Abstract

Purpose:

Cold blood cardiyoplegia and normothermic blood cardioplegia are widely used miyocardial protection methods. Tepid blood cardiyoplegia has also been in use in recent years and has the advantages of both methods. The aim of this study was to evaluate left ventricular function following the use of tepid blood cardiyoplegia.

Materials and Methods:

Thirty patients who underwent coronary artery bypass grafting were studied in two groups (tepid and cold), 15 patients in each. Mean age was 57.9 ± 10.4 years in tepid group and 59.2 ± 7.6 years in cold group. Hemodynamic parameters were measured before and immediate after cardiyopulmonary bypass (CPB), in postoperative 4th, 12th and 24th hours. Blood creatinine phosphokinase (CPK) and its miyocardial isoenzyme (CK-MB) levels were measured in 6 different time periods postoperatively to assess the degree of myocardial injury.

Results:

Left ventricular stroke work index (LVSWI) calculated value was higher in tepid group than it was in cold group immediate after CPB and in 4th hour postoperatively (p<0.05). In these time periods, pulmonary capillary wedge pressure (PCWP) values did not rise as high as LVSWI suggesting better left ventricular diastolic compliance. CK-MB isoenzyme levels were lower in tepid group patients in 6th, 12th and 24th hours postoperatively (p<0.05).

Conclusion:

These findings demonstrate that the use of tepid blood cardiyoplegia was more effective in maintaining better left ventricular functions compared to cold blood cardiyoplegia. In open heart surgery, tepid blood cardiyoplegia is a good alternative method of miyocardial protection.

Mjyokardı iskemik yaralanmadan korumada kullanılan 3 temel prensip diastolik arrest, sol ventrikül dekompresyonu ve hipotermidir. Hipoterminin zararlı etkilerinden korunabilmek ve miyokardda aerobik metabolizma şartlarını koruyabilmek için normotermik kan kardiyoplejisi (warm continous blood cardioplegia) yöntemi öne sürülmüştür. Bu yöntemin temeli, kalbin oksijen ihtiyacının önemli kısmının miyokard kasılması için gerektiği gerçeğine dayanmaktadır [1]. Gerçekten de postoperatif sol ventrikül fonksiyonlarının değerlendirildiği çalışmalarda bu yöntem ile, soğuk kan kardiyoplejisine oranla daha iyi sonuçlar elde edilmiştir. Ancak unutulmaması gereken nokta, myokard 37ºC'de olduğu için hipotermik koşullara oranla bazal metabolizma hızında belirgin bir düşme yoktur ve kardiyoplejik solüsyonu sürekli uygulama zorunluluğu vardır [2]. Ayrıca normotermik vücut ısısında serebral ve renal komplikasyonların oluşma riski artmaktadır [3].

Hipoterminin avantajlarından yararlanırken miyokardda aerobik metabolizmayı da devam ettirebilmek ve normoterminin getirdiği ek risklerden korunma fikri, araştırmacıları bir orta yol bulma arayışına götürmüştür. Vücut ısısının 28-300C arasında tutulduğu ve aynı ısıda kan kardiyoplejisinin antegrad ve/veya retrograd yollardan verildiği tepid kan kardiyoplejisi bu arayışların bir sonucudur [4-6]. Bu çalışmada tepid kan kardiyoplejisinin, koroner bypass operasyonu uygulanan hastalarda, miyokard performansı üzerine etkisi araştırılmıştır.

Methods

Bu çalışma, aortokoroner bypass operasyonu yapılan 30 elektif hasta üzerinde gerçekleştirildi. Ege Üniversitesi Tıp Fakültesi Kalp-Damar Cerrahisi Anabilim Dalı'nda opere edilen hastalar, 15'er kişilik iki gruba ayrıldı. Çalışma grubundaki 15 hastada 280C dolayında ılımlı bir vücut hipotermisi sağlandı ve kan kardiyoplejisi aynı ısıda verildi (tepid grubu). Kontrol grubundaki 15 hastada yine 280C'lik ılımlı vücut hipotermisi sağlandı ve kan kardiyoplejisi 6-80C'lik bir ısıda verildi (soğuk grubu). Kardiyoplejik solüsyon her iki grupta da hem antegrad, hem retrograd yoldan verildi. Hastaların yaş, cinsiyet, ejeksiyon fraksiyonu (EF), koroner lezyonlarının dağılımı ve fonksiyonel sınıflamaları benzer idi (Tablo 1).

Her iki grup arasında, ortalama kardiyopulmoner bypass (CPB) ve kros klemp zamanları, yapılan distal anastomoz sayısı, genel vücut hipotermi derecesi açısından farklılık yoktu. Miyokard ısısı tepid grubunda daha yüksek idi (p<0.0001) (Tablo 2).

