 0.01) düzeyde iken, 21 ve 19 nolu kapaklarda istatistiksel olarak önemsiz düzeyde idi (Şekil 1). Doppler ultrasonografi ile belirlenen transvalvular akım hızı ve gradiyentlerinin kapak büyüklüğü arttıkça azaldığı görüldü. 19 ve 21 nolu kapaklar arasında az miktarda gradiyent farkı varken bu kapaklarla büyük kapaklar (23-25 mm) arasında önemli gradiyent farkı olduğu görüldü (Tablo 2).

Discussion

Aort stenozlu hastalarda sol ventrikül basıncı kronik olarak artmıştır. Sol ventrikül duvar stresi (miyokardiyumun birim ünitesi tarafından oluşturulan güç) ile ejeksiyon fraksiyonu arasındaki ilişkiyi korumak için sol ventriküler kitle ve geometrisinde adaptif değişiklikler meydana gelir, konsantrik sol ventrikül hipertrofisi gelişir. Bu adaptasyon mekanizmaları sayesinde yüksek intrakaviter basınç kompanse edilir [1,2]. Postoperatif yapay kapakların değerlendirilmesinde Doppler ekokardiyografi ile güvenilir sonuçlar alınmıştır [3-6]. Posterior duvar kalınlığının, sol ventrikül enddiyastolik çapına bölünmesi ile elde edilen diyastolik relatif duvar kalınlığının > 0.66 olduğu hastalarda aort kapak cerrahisi sonrasında belirgin bir mortalite artışı saptanmıştır [7]. Bu muhtemelen iki nedenden dolayı olabilmektedir. Hipertrofik kalpte intra operatif miyokard korumasını optimal düzeyde sağlamak güçtür. Hipertofik kalpte koroner kan akımı rezervinde değişiklikler olmaktadır [8]. Literatürde aort kapak replasmanı sonrası intrakaviter akım akselerasyonu belirgin olan hastalarda postoperatif komplikasyon oranının arttığı görülmektedir [9]. Preoperatif olarak saptanan ventriküler ektopik atımlar, antianjinal tedavi, antiaritmik tedavi, ileri yaş ve erkek cinsiyet risk faktörleri olarak belirlenmiştir [10,11]. Bizim çalışmamızda erkek cinsiyet hariç diğer risk faktörlerini taşıyan hasta bulunmamakta idi.

Aort kapak stenozunun yapay kapak replasmanı yapılarak tedavisi sonucunda, sol ventrikül fonksiyonlarında düzelme ve hipertrofide gerileme olmaktadır. Preoperatif ve postoperatif kardiyak kataterizasyon verileri karşılaştırıldığında sol ventrikül kitlesinde azalma, ortalama akım hızında, çevresel miyofibriler kısalma (circumferencial fiber shortening) ve ejeksiyon fraksiyonunda artma, sol ventrikül diyastol sonu volüm indeksi ve kardiyak indekste ise değişmeler olabilir [12]. Aort yetmezliğinin eşlik ettiği vakalarda biplan sol ventriküler anjiyografi kateterizasyon ile sol ventrikül diyastol sonu volüm/m², sistol sonu volüm/m², ejeksiyon fraksiyonu, sol ventrikül kitle/m² ve strok volümde de önemli miktarda düzelme saptanabilir [13]. Bizim çalışmamızda tüm gruplarda sol ventrikül kitle indeksinde azalma saptadık. Ejeksiyon fraksiyonu ile ilgili bir değişiklik ise saptanmadı, fakat bizim çalışmamızdaki hastaların preoperatif ejeksiyon fraksiyon değerleri bozulmuş değildi.

Operasyondan sonra 6. ayda oluşan sol ventrikül kitle regresyonu 19 nolu kapaklarda kısıtlı miktarda, 21 nolu kapaklarda biraz daha fazla ve daha büyük kapaklarda önemli miktarda bulundu. Yapılan çalışmalarda doppler ultrasonografi ve transseptal kateterizasyon uygulayarak belirlenen transvalvular akım hızı ve gradiyentlerinin kapak numarası arttıkça azaldığı saptanmıştır [14-16]. Bizim çalışmamızda da 19 ve 21 nolu kapaklar arasında az miktarda gradiyent farkı varken bu kapaklarla büyük kapaklar arasında önemli gradiyent farkı bulundu.

