Derin Hipotermik Sirkulatuvar Arrest

PH DENGESİ:

*pH-stat pH yönetimi

Alternatif yaklaşım pH-stat yönetimidir.

Bu yöntemde soğutma sırasında kana CO₂ eklenerek hipotermi altında pH normal düzeyde tutulur.

Eklenen CO₂ şu etkileri oluşturur:

• serebral vazodilatasyon
• serebral mikrovasküler otoregülasyonun ortadan kalkması

Bunun sonucunda:

• serebral kan akımı artar
• serebral kan akımı ile serebral metabolizma arasındaki ilişki (coupling) bozulur

Ek CO₂ varlığında derin hipotermide oksihemoglobin dissosiasyon eğrisi sağa kayar. Bu durum:

• hemoglobinin oksijene afinitesini azaltır
• dokulara oksijen teslimini artırır

Ancak kan 37°C’ye yeniden ısıtıldığında, pH-stat yönetiminde kan:

• asidotik
• hiperkapnik

hale gelir.

Erişkin ve çocuklarda beyin hasarı mekanizmaları

İntraoperatif beyin hasarının mekanizmaları erişkinler ve çocuklar arasında farklıdır.

Erişkinlerde beyin hasarı genellikle embolik mekanizmalarla ortaya çıkar. Bunun nedeni şu vasküler risk faktörleridir:

• hipertansiyon
• ateroskleroz
• diabetes mellitus

Buna karşılık kompleks konjenital kalp hastalığı cerrahisi geçiren çocuklar, uzun süreli düşük akım veya sirkülatuar arrest dönemlerinde gelişen global iskemik hasara daha duyarlıdır.

Bu nedenle:

• Erişkinlerde alpha-stat yönetimi daha uygun olabilir, çünkü serebral otoregülasyon korunur ve mikrovasküler sistem stenozlu bölgelerde akımı ayarlayabilir.
• Çocuklarda ise pH-stat yönetimi daha avantajlı olabilir, çünkü oluşturduğu global serebral vazodilatasyon, uzun süreli düşük akım durumlarında beyin kan akımını artırır.

İSKEMİK SEREBROVASKÜLER OLAY:

*Hipotermik sirkülatuar arrest (HCA) uygulanan hastalarda iki farklı tip beyin hasarı görüldüğü iyi bilinmektedir:

1. Kalıcı nörolojik disfonksiyon (PND)
2. Geçici nörolojik disfonksiyon (TND)

Kalıcı Nörolojik Disfonksiyon (PND)

PND, genellikle inme (stroke) olarak adlandırılır ve klinik olarak fokal nörolojik defisit şeklinde ortaya çıkar.

Bu durum genellikle:

• partikül embolisi
• hava veya gaz kabarcıklarının embolisi

sonucu damar tıkanıklığı oluşması ve bunun sonucunda iskemik serebral infarkt gelişmesi ile meydana gelir.

HCA uygulanan hastalarda PND için risk faktörleri şunlardır:

• asendan aortta ateromatöz hastalık
• kardiyopulmoner bypass için kullanılan arteriyel kanülasyon bölgesinde ateromatöz hastalık

HCA operasyonlarında aksiller arter kanülasyonu, en düşük inme riski ile ilişkilendirilmiştir.

Embolik inme riskini azaltmak için kullanılan diğer nöroprotektif stratejiler şunlardır:

• arteriyel kanülasyon ve aort klempleme yerini belirlemek için epiaortik ultrasonografi
• antegrad serebral perfüzyon
• retrograd serebral perfüzyon (RCP)

Geçici Nörolojik Disfonksiyon (TND)

TND, yetersiz serebral korumaya bağlı gelişen geri dönüşümlü ve yaygın bir beyin hasarıdır.

TND gelişen hastalarda erken postoperatif dönemde şu klinik bulgular görülebilir:

• konfüzyon
• ajitasyon
• deliryum
• uzamış bilinç bulanıklığı
• Parkinsonizm benzeri bulgular

Bu durumda lokalize nörolojik bulgu yoktur.