Her iki grupta kullanılan kardiyoplejik solüsyonun içeriği, veriliş tekniği, veriliş basınç ve akım hızında aynı protokol uygulandı. Her iki grupta anestezi indüksiyonu ve idamesinde aynı medikasyon uygulandı.

Hastaların tümünde hemodinamik ölçümler internal juguler venden yerleştirilen Swan-Ganz kateteri ile yapıldı. Median sternotomi yapılarak CPB'a girildi. Bütün hastalarda, antegrad kardiyopleji kanülü aort köküne, retrograd kardiyopleji kanülü sağ atriumdan kapalı teknik ile koroner sinüse yerleştirildi. Kardiyoplejik solüsyonun veriliş basınçları monitorize edildi. Basınç değerlerinin, kardiyopleji akım hızlarına bölünmesiyle koroner vasküler rezistanslar hesaplandı (Rezistans=Basınç/Akım).

Her iki gruptaki hastalar 280C'ye kadar soğutuldu. Kan kardiyoplejisi, 1/4 kristaloid kardiyoplejik solüsyonu ile oksijenize kanın karışımından hazırlanarak ayrı bir pompa başı yoluyla verildi. Bütün hastalarda diastolik kardiak arrest, 20 mEq/Lt potasyum içerikli 370C'deki kan kardiyoplejisinin 10 cc/kg olarak, aort kökü basıncı maksimum 70 mmHg olacak şekilde antegrad yoldan verilmesiyle sağlandı (warm induction). Bundan sonra tepid grubunda CPB dolaşımı ile aynı ısıda, soğuk grubunda ise 6-80C'deki kardiyopleji solüsyonu, 5 cc/kg miktarda, potasyum içeriği 10 mEq/Lt olacak şekilde aralıklı (intermittent) olarak her distal anastomozdan sonra antegrad ve retrograd dönüşümlü olarak verildi. Kardiyoplejik solüsyon antegrad verilirken, aort kökü basıncının maksimum 50 mmHg, retrograd verilirken koroner sinüs basıncının maksimum 40 mmHg olmasına özen gösterildi. Miyokardial ısı, sol ön inen koroner arter (LAD) sahasına saplanan ısı probu ile ölçüldü. Kros klemp kaldırılmadan önce kontrollü reperfüzyon sağlamak amacıyla, %20 Mannitol içerikli kardiyoplejik solüsyon 10 cc/kg olacak şekilde, kontrol grubunda 370C'den (hot shot), çalışma grubunda o anki CPB ısısından (tepid shot) antegrad yoldan verildi.

Tüm hastalarda kalp atım sayısı (HR), ortalama kan basıncı (MAP), ortalama pulmoner arter basıncı (MPA), santral venöz basınç (CVP), pulmoner kapiller saplama basıncı (PCWP), kardiak indeks (CI), sistemik vasküler rezistans (SVR), stroke volüm indexi (SVI), sol ventrikül stroke work indexi (LVSWI) ve mixed venöz oksijen satürasyonu (MVO2 sat.) değerleri, CPB'tan önce ve sonra, post-operatif 4., 12. ve 24. saatlerde olmak üzere toplam 5 kez ölçülerek kaydedildi.

Hastaların aortik kross klemp kalktıktan sonra sinüs ritmine spontan girip girmedikleri, post-op dönemde inotropik ve/veya intraaortik balon pompası desteği gerekip gerekmediği ayrıca değerlendirildi.

Tüm hastalarda kreatin fosfokinaz enzimi (CPK) ve miyokardial izoenzimi (CK-MB); postoperatif 0.-6.-12. saatler ve postoperatif 1., 2. ve 3. günlerde olmak üzere toplam 6 kez bakılarak, CK-MB için iki gurup arasındaki ortalamalar karşılaştırıldı.

İstatistiksel analiz :

Grupların gerek biokimyasal, gerekse hemodinamik parametrelerinin karşılaştırılması bağımsız Student-t testi ile yapıldı. Student-t testi yapılmadan önce bütün parametrelerde, varyans eşitliğinin araştırılması için Levene testi yapılarak Student-t testinin sonuçları varyans eşitliğine göre yorumlandı. Bütün değerler aritmetik ortalama±standart sapma olarak verildi. Klinik parametrelerin karşılaştırılması için Chi Square testi kullanıldı. İstatiksel anlamlılık p<0.05 olması kabul edildi. İstatistik analizler PC için SPSS programı ile yapıldı.

