Hämodynamische Veränderungen nach hypothermem Kreislaufstillstand im Vergleich zu kontinuierlichem „Low-Flow-Bypass“ bei Aortenbogenoperationen mit Verwendung der extrakorporalen Zirkulation.- Eine tierexperimentelle in-Vivo-Studie an 26 männlichen Jungferkeln. -

Language
de
Document Type
Doctoral Thesis
Issue Date
2010-11-22
Issue Year
2010
Authors
Omar Mahmoud, Nora
Editor
Abstract

2.1 Background Aortic arch repair in paediatric patients is often performed under deep hypothermic circulatory arrest (DHCA) and has been standardized to a certain degree, but is still resulting in suboptimal neurological outcomes related to the total reduction of cerebral blood flow. In order to improve neurological outcomes some alternative perfusion protocols using continuous hypothermic low-flow-perfusion were established. The different impact on the intra- and postoperative haemodynamic state using both perfusion techniques has been the matter of interest of this study. 2.2 Methods Twenty-six male piglets underwent aortic arch surgery under general anaesthesia using either conventional deep hypothermic cardiac arrest (DHCA, group 1, DHCA, 20 °C, n = 14) or continuous hypothermic low-flow-perfusion via the innominate artery (group 2, LF, 30 ml/kg/min, 25 °C, n = 12). Different hemodynamic parameters (MAD, LAP, HZV, CI, PAP, PVR, CFI, SVR, ITBVI, EVLWI, GEDVI) have been measured using swan-ganz-catheters and PiCCO-catheter systems. Further, investigation of regional blood flow in the right arteria carotis communis and the femoral artery system by two ultrasound flow-probes at defined timepoints was part of the experimental protocol. 2.3 Results Important hemodynamic differences between both perfusion protocols were found in this study. Animals operated under the condition of continuous hypothermic low-flow-perfusion tend to have a better intra- and postoperative hemodynamic performance related to an improved myocardial function during and after surgery (CO, CI). Despite a relatively high CBP-flow to the right brachiocephalic trunc (innominate artery) no relevant subdiaphragmal perfusion to the lower limbs via connatal collateral arteries was detectable. Blood-flow in the femoral artery system, the right arteria carotis communis and arterial blood pressures (MAP) did not differ between DHCA and low-flow-animals. 2.4 Conclusion Continuous hypothermic low-flow perfusion during aortic arch operations in paediatric patients is a sufficient alternative to the commonly implemented DHCA. It is expect to become a more established perfusion protocol due to its neuroprotective and cardioprotective potential. In addition to a reduction of neurological complications by maintaining cerebral perfusion throughout the operation, there is a significant improvement of the intra- and postoperative hemodynamic performance. However, it cannot provide any form of an effective perfusion to the subdiaphragmal organs via native collateral arteries, although this was often presumed.

Abstract

1.1 Hintergrund und Ziele Korrigierende Eingriffe am kindlichen Aortenbogen werden unter Verwendung unterschiedlicher Perfusionsverfahren vorgenommen, am häufigsten findet auch heute noch der tiefe hypotherme Kreislaufstillstand (DHCA) hierfür seine Anwendung. Diese Methode geht allerdings mit einem erhöhten Risiko einer Hirnschädigung einher, da mit dem Abstellen der Herzlungenmaschine (HLM) während der Bogenkorrektur auch die zerebrale Perfusion unterbrochen ist. Um neurologische Schäden infolge dieser Operationsphase zu verhindern, wurden alternative Perfusionsverfahren entwickelt, die eine kontinuierliche Durchblutung des Gehirns ermöglichen. Verschiedene Studien haben belegt, dass neurologische Komplikationen durch Anwendung einer hypothermen Low-Flow-Perfusion weniger häufig und nicht so gravierend auftreten. Inwieweit sich die intra- und postoperative Hämodynamik während und nach der Anwendung dieser beiden Verfahren voneinander unterscheidet und damit Einfluss auf die Ergebnisse von Aortenbogenkorrekturen nimmt, sollte mit diesem Versuch geklärt werden. 1.2 Methoden In die Studie wurden 26 Jungschweine eingeschlossen, von denen 14 Tiere an der Herzlungenmaschine (HLM) auf 20 °C rektale Temperatur gekühlt wurden, woraufhin sich dann eine 60-minütige Kreislaufstillstandphase mit anschließender Wiedererwärmung anschloss (Gruppe 1, DHCA). Die restlichen 12 Tiere wurden bis 25 °C an der HLM gekühlt und, statt eines Kreislaufstillstands für 60 Minuten, kontinuierlich über den Truncus brachiocephalicus mit 30 % des Sollflusses perfundiert (Gruppe 2, Low-Flow, 30ml/kg/min). Zu fest definierten Messzeitpunkten wurden mit Hilfe eines Swan-Ganz-Katheters und eines PiCCO-Katheters verschiedene hämodynamische Parameter untersucht (MAD, LAP, HZV, CI, PAP, PVR, CFI, SVR, ITBVI, EVLWI, GEDVI) und auf signifikante Unterschiede geprüft. Zwei Ultraschall-Flussmess-Sonden lieferten Informationen über den Blutfluss in der Arteria carotis communis rechts, bzw. der Arteria femoralis. 1.3 Ergebnisse und Beobachtungen Die Versuchsergebnisse zeigen erhebliche kreislaufwirksame Unterschiede während und nach der Anwendung beider Perfusionsverfahren auf. Nach Aortenbogenoperationen mit kontinuierlicher hypothermer Low-Flow-Perfusion finden sich verglichen mit dem tiefen hypothermen Kreislaufstillstand verbesserte hämodynamische Parameter der Versuchstiere, wie z.B. eine messbar bessere myokardiale Funktion, ein relativ gesteigertes HZV und ein relativ gesteigerter CI. Trotz großzügiger Flussbemessung (30% des HLM-Sollblutflusses) während der Perfusion über den Truncus brachiocephalicus konnte während der Low-Flow-Perfusion keine effektive Perfusion der unteren Extremitäten über konnatale Kollateralen zwischen der rechten Arteria subclavia und der Aorta descendens nachgewiesen werden. Die gemessenen Blutflüsse in der rechten Arteria femoralis und in der rechten Arteria carotis communis, sowie der invasiv gemessene Blutdruck (MAD) unterscheiden sich für die Versuchstiere nicht wesentlich zwischen dem DHCA- und Low-Flow-Verfahren. 1.4 Schlussfolgerungen Das Low-Flow-Verfahren stellt bei Aortenbogenoperationen eine suffiziente Alternative zum seit vielen Jahren etablierten hypothermen Kreislaufstillstand dar. Nachdem der hypotherme kontiniuerliche Low-Flow-Bypass kardioprotektive und neuroprotektive Eigenschaften zeigt, kann man davon ausgehen, dass sich dieses Perfusionsverfahren in Zukunft für die operativen Eingriffe am Aortenbogen etablieren wird. Neben einer intra- und postoperativen Verbesserung der Hämodynamik fallen neurologische Schäden durch die erhaltene antegrade Perfusion des Gehirns geringer aus. Eine effektive Perfusion der subdiaphragmalen Organe über unkonditionierte Kollateralsysteme kann nicht bestätigt werden.

DOI
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