Bilgisayarlı tomografi veya manyetik rezonans görüntüleme ile yapılan beyin görüntülemeleri genellikle normaldir.

TND, global serebral iskemik hasarın klinik yansımasıdır ve bu hasar:

• nekrotik
• veya apoptotik

nöronal hücre ölümüne yol açar.

*DHCA yapılan hayvan modellerinde reperfüzyondan birkaç saat sonra başlayan apoptotik hücre ölümü, 72 saate kadar devam edebilir.

Eksitotoksisite (Excitotoxicity)

*İskemi ve hipoksi ayrıca üçüncü bir mekanizma ile hücre ölümünü başlatabilir:

aşırı nöronal uyarılma ve hiperaktivite

Beyin anaerobik metabolizmaya geçtiğinde:

• laktat üretimi artar

Nöronların laktatı enerji kaynağı olarak kullanamaması ve HCA sırasında kan akımının olmaması, şu sonuçlara yol açar:

• laktat birikimi
• hücre içi pH düşüşü

Bu hücre içi asidoz şu olaylara neden olur:

• glutamat ve aspartat gibi güçlü eksitatör nörotransmitterlerin salınması
• nörotransporter pompalarının çalışmaması

Sonuçta glutamat intersellüler alanda birikir.

Artan glutamat konsantrasyonu:

• nörotoksik hale gelir
• kalsiyum kanallarının açılmasına neden olur

Bunun sonucu sitoplazmaya yoğun kalsiyum girişi olur ve ölümcül biyokimyasal kaskad başlar.

Bu mekanizmaya eksitotoksisite adı verilir.

Eksitotoksisite hem:

• nekrotik
• hem de apoptotik

iskemik nöronal hücre ölümünde önemli rol oynar.

Selektif Vulnerabilite

Beynin farklı bölgelerinde metabolik hız farklıdır ve metabolizması yüksek bölgeler iskemiye daha duyarlıdır.

Bu durum “selektif vulnerabilite” olarak adlandırılır.

Bu özellikle şu bölgelerde görülür:

• hipokampus
• bazal ganglionlar
• serebellum

TND’nin Klinik Sonuçları

HCA sonrası yetersiz serebral koruma nedeniyle TND gelişen hastalarda şu durumlar görülebilir:

• bilişsel fonksiyonlarda bozulma
• kısa süreli hafıza kaybı
• ince motor becerilerde bozulma

HCA uygulanan hastalarda yapılan nöropsikolojik testler, 25 dakikadan uzun DHCA sonrası:

• hafıza
• ince motor beceriler

alanlarında defisitler olduğunu göstermiştir.

*TND’nin etkileri klinik olarak önemsiz değildir ve uzun süreli DHCA sonrasında uzun dönem hafıza ve motor fonksiyon bozuklukları ile ilişkilidir.

SOĞUMA:

*Soğutma sırasında arteriyel giriş ile venöz dönüş arasındaki sıcaklık farkı 10°C’yi aşmayacak şekilde bir sıcaklık gradyanı korunur. Bunun amacı gaz embolisi oluşumunu önlemektir.

Kan ve dokuların sıcaklıklarının dengelenmesi için gereken soğutma süresi oldukça değişkendir ve şu faktörlere bağlıdır:

• kan akımı
• perfüzat ile organlar arasındaki sıcaklık farkı
• dokulara özgü sıcaklık değişim katsayıları

Hastaya özgü soğutmayı etkileyen faktörler arasında şunlar bulunur:

• oklüzif vasküler hastalık
• vücut kitle indeksi

Kullanılan serebral koruma yöntemine göre sıcaklık takibi

Eğer serebral koruma yöntemi:

1. Sadece HCA veya HCA + retrograd serebral perfüzyon (RCP)

Soğutma stratejisi şu sıcaklıklara göre belirlenmelidir:

• özofageal sıcaklık
• nazofarengeal sıcaklık

Çünkü bu bölgelerde ölçülen sıcaklıklar beyin sıcaklığını en iyi yansıtan değerlerdir.

