Perfuzja
Methods of extracorporeal circulation in aortic aneurysms – our experience

Wstęp
Operacje tętniaków aorty, mimo rozwoju medycyny i techniki, są obarczone wysokim ryzykiem powikłań i zgonów i stanowią jedno z najpoważniejszych wyzwań dla zespołu kardiochirurgicznego. Śmiertelność okołooperacyjna w operacjach tętniaków aorty wstępującej wynosi 6–10% [1], tętniaków obejmujących łuk aorty od 8,3% (operacje planowe) do 38% (operacje w trybie pilnym) [2], rozwarstwień aorty – około 25% [1]. Mimo wysokiej śmiertelności leczenie chirurgiczne jest podstawową metodą leczenia tętniaków aorty wstępującej i łuku aorty, a zwłaszcza ostrych rozwarstwień aorty.
Najważniejszym problemem w tego typu zabiegach jest zabezpieczenie ośrodkowego układu nerwowego przed niedotlenieniem i powikłaniami neurologicznymi. Najczęściej stosowane są następujące metody prewencji niedotlenienia mózgu:
- głęboka hipotermia z zatrzymaniem krążenia [3, 4],
- wsteczna perfuzja mózgu [5–7],
- selektywna perfuzja mózgu z kaniulacją tętnic dogłowowych [6, 8–15].

Cel pracy
Celem pracy jest przedstawienie metod prowadzenia krążenia pozaustrojowego w operacjach ostrych rozwarstwień aorty typu A i tętniaków aorty wykonywanych w naszym ośrodku, ze szczególnym uwzględnieniem selektywnej perfuzji mózgowej.

Materiał
W okresie od stycznia do grudnia 2006 r. zoperowano dziewięcioro chorych z ostrym rozwarstwieniem aorty typu A i jednego chorego z tętniakiem prawdziwym aorty wstępującej i łuku aorty, z zastosowaniem selektywnej perfuzji mózgowej. Wśród operowanych były cztery kobiety w wieku 60–78 lat, śr. 68,75 (±7,89) lat, i sześciu mężczyzn w wieku 46–73 lat, śr. 56,66 (±10,52) lat. Wykonano: jeden elephant trunk z totalną rekonstrukcją naczyń dogłowowych, jedną operację Bentalla, jedną operację Davida, trzy wstawki nadwieńcowe, trzy operacje typu hemiarch, jedną wymianę aorty wstępującej i łuku z plastyką zastawki aortalnej.

Metoda prowadzenia krążenia pozaustrojowego
Krążenie pozaustrojowe prowadzono z zastosowaniem maszyny płuco-serce trzeciej generacji (System Stöckert S 3) z mieszalnikiem powietrzno-tlenowym typu Sechrist, stosując wyjściowo wskaźnik przepływu 2,4 l/min/m², obniżając go w miarę spadku temperatury ciała (0,1 l/min/m²/1ºC). W trzech przypadkach użyto oksygenatora typu Capiox SX 18 (TERUMO), w siedmiu – Trillium Affinity NT 541T (MEDTRONIC). Temperaturę mierzono w odbycie i przełyku, rzadziej w nosogardzieli. Do oziębiania używano wymienników ciepła, kaszy lodowej (miejscowo do schładzania serca) i worków z lodem (opcjonalnie – do zabezpieczenia głowy). Protekcję serca uzyskiwano, podając zimną krwistą kardioplegię 4:1 do ujść tętnic wieńcowych. Stan równowagi kwasowo-zasadowej utrzymywano według metody pH-stat. Kontrolowano gazometrię, elektrolity, hematokryt, ACT. Do odzysku krwi z pola operacyjnego stosowano separator komórkowy (Dideco Compact Advanced). W przypadku niewydolności nerek stosowano śródoperacyjnie ultrafiltrację.

