la perfusione cerebrale anterograda selettiva (ascp)

LA PERFUSIONE CEREBRALE
ANTEROGRADA SELETTIVA (ASCP) A
BOLOGNA: CASISTICA, EVOLUZIONE
DELLA TECNICA E RISULTATI
A Cura del TFPC
ALESSIA ZANNI
Collaboratori
DOTT.SSA SOFIA MARTIN SUAREZ
(TFPC)
MARCO LA MONACA (TFP
C)
LA ASCP A BOLOGNA: CASISTICA, EVOLUZIONE DELLA TECNICA E RISULTATI
Il lavoro qui descritto consiste in una raccolta di procedure eseguite in Perfusione Cerebrale
Anterograda Selettiva (ASCP) presso il Reparto di Cardiochirurgia dell’Azienda OspedalieroUniversitaria Policlinico “Sant’Orsola - Malpighi” di Bologna dal 1996 ai primi mesi del 2011.
La continua evoluzione nelle tecniche e nei materiali intercorsa in questi 15 anni ha consentito di
ridurre in maniera sempre più significativa i tempi di degenza, la mortalità, i costi e di ridurre
significativamente il rischio di danno neurologico nei pazienti sottoposti a chirurgia dell’arco
aortico e/o dell’aorta toracica con ASCP.
1.1 PROFILO PAZIENTI
Da novembre 1996 a marzo 2011 573 pazienti sono stati sottoposti a chirurgia dell’aorta toracica
che ha richiesto l’utilizzo di perfusione cerebrale selettiva anterograda. La percentuale di uomini era
del 69,9% cioè 399, mentre quella delle donne del 30,1% con un età media di 62.9 ±12.2 anni. I
fattori di rischio preoperatori erano compatibili con la patologia che li ha fatti approdare a
cardiochirurgia:
Fattori di Rischio Preoperatori
Numero pz (%)
Ipertensione
396 (69,1)
Fumo
187 (32,6)
CAD (Coronary Artery Disease)
78 (13,6)
Insufficienza Renale Preoperatoria
28 (4,9)
BPCO (Broncopneumopatia cronica ostruttiva)
23 (4,0)
Urgenza/Emergenza
209 (36,5)
È molto importante sottolineare come il 36,5% dei pazienti arrivava a chirurgia dell’aorta toracica
in emergenza/urgenza, e che il fattore di rischio preoperatorio con l’incidenza maggiore (396
pazienti) era l’ipertensione arteriosa.
I pazienti venivano sottoposti principalmente a trattamento di aneurisma cronico dell’aorta nel
48,1% e a dissezione aortica di tipo A nel 43,8%, queste due patologie hanno colpito in totale 527
pazienti, i restanti 46 venivano operati per ematoma intramurale, ulcera aortica penetrante e altre
patologie :
Patologia Aortica
Numero pazienti (%)
Aneurisma cronico
276 (48,1)
Dissezione di tipo A
251 (43,8)
Ematoma intramurale
20 (3,5)
Ulcera aortica penetrante
8 (1,4)
Altre
18 (3,2)
1.2 PROCEDURA CHIRURGICA
Per quanto riguarda la procedura cardiochirurgia, la sostituzione dell’arco aortico completo con
reimpianto isolato dei vasi epiaortici o con la pastiglia è stato eseguito nel 48,7% dei pazienti dei
quali più della metà ha eseguito anche sostituzione dell’aorta ascendente. Nel 36 % dei casi è stato
sostituito l’emiarco aortico e l’aorta ascendente. In 137 pazienti è stata eseguita sostituzione
dell’arco aortico con tecnica “Elephant Trunk”: nel 35 % dei casi nella maniera classica e nel
restante 65% nella maniera “frozen”.
Procedura Chirurgica
Numero pazienti (%)
Aorta ascendente+ Emiarco
207 (36,1)
Aorta ascendente+Arco
156 (27,2)
Arco
123 (21,5)
Elephant Trunk classico
48 (8,4)
Elephant Trunk frozen
89 (15,5)
Oltre alla chirurgia sull’arco aortico sono state eseguite delle procedure associate: 169 pazienti sono
stati sottoposti a Bentall modificata, 75 pz a sostituzione della valvola aortica mentre 31 a
riparazione della stessa, 48 pz ad Elephant Trunk, nel 6,6% è stato necessario by-pass coronarico e
infine 12 pz hanno subito chirurgia della valvola mitrale.