Antegrad serebral perfüzyon kullanılıyorsa

Bu durumda visseral organların korunması hipoterminin temel amacı haline gelir.

Bu nedenle daha önemli sıcaklık ölçümleri:

• mesane
• rektal sıcaklık

ölçümleridir.

Yeterli serebral metabolik baskılanma için kabul edilen kriterler

Genellikle yeterli serebral metabolik baskılanma için kabul edilen parametreler şunlardır:

• en az 30 dakika soğutma
• hedef nazofarengeal sıcaklık: 18°C
• juguler venöz oksijen satürasyonu > %95
• elektroserebral sessizlik

Ek serebral koruma

Eğer sadece HCA uygulanıyorsa, iskemik dönem boyunca intrakraniyal sıcaklığın yükselmesini önlemek amacıyla başın buzla çevrelenerek topikal soğutma uygulanması önerilmektedir.

ISINMA:

*HCA sonrasında beyin perfüzyonu yeniden başlatılırken, yeniden ısıtmaya geçmeden önce kısa süreli düşük basınçlı soğuk kan reperfüzyonu uygulanması önerilmektedir.

Hemen yeniden ısıtma ile karşılaştırıldığında, soğuk reperfüzyon şu faydalarla ilişkilendirilmiştir:

• serebral perfüzyonun artması
• intrakraniyal basıncın azalması
• serebral ödemin azalması

Reperfüzyon sırasında hematokrit ve glukoz düzeyi

*Reperfüzyon sıvısındaki düşük hematokrit (~%20) değerlerinin, daha yüksek hematokrit (%30) değerlerine kıyasla daha fazla histopatolojik beyin hasarına yol açtığı gösterilmiştir.

*Reperfüzyon sırasında hiperglisemi, hücre içi asidozun artmasıyla ilişkilidir. Bu durum normal hücresel metabolizmanın yeniden başlamasını engeller.

HCA sonrasında 8 saate kadar serebral vasküler direnç artmış durumda kalabilir.

Bunun sonuçları:

• serebral kan akımında azalma
• serebral metabolizmayı sürdürebilmek için kandan oksijen ve glukozun anormal derecede yüksek ekstraksiyonu

Bu dönemde şu durumlar sekonder beyin hasarına neden olabilir:

• hipotansiyon
• hipoksemi
• anemi

Yeniden ısıtma sırasında sıcaklık kontrolü

Gaz embolisi oluşumunu önlemek için sıcaklık gradyanı 10°C’nin altında tutulmalıdır.

Ayrıca perfüzat sıcaklığı 36°C’yi geçmemelidir.

Serebral hipertermi, DHCA sonrasında hafif hipotermiye kıyasla:

• daha kötü nörodavranışsal sonuçlara
• daha fazla nöronal hücre hasarına

neden olur.

Yoğun bakımda kontrollü hipotermi

Bu gecikmiş nörolojik hasar riski önemli düzeydedir.

Bu nedenle birçok yüksek hacimli aort cerrahisi merkezi, DHCA sonrasında yoğun bakımda bir süre kontrollü (permissive) hipotermi uygulanmasını önermektedir. Bu yaklaşımın amacı gecikmiş beyin hasarı riskini azaltmaktır.

SEREBRAL PERFÜZYON:

Retrograd Serebral Perfüzyon:

*RCP nasıl uygulanır?

• vena cava superior kanüle edilir ve snare ile kontrol altına alınır
• kardiyopulmoner bypass devresinden gelen hipotermik arteriyel kan,
• vena cava superior üzerinden retrograd yönde beyne gönderilir

Bu işlem sirkülatuar arrest süresi boyunca gerçekleştirilir.