Selektywna perfuzja mózgowa
W celu zabezpieczenia ośrodkowego układu nerwowego przed niedotlenieniem prowadzono selektywną perfuzję mózgową z kaniulacją tętnic dogłowowych. Do perfundowania OUN używano rozgałęzionej linii tętniczej (ryc. 1.) lub niezależnej okluzyjnej pompy rolkowej (ryc. 2.). Wzorując się na metodzie opisanej przez Kazui [10, 15], przepływ krwi podawanej do tętnic dogłowowych utrzymywano na poziomie 10 ml/kg/min, aby uzyskać ciśnienie mierzone na lewej i prawej tętnicy promieniowej w granicach 40–70 mmHg. Obserwowano symetrię tego pomiaru, gdy perfuzja mózgowa odbywała się dzięki kaniulacji trzech tętnic łuku aorty lub monitorowano ciśnienie na tętnicy promieniowej prawej (w sytuacji gdy zrezygnowano z kaniulacji tętnicy podobojczykowej lewej). U pięciorga chorych monitorowano symetrię i zmiany w oksygenacji mózgu metodą spektroskopową w bliskiej podczerwieni za pomocą aparatu Hamamatsu Niro 200. Oksymetria mózgowa jest metodą pomiaru ciągłego utlenowania krwi za pomocą optod umieszczonych symetrycznie w okolicy czołowej głowy. Zasada działania wykorzystuje zdolność chromoforów do pochłaniania światła podczerwonego o określonej długości fali. Wiązka światła podczerwonego w określonym natężeniu jest emitowana w głąb tkanki biologicznej, po przejściu przez nią ulega osłabieniu i detekcji na obwodzie. Główne chromofory w mózgu to hemoglobina utlenowana i zredukowana [16, 17]. Obserwacja zapisu – oprócz monitorowania zmian w oksygenacji mózgu – pozwala również na pośrednie wnioskowanie o prawidłowości umiejscowienia kaniul dogłowowych w czasie selektywnej perfuzji mózgu (ryc. 3.). Do zabezpieczenia OUN przed niedotlenieniem stosowano również protekcję farmakologiczną i opcjonalnie – zabezpieczenie głowy okładami z lodu.
W celu perfundowania głowy używano kaniul 15 Fr do wstecznej kardioplegii z możliwością ręcznego napełniania balonu (DLP Retrograde Coronary Sinus Perfusion Cannula with manual cuff 94965). Do podłączenia krążenia pozaustrojowego stosowano proste zbrojone bezkołnierzowe kaniule tętnicze 6,0 lub 7,0 mm (Arterial Femoral Cannula Wire Reinforced A 252-60E) (ryc. 4A.–C.). Ogrzewanie pacjentów prowadzono odgłowowo przez kaniulę włożoną do „kominka” doszytego do protezy aorty. Gradient temperatury krwi i wody w wymienniku nie przekraczał 10ºC.

Kaniulacja
W zależności od wyników TK, o ile tętnice dogłowowe były nierozwarstwione, kaniulę tętniczą zakładano przed otwarciem klatki piersiowej. Jako miejsce kaniulacji wybierano najczęściej lewą tętnicę szyjną za pośrednictwem protezy naczyniowej 8-milimetrowej przyszytej do boku tętnicy [18]. Kolejnym, rzadszym miejscem kaniulacji, był pień ramienno-głowowy preparowany po przecięciu mostka, przed otwarciem worka osierdziowego. W zależności od średnicy pnia, kaniulacji dokonywano za pośrednictwem protezy naczyniowej lub bezpośrednio. Sporadycznie stosowano kaniulację tętnicy ramieniowej lub podobojczykowej prawej. W przypadku stwierdzenia w przedoperacyjnej tomografii rozwarstwień lub zwężeń w tętnicach dogłowowych próbowano rozpoczynać krążenie z dostępu przez tętnice udowe. Po włączeniu krążenia pozaustrojowego w czasie ziębienia do 25ºC klemowano aortę na pograniczu łuku aorty i dokonywano inspekcji aorty wstępującej. Po wykonaniu operacji dotyczącej aorty wstępującej i zastawki aortalnej zatrzymywano krążenie pozaustrojowe i dokonywano inspekcji łuku. W razie potrzeby rozszerzenia zakresu operacji na łuk aorty zakładano klem na tętnicę szyjną lewą proksymalnie od strony aorty i kaniulowano prawą tętnicę szyjną od strony światła aorty. Lewą tętnicę podobojczykową kaniulowano, gdy stwierdzano duży powrót krwi tętniczej przez nią.
Jako przykład trudności w kaniulacji i prowadzenia krążenia pozaustrojowego przedstawimy szczegółowo jeden
z przypadków, który sprawił wyjątkowo dużo trudności technicznych.