Results

Koroner vasküler rezistans, kardiyoplejinin tüm veriliş safhalarında tepid grubunda soğuk grubuna oranla düşük çıkmakla birlikte, özellikle son doz kardiyoplejinin antegrad verilişi esnasında fark anlamlıydı; soğuk grubunda 0.54 ± 0.11 mm Hg. dk/ml, tepid grubunda 0.37 ± 0.09 mm Hg. dk/ml olarak hesaplandı (p<0.05).

Her iki gruptaki hastaların ortalama kalp atım sayıları birbirine yakındı. Tepid grubu hastalarında CPB sonrası ve postoperatif 4. saatte ölçülen ortalama kan basıncı değerleri, soğuk grubuna oranla daha yüksek idi (p<0.05). Hesaplanan SVR değerlerindeki yükseklik ise daha ılımlıydı (p>0.05). Ölçülen CI ve MVO2 sat değerlerinde iki grup arasında anlamlı bir fark saptanmadı. SVI, tepid grubunda CPB sonrasındaki ilk ölçümde yüksek bulundu (p<0.05).

Hesaplanan LVSWI değerleri, tepid grubu hastalarında CPB sonrası ve postoperatif 4. saatte daha yüksek idi (p<0.05). Aynı anda ölçülen PCWP değerlerinde ise iki grup arasında anlamlı bir fark yoktu. LVSWI'deki bu fark postoperatif 12. ve 24. saatlerde gözlenmedi (Tablo 3).

Postoperatif dönemde ölçülen CK-MB değerleri, tüm safhalarda tepid grubunda daha düşük saptandı, bu fark postoperatif 6.- 12. saatler ve 1. günde istatistiksel olarak anlamlı idi (Tablo 4).

Tepid grubunda, kros klemp sonrası spontan sinüs ritmine giren hasta sayısı 14, elektriksel defibrilasyon yapılması gereken hasta sayısı 1 iken, bu sayılar soğuk grubunda sırasıyla 10 ve 5 hasta idi (p<0.01).

Hastane mortalitesi gözlenmedi. Tepid grubundan bir hasta postoperatif hemoraji nedeniyle revizyona alındı. Peroperatif miyokard infarktüsü hiç bir hastada gelişmedi. Postoperatif dönemde inotropik destek sadece soğuk grubundan bir hastada gerekti. Çalışmaya alınan hastaların hiçbirisinde intraaortik balon pompası desteği gerekmedi.

Discussion

Hipoterminin kalp korumasındaki temel etkisi, miyokardın bazal metabolik hızında ve oksijen talebinde azalma sağlamasıdır. Ancak ne kadar derin olursa olsun metabolizmayı hiç bir zaman sıfıra indirmez. Hipotermi tek başına miyokardial oksijen tüketimi (MVO2) değerini %10 düşürürken, kardiak arrest ile kombine edildiğinde bu oran %97'yi bulmaktadır. MVO2'deki bu azalmanın en büyük kısmı 370C ile 250C arasında meydana gelir. Miyokardın daha çok soğutulması ile sağlanan enerji ihtiyacındaki azalma minimaldir. Hearse ve ark. iskemi sırasında, ısıya bağlı miyokard korunmasının en büyük kısmının 280C'ye kadar olan soğutma ile gerçekleştiğini göstermişlerdir [7]. Yüksek enerjili fosfat depolarının korunmasında da hipoterminin derecesi ile bağlantılı benzer ilişki gösterilmiştir [8].

Soğuk kan kardiyoplejisi genellikle yeterli bir miyokard koruması sağlamasına karşın, miyokardial glukoz, laktat ve yağ asidi oksidasyonunu deprese etmektedir [9,10]. Soğuk kardiyoplejik arrest ile mitokondrial evre 3 respirasyonda bir defekt ve sitrat sentetaz aktivitesinde bir azalma meydana gelir [11]. Soğuk kardiyopleji süresince mitokondrium ve sarkolemmafonksiyonlarında meydana gelen depresyonun, membranın lipid komponentlerindeki faz değişikliklerine bağlı olabileceği gösterilmiştir [12]. Soğuk kardiopleji sonrası CK-MB izoenziminde daha yüksek değerlerin elde edilmesi de bu membran alterasyonlarının bir sonucu olarak değerlendirilebilir. Soğuk kardioplejinin aynı zamanda koroner arter endotel disfonksiyonuna sebep olabileceği de gösterilmiştir [13]. Koroner endotel hücreleri iskemik hasarlanmaya karşı kardiyomyositlere oranla çok daha duyarlı olduğundan, koroner vasküler rezistans ölçümleri metabolik ve fonksiyonel iyileşmenin duyarlı bir göstergesi olarak kabul edilmektedir. Bu çalışmada da, soğuk kardioplejide tepid kardiyoplejiye göre daha yüksek koroner vasküler rezistans değerleri oluştuğu görülmüştür. Yau ve arkadaşları tarafından yapılan bir çalışmada soğuk kardiyopleji sonrası, normotermik kardiyoplejiye göre ventriküler fonksiyonel iyileşmede bir gecikme olduğu gösterilmiş ve bu olay endoteliel disfonksiyon ve kardiyomyositlerdeki mitokondrial disfonksiyona bağlanmıştır [14]. Normotermik ve tepid kann kardiyoplejilerinin her ikisi de oksidatif metabolizmada meydana gelen bu anormalliklere ve membran disfonksiyonuna sebep olmazlar. Tüm bu nedenlerle miyokardda derin bir hipotermi sağlamaya uğraşmak yerine gerektiği kadar soğuma sağlamak en uygun strateji olarak görülmektedir.