Tüm kapaklarda saptadığımız sol ventrikül kitle indeksi azalması küçük kapaklarda, kapak takılan hastaların vücut yüzey alanı daha ufak olmasına rağmen daha az idi. Küçük kapaklarda gözlemlenen bu regresyonun daha az olması şu faktörlere bağlı olabilir:

1. Yukarıda bahsettiğimiz gibi küçük numaralı kapaklarda rezidüel bir gradiyent kalmaktadır. Bu rezidüel gradiyent küçük kapakların egzersiz sırasında suboptimal hemodinami göstermelerine yol açmaktadır. Küçük aortik mekanik protezlerde eksersiz sırasında gradiyent 125 mmHg’ ya kadar yükselebilir [17,18].

2. Sol ventrikül kitle regresyonu geniş kapak takılanlara oranla küçük kapak takılanlarda daha yavaş olabilir. Aort stenozundaki diyastolik katılaşma aort kapak replesmanı sonrası erken dönemde intertisyel fibrozisin relatif artışı ile paraleldir. Halbuki relaksasyon hızı sol ventriküldeki kas kitlesinin düşüşü ile azalır. Böylece disfonksiyondaki geriye dönüş yıllar alır ve bu interstisyel fibrozisteki yavaş regresyon ile birliktedir [19,20]. Cerrahi sonrası sol ventriküler miyokardiyal katılaşma aort stenozlu hastalarda belirgin olarak artar, aort yetmezlik hastalarında ise değişmez. Miyokardiyal yapıdaki postoperatif değişiklikler miyofibriler çaplarda azalma ve interstisyel fibroziste relatif artışla karakterizedir; halbuki fibroz içerik değişmeden kalmaktadır [21]. Dolayısıyla fibrozisteki regresyon uzun zaman alabilir.

Günümüzde birçok yazar 19 ve 21 nolu kapağı vücut yüzey alanı 1.7 m²’den büyük olan hastalara takmamayı, eğer mümkünse kök genişletmesi yaparak en az 23 numara kapak takmayı önermektedirler [22,23]. Uzun dönem aortik kapak replasmanı takiplerinde vücut yüzey alanı > 1.9m² olup yüksek risk grubu olarak değerlendiren hastalardan 19 ve 21 numara kapak takılanların ancak %10’unun 10 yıllık sağ kalım gösterdikleri saptanmıştır [10].

Aort stenozlu hastalarda oluşan sol ventrikül hipertrofisi aort kapak replasmanı sonrası gerilemektedir. Bu gerileme ufak numaralı standart kapaklarda yeterli miktarda olmamaktadır. Transvalvular akım hızı ve gradiyenti, küçük kapak numaralı hastalarda (19-21 mm) daha yüksek kalmaktadır. Aort stenozlu hastalarda mevcut sol ventrikül hipertrofisinin yeterli regresyonunun sağlanabilmesi ve rezidüel gradiyentin en minimale indirilebilmesi amacı ile, replasman için standart biliflet mekanik protez, mümkünse en az 23 no mekanik protez ile kapak replasmanının yapılması gerektiğini söyleyebiliriz.

References

1) Grossman WJ, Laurin M Wall stress and pattern of hypertrophy in human left ventricle. J Clin Invests 1975;56:56-64.

2) Gaasch WH. Left ventricular radius to wall thickness ratio. Am J Cardiol 1979;43:1189-94.

3) Devereux RB, Reichek N. Echocardiographic determination of left ventricular mass in men: Anatomic validation of the method. Circulation 1977;55:13-8.

4) Chambers J, Fraser A, Lawford P, Nihoyannopoulas P, Simpson I. Echocardiographic assessment of artificial heart valves. British Society of Echocardiography position paper. Br Heart J 1994;71(Suppl):6-14.