53-letni pacjent z rozpoznaniem tętniaka rozwarstwiającego aorty piersiowej i brzusznej został przyjęty na blok operacyjny w trybie pilnym w celu leczenia chirurgicznego. Badanie echokardiograficzne i angio-CT wykazało obecność tętniaka rozwarstwiającego, rozciągającego się od zastawki aortalnej, obejmującego wszystkie naczynia odchodzące od łuku aorty, tętnice nerkowe (z obszarami zawałowymi w nerce lewej) oraz prawdopodobnie obie tętnice udowe. Istniejący stan wykluczał możliwość kaniulacji tętnic odchodzących od łuku aorty z powodu ich rozwarstwienia. Klatkę piersiową otworzono przez sternotomię pośrodkową oraz podano heparynę. Kaniulację żylną uzyskano, umiejscawiając kaniulę prostą dwustopniową 34/39 Fr w prawym przedsionku. Kaniulę tętniczą prostą bezkołnierzową 7,0-mili-
metrową założono do lewej tętnicy udowej. Przy próbie podaży primingu nastąpił gwałtowny wzrost oporu mierzonego
w układzie tętniczym, co sugerowało zamknięcie wylotu kaniuli błoną rozwarstwienia (ryc. 5A.). Podobnie zakończyła się kaniulacja prawej tętnicy udowej. Podjęto próbę kaniulacji aorty wstępującej i podłączono krążenie pozaustrojowe. Niskie ciśnienie mierzone na lewej i prawej tętnicy promieniowej (ok. 20 mmHg) sugerowało lokalizację kaniuli w świetle rzekomym i brak adekwatnego przepływu. Zatrzymano krążenie; długą, zbrojoną elastyczną kaniulę 19 Fr wprowadzono przez koniuszek lewej komory serca do aorty wstępującej. Podobnie jak w poprzednim przypadku, nie uzyskano właściwego ciśnienia perfuzyjnego. Z uwagi na brak możliwości kaniulacji światła prawdziwego przez tętnice obwodowe, nieadekwatną perfuzję narządową
i upływający czas działający na niekorzyść pacjenta, zdecydowano się przeciąć aortę. Po odessaniu krwi zidentyfikowano prawdziwe światło aorty i umiejscowiono w nim kaniulę aortalną, uszczelniając ją na torniquecie (ryc. 5B.).
W trakcie problemów z kaniulacją obłożono głowę chorego lodem. Podłączono krążenie pozaustrojowe z początkowym wskaźnikiem przepływu 2,4 l/min/m², obniżając go
w miarę spadku temperatury ciała i prowadząc dalej krążenie zgodnie z wcześniejszym opisem. Po oziębieniu pacjenta do temperatury 20ºC (mierzonej w przełyku i odbycie) zatrzymano krążenie. Po inspekcji aorty stwierdzono konieczność wykonania wstawki nadwieńcowej. Na czas wykonania zespolenia dalszego, w celu prewencji ośrodkowego układu nerwowego przed niedokrwieniem, zastosowano selektywną perfuzję mózgową z kaniulacją pnia ramienno-głowowego, tętnicy szyjnej wspólnej lewej i tętnicy podobojczykowej lewej. W tym celu użyto trzech kaniul do wstecznej kardioplegii 15 Fr z możliwością ręcznej inflacji balonu. Po wykonaniu zespolenia dalszego protezy aorty zatrzymano krążenie dogłowowe i używając rozwidlonej linii tętniczej, rozpoczęto perfuzję systemową i ogrzewanie chorego przez kaniulę 7,0-milimetrową włożoną do „kominka” doszytego do protezy aorty. Wykonano zespolenie bliższe, odpowietrzono i odkleszczono aortę. Całkowity czas krążenia pozaustrojowego wyniósł 269 minut, zaklemowania aorty 171 minnut, selektywnej perfuzji mózgowej 45 minut. W trakcie operacji monitorowano symetrię i zmiany w oksygenacji mózgu metodą pomiaru ciągłego Hamamatsu NIRO 200.

Wyniki
U jednego chorego, który zmarł, wystąpiły powikłania neurologiczne w postaci porażenia połowiczego i udaru niedokrwiennego OUN.