Sıcak kan kardiyoplejisi tekniğinin ortaya konduğu 1990'lı yılların başından bu yana, bu yöntemle erken dönem sol ventrikül fonksiyonlarında soğuk kan kardiyoplejisine göre daha iyi sonuçlar elde edilmiştir. Ancak serebral ve renal komplikasyonların oluşma riskinin fazlalığı bu yöntem için önemli bir dezavantajdır [15-17]. Normotermik koşullarda, cerrahi süresince ve erken postoperatif dönemde sistemik vazodilatasyona eğilim ve buna bağlı kan basıncı kontrolunun daha zor olduğu gösterilmiştir. Tepid ısılarda ise SVR'da düşme ve dolayısıyla vazodilatasyona olan bu eğilim ortaya çıkmamaktadır [15]. Nitekim normotermik ısı çalışmamıza alınmamasına karşın, tepid ve soğuk kan kardiyoplejilerinin karşılaştırmasında SVR'ların birbirlerine yakın değerlerde olduğu görülmektedir.

Tepid kan kardiyoplejisi ile ilgili yapılan çalışmalarda, postoperatif dönemde ölçülen LVSWI değerleri tepid grubunda hem normotermik, hem de soğuk grubundan daha yüksek bulunmuştur [5,18-19]. Çalışmamızda da tepid grubunda LVSWI değerleri, özellikle postoperatif erken dönemde, soğuk grubuna göre belirgin olarak daha yüksek bulundu. LVSWI değerlerinde görülen bu yükseklik, PCWP değerlerindeki yüksekliğe bağlı değildi ve bu durum sol ventrikül diastolik kompliyansının tepid grubunda daha iyi korunduğunu düşündürdü.

Çalışmamızda, CK-MB izoenzimi özellikle postoperatif 1. güne kadar olan erken dönemde, tepid grubunda soğuk grubuna göre belirgin düşük bulundu. CK-MB değerlerindeki bu düşüklük, tepid grubunda miyokard hasarının daha az olduğunun bir diğer göstergesi olarak değerlendirildi.

Çalışmamızda kros klemp kaldırıldıktan sonra, tepid grubunda sadece bir hastaya, soğuk grubunda ise beş hastaya elektriksel defibrilasyon gerekliliği doğdu. İstatistiksel olarak anlamlı bulunan bu değerler, tepid kan kardiyoplejisinin miyokardın kendi kendini aktif resüsitasyonunu kolaylaştırıcı etkileri bulunduğunu desteklemektedir. Çalışmaya alınan hastaların klinik seyirlerinin, her iki grupta da sorunsuz olması ve gruplar arasında anlamlı bir farklılık göstermemesi, hastaların tamamının düşük risk grubunda olmasına bağlandı. Deviri ve arkadaşlarının daha geniş bir hasta grubunda yaptıkları çalışmada acil ve redo operasyon, düşük sol ventrikül fonksiyonları, 70 yaş üstü, sol ana koroner arter hastalığı ve NYHA klas IV gibi preoperatif risk faktörleri taşıyan olgularda, klinik iyileşme açısından da tepid kan kardiyoplejisinde üstün sonuçlar elde edilmiştir [4].