Procedure Associate
Numero pazienti (%)
Bentall Modificata
169 (29,5)
By-pass coronarico
38 (6,6)
Sostituzione Valvola Aortica
75 (13,1)
Elephant Trunk
48 (8,4)
Chirurgia della Valvola Mitrale
12 (2,1)
Riparazione Valvola Aortica
31 (5,5)
1.3 DESCRIZIONE DELLA PERFUSIONE CEREBRALE SELETTIVA ANTEROGRADA
Il circuito della circolazione extracorporea era composto da: un reservoir per la raccolta del sangue
refluo dalla circolazione sistemica attraverso la linea venosa collegata alla cannula posizionata in
atrio destro, da una pompa centrifuga che assicurava la perfusione sistemica, da un ossigenatore a
fibre cave che garantiva l’ossigenazione del sangue venoso e la rimozione di CO2, da uno
scambiatore di calore che permetteva il raffreddamento e il riscaldamento del perfusato ed infine da
una trappola per le bolle. Nella macchina cuore polmone veniva sfruttata l’uscita coronarica
dell’ossigenatore per il collegamento dei tubi dedicati alla perfusione cerebrale (Figura 1.1),
all’uscita dell’ossigenatore si trovava una pompa roller utilizzata per mandare sangue ossigenato al
cervello, su questo tubo veniva posto un filtro pediatrico per bloccare eventuali bolle o detriti, il
tubo si divideva poi attraverso una Y alla quale venivano collegate due cannule posizionate una nel
tronco brachicefalico (Figura 1.2) e una in carotide comune di sinistra (Figura 1.3).
Perfusione cerebrale
selettiva: 10 ml/kg/min
Pompa roller per la
perfusione cerebrale
Pompa centrifuga per la
perfusione cerebrale
Figura 1.1
Figure 1.2 -1.3
Dopo l’istituzione della circolazione extracorporea, si raffreddava il paziente fino ad ottenere una
temperatura nasofaringea di 25-26° C e una temperatura rettale di circa 28° C, in questa fase era
molto importante controllare il gradiente termico che non doveva superare i 2-3° C; a questo punto
si procedeva al posizionamento del paziente in Trendelemburg e si continuava con il clampaggio
dei vasi sovraortici che doveva essere contemporaneo all’arresto della circolazione sistemica. Una
volta eseguito l’arresto di circolo venivano posizionate delle cannule a livello del tronco
brachiocefalico e della carotide comune di sinistra (Figure 1.4-1.5), precedentemente isolati e
circondati con fettucce, iniziando cosi la perfusione cerebrale che prevedeva un flusso di 10-15
ml/kg/min. Solitamente si perfondeva a 10 ml/kg/min tranne nei casi in cui venisse perfusa anche la
succlavia di sinistra per una migliore protezione midollare. Dopo queste manovre si procedeva
all’esecuzione della cardioplegia per la protezione miocardica. Il flusso cerebrale veniva adattato in
modo che la pressione rilevata nell’arteria radiale destra fosse mantenuta fra i 40-70 mmHg e la
temperatura del perfusato veniva fissata a 25° C per tutta la durata della perfusione cerebrale
anterograda.
Durante questo periodo il chirurgo poteva quindi eseguire tutte le riparazioni del caso che una volta
concluse permettevano di riprendere la circolazione extracorporea procedendo al riscaldamento
progressivo del paziente.
Figure 1.4-1.5: A sinistra mostra una cannula per la cardioplegia retrograda utilizzata all’inizio di
questa esperienza per la perfusione cerebrale. A destra rappresenta la cannula attualmente
utilizzata: provvista di palloncino per il fissaggio alla parete del vaso e di anima interna per
evitare la chiusura del lume durante piegamento.