Genellikle kullanılan perfüzyon parametreleri:

• akım hızı: 300–500 mL/dk
• hedef SVC basıncı: 20–25 mmHg

RCP’nin etkin olduğunu gösteren bulgular

RCP doğru şekilde uygulandığında:

• HCA sırasında açık aort arkından
• büyük damarların çıkış yerlerinden

koyu renkli kanın retrograd olarak akması gözlenir.

Bu durum beynin oksijen tükettiğini (serebral oksijen ekstraksiyonu) gösterir.

Selektif Antegrad Serebral Perfüzyon:

*Aort ark rekonstrüksiyonu yapılan hastalarda transkraniyal Doppler ile orta serebral arter kan akımı ölçümleri, RCP’ye kıyasla SACP’nin daha güvenilir serebral perfüzyon sağladığını açıkça göstermiştir.

*SACP kullanımının sirkülatuar arrest kavramını değiştirdiği unutulmamalıdır.

Klasik olarak sirkülatuar arrest, tüm dolaşımın durması ve tüm organlara perfüzyonun kesilmesi anlamına gelir.

Ancak SACP kullanıldığında:

• beyin
• kollar
• spinal kord (kollateral dolaşım aracılığıyla)

perfüze edilmeye devam eder.

Bu nedenle SACP ile uygulanan durumda tam vücut sirkülatuar arrest değil, alt vücut sirkülatuar arrest söz konusudur.

Bu durumda iskemiye maruz kalan tek organlar şunlardır:

• bacaklar
• abdominal visseral organlar.

Selektif antegrad serebral perfüzyonun (SACP) uygulanması için çok sayıda teknik tanımlanmıştır.

Bilateral SACP (bSACP)

Bilateral SACP, şu yöntemlerle uygulanabilir:

• sol ve sağ ortak karotis arterlerin doğrudan kanülasyonu
• veya HCA sırasında açık aort arkından innominate arter ve sol karotis arter ostiumlarına perfüzyon kanüllerinin yerleştirilmesi

Bu ikinci yöntemin dezavantajları şunlardır:

• hava embolisi riski
• aterosklerotik emboli riski
• cerrahi sahada ek kanüllerin oluşturduğu kalabalık

Unilateral SACP (uSACP)

Bu teknikte:

• Sternotomi öncesinde sağ aksiller artere uç-yan anastomoz ile 8 mm’lik bir greft dikilir
• Bu greft kardiyopulmoner bypass’ı başlatmak için arteriyel giriş hattı olarak kullanılır

HCA sırasında:

• Kan akımı 10 mL/kg/dk seviyesine düşürülür
• innominate arterin ve sol ortak karotis arterin kökü vasküler klemp ile oklüde edilir

Sol karotis arterin oklüzyonunun amacı:

• ekstrakraniyal dolaşım ve kollateral sistemi basınçlandırmak
• “steal” fenomenini azaltmak

Bu şekilde kan:

• sağ ortak karotis arter
• sağ vertebral arter

aracılığıyla beyni ve spinal kord’u perfüze eder.

Perfüzyon akımı, serebral perfüzyon basıncını 50–60 mmHg arasında tutacak şekilde ayarlanır.

Bu tekniğin eleştirmenleri, uSACP’nin sol serebral hemisfere yeterli kan akımı sağlamayabileceğini öne sürmektedir.

Ancak hem deneysel hem de klinik çalışmalar, şu sonuçları göstermiştir:

• Willis poligonu sağlam olsun veya olmasın
• uSACP ile bSACP arasında serebral kan akımı açısından anlamlı fark bulunmamaktadır

Klinik sonuçlar

HCA ve SACP ile aort ark replasmanı yapılan 1097 hastayı içeren geniş ve modern bir propensity-matched analizde:

• uSACP ile bSACP arasında mortalite ve morbidite açısından fark bulunmamıştır

İlginç olarak:

• bSACP grubunda inme insidansının daha yüksek olma eğilimi gösterdiği görülmüştür.