Tepid kardiyopleji yönteminde, normotermik CPB ve kardiyopleji yönteminin aksine, oluşturulan ılımlı hipotermi ile miyokardın metabolik gereksinimleri azaltıldığından, normotermideki aerobik koşullar korunduğu halde güvenle intermittant olarak uygulanabilir [6]. Çalışmamızda da tepid kan kardiyoplejisi, miyokarda homojen dağılımını sağlamak amacıyla, her defasında bir yönden olmak üzere hem antegrad hem retrograd yoldan intermittant olarak verilmiştir. Bu şekilde, cerrahi sahada rahatlama sağlanmış ve miyokardda normotermik koşullara yakın bir ortam devam ettirilebilmiştir. Miyokardda oksijen tüketimindeki azalmanın ve post-iskemik fonksiyonlarındaki düzelmenin en büyük kısmının 280C'ye kadar olan ısılarda oluştuğu hatırlanırsa, tepid kan kardiyoplejisi yönteminin temel mantığı anlaşılmış olur. Miyokard hem aerobik metabolizmanın devamlılığını sağlamaya yetecek kadar ılık ve hem de intermittant perfüzyonu güvenle uygulamaya yetecek kadar soğuktur. Tepid kan kardiyoplejisi, açık kalp cerrahisinde miyokard korunmasında iyi bir alternatif yöntemdir.

References

1) Lichtenstein SV, Ashe KA, El Dalati H et al: Warm heart surgery. J Thorac Cardiyovasc Surg 1991; 101: 269-74.

2) Lichtenstein SV, Abel JG, Salerno TA: Warm heart surgery and results of operation for recent miyocardial infarction. Ann Thorac Surg 1991; 52: 455-60.

3) Wong BS, McLean RF, Naylor CD: Central nervous system dysfunction after warm or hypothermic cardiyopulmonary bypass. Lancet 1992; 330:1383-4.

4) Deviri E, Borman JB, Merin G, et al: Lukewarm blood cardiyoplegia. Heart Surgery'95 1995; 321-30.

5) Hayashida N, Weisel RD, Shirai T, et al: Tepid antegrade and retrograde cardiyoplegia. Ann. Thorac. Surg 1995; 59:723-9.

6) Chocron S, Kaili D, Yan Y, et al: Intermediate lukewarm (20 degrees c) antegrade intermittent blood cardiyoplegia compared with cold and warm blood cardiyoplegia. J Thorac Cardiovasc Surg 2000; 119(3): 610-16.

7) Hearse DJ, Stewart DA, Braimbridge MV, et al: Cellular protection during miyocardial ischemia: the development and characterization of a procedure for the induction of reversible ischemic arrest. Circulation 1976;54:193-202.

8) Rosenfeldt FL: The relationship between miyocardial temperature and recovery after experimental cardiyoplegic arrest. J Thorac Cardiovasc Surg 1982;84:656-66.

9) Teoh KH, Mickle DAG, Weisel RD, et al: Improving miyocardial metabolic and functional recovery after cardiyoplegic arrest. J Thorac Cardiyovasc Surg, 1988;95: 788-98.

10) Teoh KH, Mickle DAG, Weisel RD, et al: Decreased postoperative miyocardial fatty acid oxidation. J Surg Res 1988;44:36-44.

11) See YP, Weisel RD, Mickle DAG, et al: Prolonged hypotermic cardiac storage for transplantation: the effects on miyocardial metabolism and mitochondrial function. J Thorac Cardiyovasc Surg 1992; 104: 817-24.

12) McMurchie EJ, Raison JK, Cairncross KD: Temperature induced phase changes in membranes of heart: a contrast between the thermal response of poikilotherms and homeotherms. Comp Biochem Physiol 1973;44B:1017-26.

13) Aoki M, Kawata H, Mayer JE: Coronary endothelial injury by cold crystalloid cardiyoplegic solution in neonatal lambs. Circulation 1992;86:346-51.

14) Yau TM, Ikonomidis JS, Weisel RD, et al: Ventricular function after normothermic versus hypothermic cardiyoplegia. J Thorac Cardiovasc Surg 1993; 105:833-44

15) Arom KV, Emery RW, Northrup WF: Warm heart surgery: A prospective comparison between normothermic and tepid temperature. J Card Surg 1995;10:221-6.

16) Rao V, Christakis GT, Weisel RD, et al: Risk factors for stroke following coronary bypass surgery. J Card Surg 1995;10:468-74.

17) Craver JM, Bufkin BL, Weintraub WS, et al: Neurologic events after coronary bypass grafting: further observations with warm cardioplegia. Ann Thorac Surg 1995;59: 1429 - 34.

18) Kaukoranta P, Lepojarvi M, Nissinen J, et al: Normothermic versus mild hypothermic retrograde blood cardiyoplegia: A prospective; randomized study. Ann Thorac Surg 1995;60: 1087-93.

19) Hayashida N, Ikonomidis JS, Weisel RD, et al: The optimal cardiyoplegic temperature. Ann Thorac Surg 1994;58: 961-71.