5) Chamber JB, Deverall PB. Limitations and pitfalls in the assessment of prosthetic valves with Doppler ultrasonography. J Thorac Cardiovasc Surg 1992;104:495-501

6) Alam M, Rosman HS, Lakier JB et al. Doppler and echocardiographic features of normal and dysfunctioning bioprosthetic valves. J Am Coll Cardiol 1987;10:851-8

7) Orsinelli D, Aurigemma G, Battista S, Krendel S, Gaasch W. Left ventricular hypertrophy and mortality after aortic valve replacement for aortic stenosis. A high risk subgroup identified by preoperative relative wall thickness. J Am Coll Cardiol 1993;15:1679-83.

8) Maras ML, Harrison DG, Chilion WM, et al. Alterations in the coronary circulation in hypertrophied ventricles. Circulation 1987;75:19-25.

9) Aurigemma G, Battista S, Orsinelli D, Sweener AM, Pape L, Cvenoud H. Abnormal left ventricle intracavitary flow acceleration in patients undergoing aortic valve replacement for aortic stenosis: A marker for high postoperative morbidity and mortality Circulation 1992;86:926-36.

10) Kratz J, Sade R, Crawford F, Crumbley A, Stroud M. The risk of small St. Jude aortic valve prostheses. Ann Thorac Surg 1994;57:114-9.

11) Lund O. Preoperative risk evaluation and stratification of long term survial after valve replacement for aoric stenosis. Circulation 1990;82:124-139.

12) Pantley G, Morton M, Rahimtoola SH. Effects of successful uncomplicated valve replacement on ventricular hypertrophy, volume and performance in aortic stenosis and aortic incompetence. J Thorac Cardiovasc Surg 1978;75:383-91.

13) Kuhl HP, Franke A, Puschmann D, Schondube FA, Hanrath P. Regression of left ventricular mass one year after aortic valve replacement for pure severe aortic stenosis. Am J Cardiol 2002;89:408-13.

14) Gonzalez-Juanatey JR, Vega Fernandez M, Gude F, Duran Munoz DD, Roman V, Iglesias C. Influence of prosthesis size and left ventricular mass on left ventricular diastolic reserve in patients with aortic valve prostheses. J Heart Valve Dis 2001;10:611-8.

15) Gelsomino S, Frassani R, Morocutti G et al. Time course of left ventricular remodeling after stentless aortic valve replacement. Am Heart J 2001;142:556-62.

16) Wiseth R, Levang O, Sande E, Tangen G, Skjaerpe T, Hatle L. Hemodynamic evaluation by doppler echocardiography of small (< 21 mm) prostheses and bioprostheses in the aortic valve position. Am J Cardiol 1992;70:240-6.

17) Jaffe W, Coverdale A, Roche A, Whitlock L, Neutze J, Barratt-Boyes B. Rest and exercise hemodynamics of 20 to 23 mm allograft, Medtronic Intact (porcine), and St. Jude Medical valves in the aortic position. J Thorac Cardiovasc Surg 1990;100:167-74.

18) Ikonomidis I, Tsoukas A, Parthenakis F et al. Four year follow up of aortic valve replacement for isolated aortic stenosis: A link between reduction in pressure overload, regression of left ventricular hypertrophy, and diastolic function. Heart 2001;86:309-16.

19) Wiseth R, Levango OW, Tangen G, Rein KA, Skjaerpe T, Hatle L. Exercise hemodynamics in small (<21) aortic valve prosthesis asessed by doppler echocardiograph. Am Heart J 1993;124:138-41.

20) Villari B, Vassalli G, Monrad S, Chiariello M, Turina M, Hass O. Normalization of diastolic dysfunction in aortic stennosis late after valve replacement. Circulation 1995;91:2353-8.

21) Hess ON, Schneider J, Grimm J, Turina M, Krayenbull HP. Diastolic stiffness and myocardial structure in aortic valve disease before and after aortic valve replacement. Circulation 1984;69:855-65.

22) Murakami T, Kikugawa D, Endou K et al. Changes in patterns of left ventricular hypertrophy after aortic valve replacement for aortic stenosis and regurgitation with St. Jude Medical cardiac valves. Artif Organs 2000;24:953-8.

23) Okutan H, Oto Ö, Uğurlu B ve ark. Aort kapak replasmanı sonrası sol ventrikül kitle değişikliklerinin küçük çaplı St. Jude Medical ve Carbomedics protezlerinde karşılaştırılması. Türk Göğüs Kalp Damar Cer Derg 2000;8:663-7.