Nel corso degli anni la tecnica di perfusione cerebrale selettiva anterograda è stata modificata per
poter perfondere l’emisfero di destra attraverso la medesima cannula che assicurava il flusso
sistemico prima dell’arresto di circolo, infatti dal 2004 si procedeva ad una cannulazione dell’arteria
ascellare destra. La configurazione della macchina cuore-polmoni rimaneva praticamente la stessa
anche se la pompa centrifuga in un primo momento garantiva la perfusione sistemica e poi quella
emisferica di destra, mentre la pompa roller portava sangue alla carotide comune di sinistra e in
alcuni casi anche alla succlavia sinistra. Anche in questo caso dopo aver iniziato la circolazione
extracorporea si raggiungeva la temperatura di 25-26° C, si iniziava la perfusione
cerebrale
solamente attraverso l’arteria carotide di destra al flusso teorico del paziente (sempre 10 ml/kg/min)
e si clampavano i vasi sovraortici contemporaneamente all’inizio dell’arresto di circolo, in seguito
si andava a posizionare la cannula in carotide comune di sinistra (previa apertura dell’aorta) per poi
cominciare la perfusione emisferica di sinistra (Figura 1.6), a questo punto si eseguiva la
cardioplegia per la protezione del miocardio. Durante la perfusione cerebrale era importante che il
flusso venisse equamente distribuito: in carotide comune di sinistra e in arteria ascellare tenendo
conto del calibro delle cannule e di eventuali furti di sangue da parte dell’arteria succlavia. Sulla
linea arteriosa che andava alla carotide comune di sinistra veniva posizionato un manometro con il
quale si controllava la pressione che non doveva superare i 200 mmHg. La pressione in radiale di
destra non poteva essere visualizzata se si utilizzava per la cannulazione dell’ascellare un cannula
occlusiva, in caso contrario potevamo impiegare questo parametro per adattare il flusso della
perfusione cerebrale. Una volta eseguita l’anastomosi distale era possibile andare a ripristinare la
perfusione sistemica attraverso una cannula posizionata sulla linea arteriosa mediante una Y,
continuando la perfusione cerebrale. Terminata l’anastomosi prossimale, previa debollaggio delle
strutture interessate chirurgicamente, venivano rimosse le cannule per la perfusione cerebrale (nel
caso di cannulazione del tronco brachicefalico e carotide comune di sinistra) o solamente la cannula
in carotide comune di sinistra, per poi essere reinstallata la circolazione sistemica attraverso la
cannula utilizzata per la riperfusione. L’anastomosi distale e le procedure cardiochirurgiche
associate venivano effettuate durante la fase di riscaldamento del paziente.
Figura 1.6: Schema dell’ASPC. A)Viene perfuso l’emisfero destro del sistema nervoso centrale
attraverso la cannulazione dell’arteria innominata o ascellare con una pompa centrifuga, mentre
l’emisfero sinistro viene perfuso, con una pompa roller separata, attraverso la cannulazione della
carotide comune di sinistra. La linea arteriosa ha sempre la presenza di un Y: una linea connessa
alla cannula in arteria ascellare e l’altra (B) viene utilizzata per la riperfusione sistemica
attraverso l’aorta dopo che è stata eseguita l’anastomosi distale.
1.4 RISULTATI
I risultati ottenuti in ambito chirurgico per quanto riguarda la perfusione cerebrale selettiva
anterograda sono i seguenti:
Variabili
Circolazione extracorporea
201,9±64,6 min
Clampaggio
134,1±47,8 min
ASPC
63,7±33,7 min
Temperatura Nasofaringea
24,2±2,4 ° C
I tempi medi di circolazione extracorporea sono stati di 201 minuti, mentre la durata media della
perfusione cerebrale selettiva anterograda è stata di 63 minuti con valori compresi fra 10-220
minuti. Come abbiamo detto in precedenza veniva raggiunta un’ipotermia moderata in arresto di
circolo con una temperatura media di 24,2° C in un range di valori che andavano da 18-28° C.
Non ci sono stati decessi durante chirurgia cardiaca. La mortalità ospedaliera è risultata essere
dell’11,2% per un totale di 64 pazienti su 573, è pero molto importante sottolineare che la mortalità
nei pazienti operati in elezione è stata di 27/364 (7,5%), mentre nel caso di chirurgia d’emergenza
questa aumenta colpendo 37/209 pazienti (17,8%).
Per quanto riguarda la morbidità ospedaliera il 7,4% dei pazienti hanno presentato danni neurologici
permanenti mentre il 9,9% di questi sono stati colpiti da danni neurologi transitori. Altre
complicanze post-operatorie sono state:
Complicanze post-operatorie
Numero pazienti (%)
Complicanze polmonari
125 (21,8)
Insufficienza renale
112 (19,5)
Sanguinamenti
40 (7,0)
Infarto del miocardio
11 (1,9)
Le complicanze con maggior incidenza (21,8%) sono state quelle di tipo polmonare che hanno
richiesto un supporto ventilatorio per un tempo maggiore di 72 ore, seguono con il 19,5%
l’insufficienza renale acuta o cronica, i sanguinamenti che hanno colpito il 7% dei pazienti ed infine
nell’1,9% dei casi si è verificato un infarto del miocardio.