U pozostałych chorych nie wystąpiły powikłania, które można by wiązać z zastosowanym sposobem prowadzenia krążenia pozaustrojowego. Średni czas krążenia pozaustrojowego wyniósł 336,8 (±125,07) minut (zakres od 192 do 626 minut), zaklemowania aorty 187, 7 (±83,19) minut (94–346 minut), selektywnej perfuzji mózgowej 47 (±19,54) minut (15–81 minut).
Przepływ krwi podawanej do tętnic dogłowowych wynosił ok. 800 ml/minutę (od 450 do 1000 ml/minutę, w zależności od masy ciała pacjentów). Ciśnienia mierzone na lewej tętnicy promieniowej zmieniały się w granicach 44–67 mmHg, na prawej tętnicy promieniowej 60–82 mmHg. Opór przepływu krwi podawanej do tętnic dogłowowych, mierzony na linii tętniczej za wylotem z oksygenatora, zmieniał się w zakresie około 100–120 mmHg.
W tabeli I przedstawiono wyniki wybranych parametrów badań gazometrycznych i hematokrytu w poszczególnych etapach krążenia pozaustrojowego w określonych przedziałach temperaturowych. Z zestawienia wynika, że dochodziło do nadmiernego wypłukiwania CO2 podczas selektywnej perfuzji mózgu. Ciśnienie parcjalne CO2 przy perfuzji dogłowowej w temperaturze 25ºC wynosiło średnio 25,78 (±2,648) mmHg, a w grupie chorych, u których prowadzono perfuzję mózgową przy 18–20ºC: 19,92 (±6,707) mmHg.

Omówienie
Prowadzenie krążenia pozaustrojowego w operacjach tętniaków aorty uzależnione jest ściśle od strategii postępowania chirurgicznego. Najbardziej skomplikowaną i wymagającą grupę stanowią pacjenci z ostrym rozwarstwieniem aorty typu A.
W naszym ośrodku krążenie pozaustrojowe w przypadku tętniaków nierozwarstwionych nie odbiega od ogólnie przyjętych zasad. Miejscem kaniulacji tętniczej najczęściej jest aorta wstępująca lub tętnica udowa, żylnej – prawy przedsionek lub żyła główna górna i żyła główna dolna. Pacjenci operowani są – w zależności od rozległości wymiany aorty – w płytkiej lub umiarkowanej hipotermii. Osobną grupę stanowią chorzy z rozwarstwieniem aorty. Przeprowadzenie wydolnej perfuzji narządowej wiąże się z właściwym wyborem miejsca kaniulacji tętniczej, zależnym od rozległości rozwarstwienia [18]. W naszym ośrodku działaniem z wyboru jest kaniulacja lewej tętnicy szyjnej, jeszcze przed otworzeniem klatki piersiowej. W przypadku gdy nie jest to możliwe, stosowane są inne dojścia tętnicze: pień ramienno-głowowy (przez protezę), tętnica szyjna wspólna lewa (przez protezę), koniuszek lewej komory serca, tętnica pachowa. W rzadkich przypadkach zastosowano podwójną kaniulację tętniczą z rozgałęzioną linią tętniczą. Przedstawiony szczególny przypadek centralnej kaniulacji aorty z pewnością nie może być strategią rutynową, jednak w tej odosobnionej sytuacji stał się jedyną możliwością podłączenia krążenia pozaustrojowego. W każdej operacji rozwarstwienia aorty przepływ wznawiany był odgłowowo, przez kaniulę założoną do „kominka” doszytego do protezy aorty.
Najważniejszym zagadnieniem w operacjach w obrębie łuku aorty jest zabezpieczenie ośrodkowego układu nerwowego przed niedotlenieniem. Z danych z piśmiennictwa wynika, że istnieje kilka metod prowadzenia selektywnej perfuzji mózgowej, różniących się od siebie zakresem stosowanych przepływów, kaniulacją dwóch lub trzech tętnic łuku aorty, użyciem rozgałęzienia na linii tętniczej [19] lub pojedynczej pompy [10, 15], a czasem trzech niezależnych pomp [20]. W prezentowanym materiale stosowaliśmy selektywną perfuzję mózgową z rozgałęzieniem na linii tętniczej.