Bu durum büyük damarların daha fazla manipülasyonuna bağlanmıştır.

MODERATE HİPOTERMİ:

*SACP kullanımı, tam vücut sirkülatuar arresti “alt vücut sirkülatuar arrestine” dönüştürmüştür.

*Visseral organların ve iskelet kasının metabolik hızı beyne göre belirgin şekilde daha düşüktür. Bu nedenle:

• visseral organlar optimal korunma için daha az hipotermiye ihtiyaç duyar
• iskemiye daha toleranslıdırlar

Derin hipotermi:

• soğutma ve yeniden ısıtma için daha uzun kardiyopulmoner bypass süreleri gerektirir

Bu durum şu organlar üzerinde olumsuz etkilere yol açabilir:

• akciğerler
• karaciğer
• böbrekler

Ayrıca derin hipotermi şu durumlarla ilişkilidir:

• vasküler endotelyal disfonksiyon
• kanama komplikasyonları
• artmış sistemik inflamatuar yanıt

Hemiark replasmanı genellikle:

• 28–29°C sıcaklıkta

uygulanmaktadır.

Total ark replasmanı hem elektif hem de acil vakalarda genellikle:

• 25–26°C sıcaklıkta

gerçekleştirilmektedir.

Bu hastalarda ortalama sirkülatuar arrest süresi 55 dakika olarak bulunmuştur.

Diğer yüksek hacimli aort cerrahisi merkezlerinden bildirilen sonuçlar da benzer olup, MHCA/SACP’nin aort ark cerrahisinde güvenli ve etkili bir dolaşım yönetim stratejisi olduğunu doğrulamaktadır.

FARMAKOLOJİK AJANLAR:

*Hipotermik sirkülatuar arrest (HCA) sırasında serebral korumayı optimize etmek amacıyla kullanılan farmakolojik yardımcı ajanlar arasında:

• kortikosteroidler
• barbitüratlar
• mannitol

bulunmaktadır.

Kortikosteroidler güçlü antiinflamatuar ajanlardır ve DHCA ile ilişkili inflamatuar yanıtı baskıladıkları gösterilmiştir.

Deneysel çalışmalar, kardiyopulmoner bypass öncesinde kortikosteroid premedikasyonunun şu etkileri olduğunu göstermiştir:

• kan-beyin bariyeri geçirgenliğini azaltmak
• serebral apoptozu azaltmak
• DHCA sonrasında serebral kan akımını artırmak

Emory’de uygulanan tipik protokolde:

• anestezi indüksiyonundan sonra 1 g metilprednizolon uygulanır
• postoperatif dönemin ilk 72 saatinde steroidler hızlı şekilde azaltılarak kesilir

Barbitüratlar

Barbitüratların:

• serebral oksijen tüketimini azalttığı
• izoelektrik EEG oluşturduğu
• serebral ödemi azalttığı

gösterilmiştir.

En sık kullanılan barbitürat tiyopentaldir ve DHCA gerektiren cerrahilerde bazı yüksek hacimli aort cerrahisi merkezlerinde serebral koruma amacıyla kullanılmaktadır.

Ancak tiyopentalin etkinliği uygulama zamanı ve dozuna bağlıdır.

Eğer HCA öncesinde uygulanırsa:

• serebral enerji durumu azalabilir
• bu durum olumsuz sonuçlara yol açabilir

Buna karşılık HCA sırasında uygulanması daha faydalı kabul edilmektedir.

Barbitüratların doza bağlı etkileri de vardır:

• düşük dozlarda: serebral metabolizma azalır
• yüksek dozlarda:
  • negatif inotropik etki
  • sedasyon
  • ekstübasyon süresinde uzama

Mannitol

Mannitol, serebral ödemi azaltmak için kullanılan güçlü bir osmotik diüretiktir.

Ayrıca:

• serbest oksijen radikallerini temizleme (scavenger) özelliği
• serebral iskemi sonrasında anti-apoptotik etkiler

gösterebilir.