1.5 CONCLUSIONI
La protezione cerebrale durante interventi sull’arco aortico è sempre un obiettivo che si è cercato
di raggiungere con l’ideazione e l’introduzione nella pratica clinica di diverse tecniche di
protezione cerebrale: arresto di circolo in ipotermia profonda, perfusione cerebrale retrograda e
perfusione cerebrale selettiva anterograda. L’efficacia di queste metodiche è stata inoltre
potenziata grazie all’impiego di farmaci neuro-protettori e all’utilizzo di macchinari sempre più
sofisticati per il neuromonitoraggio. L’arresto di circolo in ipotermia profonda nonostante sia una
tecnica di semplice esecuzione, presenta un tempo di arresto di circolo sicuro limitato ed è
caratterizzata da complicanze legate all’ipotermia profonda che hanno spostato l’interesse su altre
tecniche di protezione cerebrale. La perfusione cerebrale retrograda è stata descritta per le prima
volta nel 1980 (10), ma introdotta nella pratica clinica solo successivamente (9), essa consente un
raffreddamento uniforme del cervello ed anche la rimozione di sostanze neurotossiche prodotte
durante DHCA, ma presenta le stesse complicanze di quest’ultima per l’utilizzo di ipotermia
profonda. La RCP rimane una tecnica controversa sulla quale si ha oltretutto un’esperienza limitata.
L’introduzione della perfusione cerebrale selettiva anterograda secondo Kazui (4) ha portato diversi
vantaggi quali, tempo illimitato di protezione cerebrale consentendo di eseguire interventi sempre
più complessi, utilizzo di ipotermia moderata e mantenimento dell’autoregolazione del flusso
cerebrale.
Dal 1996, nel Reparto di Cardiochirurgia dell’Azienda Ospedaliera-Universitaria Policlinico
“Sant’Orsola-Malpighi” di Bologna si è iniziato ad utilizzare la perfusione cerebrale selettiva
anterograda proposta da Kazui in arresto di circolo in ipotermia moderata durante chirurgia
dell’arco aortico. Da novembre 1996 a Marzo 2011 è stato necessario sottoporre ad ASPC 573
pazienti, la durata media dall’ASPC è stata di 63,7 min e la temperatura nasofaringea media di
24,2° C. In questo studio abbiamo ottenuto una mortalità ospedaliera dell’11,2% (64pz), da
segnalare che la mortalità nei pazienti operati in elezione è stata del 7,5% (27/364), mentre nel caso
di chirurgia d’emergenza questa è aumenta fino al 17,8% (37/209). Per quanto riguarda i danni
neurologici permanenti hanno coinvolto il 7,4% dei pazienti mentre i danni neurologi transitori il
9,9% dei pazienti.
Questi risultati se confrontati con quelli ottenuti con le altre tecniche di protezione cerebrale quali
arresto di circolo in ipotermia profonda e perfusione cerebrale retrograda, mostrano una superiorità
della tecnica utilizzata nello studio in ambito di mortalità ospedaliera, danni neurologici permanenti
e transitori. Infatti come mostrano le tabelle sopra riportate, con l’impiego della DHCA e della
DHCA associata a RCP si sono ottenuti i seguenti risultati:
Tecnica di protezione Mortalità
ospedaliera DNP
DNT
cerebrale
(%)
DHCA
8,2-40
5-21
2-19
RCP+DHCA
0-23
0-14,7
0-25
ASPC Bologna
11,2
7,4
9,9
La mortalità ospedaliera, come già detto, è stata dell’11,2% e può essere confrontata con altri studi
che hanno utilizzato questa tecnica come metodo di protezione cerebrale. Kazui et al. (84) hanno
riportato una mortalità ospedaliera del 12,7% in 220 pazienti sottoposti a sostituzione totale
dell’arco aortico. Ancora, Dossche at al. (85) hanno invece ottenuto una mortalità dell’8,6% con
risultati favorevoli anche in termini di danni neurologici permanenti (5,4%) e transitori (3,8%). In
una casistica riportata da Bachet (86) e collaboratori la mortalità era pari al 16,9% dei pazienti,
l’incidenza di DNP del 3,5% e di DNT del 9,3%. Nella tabella sotto riportata possiamo vedere come
i risultati ottenuti da questo studio clinico siano sovrapponibili a quelli ottenuti da altri autori:
Numero pazienti
Mortalità
DNP (%)
DNT (%)
Ospedaliera(%)
Karisu, 2010
24
0
0
0
Krahebuhl, 2010
133
3
6
8,2
Halkos, 2009
205
8,8
4,3
4,5
Khalady, 2007
501
11,6
9,6
13,4
Sasaki, 2007
305
2,3
1,6
6,6
Kazui, 2006
472
9,3
3,2
4,7
11,2
7,4
9,9
8,2
4,1
5,7
Di
Bartolomeo, 573
2012
Minakawa
122
In conclusione, lo studio ha confermato che la perfusione cerebrale anterograda selettiva è
effettivamente un metodo sicuro di protezione cerebrale durante chirurgia complessa dell’aorta
toracica in accordo con i risultati ottenuti in termini di basso rischio di mortalità ospedaliera e
danni neurologici permanenti e transitori.