Poważnym problemem jest natomiast określenie głębokości hipotermii, w którą należy wprowadzić chorego. Umiarkowana hipotermia jest potencjalnie bardziej fizjologiczna niż głęboka, tym niemniej należy pamiętać o odmiennej tolerancji poszczególnych narządów na niedotlenienie. O ile selektywna perfuzja dogłowowa z umiarkowaną hipotermią zabezpiecza OUN, to nie należy zapominać o prewencji niedotlenienia pozostałych narządów. W przypadku trudnych warunków operacji naprawczej i przedłużającego się czasu jej trwania jedyną metodą ochrony organów wewnętrznych jest spowolnienie metabolizmu i redukcja zapotrzebowania tlenowego wywołana hipotermią. Dlatego też, mimo przyjętej w naszym ośrodku zasady obniżenia temperatury do 25ºC, w pewnych indywidualnych sytuacjach schładzano pacjenta do 18ºC.
Istnieją różne poglądy dotyczące sposobów korekcji pH (metoda pH-stat i α-stat) i żadna z nich nie została zarzucona. W naszym ośrodku stan równowagi kwasowo-zasadowej utrzymywano zgodnie z teorią pH-stat.
Analizując wyniki badań gazometrycznych, zwrócono uwagę na duże wypłukiwanie CO2 w trakcie selektywnej perfuzji mózgowej. Trudności w utrzymaniu odpowiedniego parcjalnego ciśnienia dwutlenku węgla (mimo korekty przepływu mieszaniny gazów podawanych do oksygenatora wg charakterystyki jego pracy podanej przez producenta) mogą być uzależnione od: konieczności stosowania niskich przepływów krwi w stosunku do rekomendowanych dla danego typu utleniacza (w 30% przypadków stosowano oksygenatory z zalecanym przepływem krwi 0,5–7,0 l/min; w 70% – z przepływem 1,0–7,0 l/min), temperatury i lepkości krwi, własności membrany oddzielającej fazę powietrzną od krwi, złożoności zjawisk chemicznych, w których bierze udział CO2 we krwi.
Podane wartości oporów przepływu krwi podawanej do tętnic dogłowowych mają charakter orientacyjny; wyrażają jedynie trend w kształtowaniu się ciśnienia podawania. Są one zmienne w czasie, zależą m.in. od: przepływu pompy, oporów miejscowych (zmiana przekroju przewodu, łączniki itp.) i liniowych (długości drenów w układzie), własności reologicznych tłoczonej krwi, temperatury i lepkości przepływającego medium, wreszcie oporów stawianych przez łożysko naczyniowe pacjenta.
Słabością pracy jest jej retrospektywny charakter i wynikające z tego trudności w ocenie parametrów biochemicznych w aspekcie ich standaryzacji; w celach badawczych parametry powinny być porównywane w warunkach ustalonych (m.in.: medium o identycznych własnościach fizykochemicznych, temperaturze, przy określonym ciśnieniu, przepływie). Z uwagi na niewielką liczebnie i niejednorodną klinicznie grupę (duża zmienność stosowanych przepływów krwi, zmiany temperatur, obecność środków anestetycznych, różny czas trwania zabiegów) nie pogłębiano analizy statystycznej, ograniczono się jedynie do przedstawienia wartości średnich, odchylenia standardowego, mediany (EXCEL 2000®).

Wnioski
Podsumowując powyższe rozważania, można stwierdzić, że dobór odpowiedniej kaniulacji decyduje o adekwatnej perfuzji pacjenta z tętniakiem aorty. Selektywna perfuzja mózgowa z hipotermią jest skuteczną i powtarzalną metodą zabezpieczenia OUN przed niedotlenieniem. Z uwagi na nieinwazyjność i możliwość obserwacji w czasie rzeczywistym pomiar oksymetrii mózgowej może być istotnym uzupełnieniem monitorowania pacjentów w czasie operacji tętniaków aorty.


Piśmiennictwo
1. Religa Z, Pastuszek M. Tętniaki aorty piersiowej. Chirurgia tętnic i żył obwodowych. T. 2. Red. W. Noszczyk. PZWL, Warszawa 2007; 681-691.
2. Zembala M. Tętniaki aorty. Zarys kardiochirurgii. Red. Z Religa. PZWL, Warszawa 1993; 94-118.
3. Chong SY, Chow MY, Kang DS, Sin YK, Sim EK, Ti LK. Deep hypothermic circulatory arrest in adults undergoing aortic surgery: local experience. Ann Acad Med Singapore 2004; 33: 289-293.
4. Augoustides JG, Pochettino A, McGarvey ML, Cowle D, Weiner J, Gambone AJ, Pinchasik D, Bavaria JE. Clinical predictors for mortality in adults undergoing thoracic aortic surgery requiring deep hypothermic circulatory arrest. Ann Cardiac Anesth 2006; 9: 114-119.
5. Müller D, Fieguth HG, Wimmer-Greinecker G, Wöhleke T, Kleine P, Moritz A. Neurologic outcome after surgery of the aortic arch: comparison of deep hypothermic arrest, antegrade and retograde cerebral perfusion. J Thorac Cardiovasc Surg 2004; 20: 72-76.
6. Griepp RB. Cerebral protection during aortic arch surgery. J Thorac Cardiovasc Surg 2001; 121: 425-427.
7. Cheung AT, Bavaria JE, Pochettino A, Weiss SJ, Barclay DK, Stecker MM. Oxygen delivery during retrograde cerebral perfusion in humans. Anesth Analg 1999; 88: 8-15.
8. Inamura S, Furuya H, Yagi K, Ikeya E, Yamaguchi M, Fujimura T, Kanabuchi K. Recent surgical outcomes of acute type-A aortic dissection. Tokai J Exp Clin Med 2006; 31: 109-112.
9. Svensson LG. Antegrade perfusion during suspended animation? J Thorac Cardiovasc Surg 2002; 124: 1068-1070.
10. Kazui T. Simple and safe cannulation technique for antegrade selective cerebral perfusion. Ann Thorac Cardiovasc Surg 2001; 7: 186-188.
11. Pierangeli A, Di Bartolomeo R, Di Eusanio M. Aortic arch aneurysm. Protection of the brain with antegrade selective cerebral perfusion. Ital Heart J 2000; 1 (Suppl 3): S117-S119.
12. Di Eusanio M, Schepens MA, Morshuis WJ, Di Bartolomeo R, Pierangeli A, Dossche KM. Antegrade selective cerebral perfusion during operations on the thoracic aorta: factors influencing survival and neurologic outcome in 413 patients. J Thorac Cardiovasc Surg 2002; 124: 1080-1086.
13. Bachet J, Guilmet D, Goudot B, Dreyfus GD, Delentdecker P, Brodaty D, Dubois C. Antegrade cerebral perfusion with cold blood: a 13-year experience. Ann Thorac Surg 1999; 67: 1874-1878.
14. Kazui T, Inoue N, Yamada O, Komatsu S. Selective cerebral perfusion during operation for aneurysms of the aortic arch: a reassessment. Ann Thorac Surg 1992; 53: 109-114.
15. Kazui T, Yamashita K, Washiyama N, Terada H, Bashar AH, Suzuki T, Ohkura K. Usefulness of antegrade selective cerebral perfusion during aortic arch operations. Ann Thorac Surg 2002; 74: S1806-S1809.
16. Dobrogowska-Kunicka J, Liebert A, Wilczyński J, Maniewski R. Zastosowanie spektroskopii w bliskiej podczerwieni dla monitorowania oksygenacji mózgu u chorych operowanych w krążeniu pozaustrojowym. Blok Operacyjny 2000; 3: 43-45.
17. Staszkiewicz W, Gawlikowska D, Maniewski R, Zbieć A, Gabrusiewicz A. Zastosowanie przezczaszkowej oksymetrii mózgu w chirurgii tętnic szyjnych. Pol Przegl Chir 2001; 73: 186-199.
18. Urbanski PP. Zasady postępowania chirurgicznego w ostrym rozwarstwieniu aorty typu A. Kardiochir Torakochir Pol 2004; 1: 28-35.
19. Apaydin AZ, Posacioglu H, Calkavur T, Islamoglu F, Uc H, Buket S. Cerebral perfusion through separate grafts for repair of acute aortic dissection with torn arch. Tex Heart Inst J 2001; 28: 288-291.
20. Igari T, Hoshino S, Iwaya F, Ando S. Cerebral blood flow and oxygen metabolism during cardiopulmonary bypass with moderate hypothermic selective cerebral perfusion. Cardiovasc Surg 1999; 7: 106-111.