Ekstrakorporeal Dolaşım Dr.Celal YAVUZ D.Ü. Kalp Damar Cerrahisi A.D
EKSTRAKORPOREAL PERFÜZYON Ekstrakorporeal perfüzyon açık kalp cerrahisini, geçici dolaşım ve solunum desteğini ve uzun süreli yaşam desteğini mümkün kılan bir teknolojidir. Bu sistemler kanın sirkülasyonunu ve uygulamaya göre ventilasyon, soğuma ve ısınmasını temin eder. Uygulama gereği kan perfüzyon hattındaki çeşitli materyallerle temas halindedir. Bu temas kan proteinlerini ve bağışıklık sisteminin hücrelerini aktive eder. Bu aktivasyon ekstrakorporeal perfüzyon teknolojisinin istenmeyen morbiditesi ile sonuçlanır
EKSTRAKORPOREAL PERFÜZYON SİSTEMLERİNİN PARÇALARI Sistemin temel parçaları bir veya daha fazla venöz kanül, bir venöz rezervuar, bir oksijenatör / ısı değiştirici, bir pompa, bir arteriyel hat filtresi ve bir arteriyel kanüldür. Sistem tümüyle bio-uyumlu materyalden yapılır
Venöz Kanüller: Bir veya daha fazla venöz kanülle deoksijene kan yerçekimi sayesinde sisteme alınır. Venöz kanül sayısı cerrahi prosedürün tipine ve cerrahın tercihine göre belirlenir. Tek kanül kullanılacaksa sağ atrial apendajdan sağ atriuma yerleştirilir. İki kanül kullanılacaksa kanüller sağ atriumdan süperior ve inferior vena kavalara yerleştirilir
EKSTRAKORPOREAL DOLAŞIM
EKSTRAKORPOREAL DOLAŞIM
Tek kavoatrial kanül (two-stage cannula) aort kapağı, sol ventrikül çıkım yolu, asendan aorta ve koroner arter bypass girişimlerinde kullanılır. Turnike ile sıkılmış iki venöz kanül sağ atrium ve sağ ventrikül içinde işlem yapılacaksa kullanılır. Bazı özel ameliyatlarda kavaların doğrudan kanülasyonu gerekebilir.
EKSTRAKORPOREAL DOLAŞIM
Venöz kanüller femoral, iliak veya jugüler ven yoluyla da yerleştirilebilir. Bazı reoperasyonlarda, acil durumlarda, uzun süreli dolaşım desteğine ihtiyaç duyulan durumlarda ve torakoskopik kalp ameliyatlarında periferal venöz kanülasyon gerekli olur. Perfüzyon sırasında santral venöz basınç 5-15 mmhg arasında tutulmalıdır aksi taktirde negatif basınç ince duvarlı venlerin kanüle yapışıp akıma engel olmasına neden olur.
Venöz Rezervuar: Venöz rezervuar 3-5 L kapasiteli, yumuşak polivinil ya da sert hard-shell haznelerdir. Çıkış açıklığı tabanında yer alır, böylece düşük hacimde yüksek akım hızları elde edilebilir.yeni sistemlerde oksijenatör ile birlikte tasarlanır
Oksijenatör: İki tip oksijenatör vardır: membran, bubble (kabarcık). Membran oksijenatörde mikroporlu polipropilen bir membran kanı ve gazı birbirinden ayırır. Oksijen plazma içinde zor difüze olduğu için kanın çok geniş bir alana yayılması gerekir (2-5.4 m2). Karbondioksit ise kolaylıkla geçer. İnce kan tabakası ve geniş membran yüzeyi kan akımına belli bir direnç oluşturur bu nedenle pompa, sistemde oksijenatörün öncesine yerleştirilir
EKSTRAKORPOREAL DOLAŞIM
Isı Değiştirici: Isı değiştiriciler kardiyopulmoner bypass sırasında vücut ısısının kontrolü için önemlidir. Vücut ısısı metabolizmayı kontrol eder ve kardiyopulmoner bypass sırasında bazı nedenlerden dolayı manipule edilir. Nazofaringeal, rektal ve mesane ısısı sürekli monitorize edilir. Isı değiştiricinin içinde su 2-42 ºC arasında dolaşır. 42 ºC üzerindeki sıcaklıklarda proteinler denatüre olur. Soğuma ısınmadan daha hızlı olabilir. Soğuma sırasında 30 ile 37 ºC arasında nazofaringeal ısı 0,7-1.5 ºC/dak düşürülür. Isınma sırasında sıcaklık 0,2-0,5 ºC/dak yükseltilir.
Pompalar: Kanı hareket ettirmek için kullanılan pompalar 3 çeşittir: santrifugal, impeller ve roller.
Roller pompalar düşük amplitüdlü sinüzoidal bir basınç trasesi ortaya çıkarırlar. Santrifugal ve impeller pompalar hızla dönen konsentrik koniler ya da bıçaklar yardımıyla çalışırlar. Santrifugal pompa güvenilirdir, tek kullanımlıktır, çalışması kolaydır; ancak bu pompalarda debi çıkan hattaki basınçla orantılıdır. Bu nedenle elektromanyetik akımölçerlerle devamlı izlenmelidir. Santrifugal ve impeller pompalar devamlı nonpulsatil bir akım sağlar
Filtreler: Kan filtreleri sistemdeki partikülleri ve gaz embolilerini yakalamak için kullanılır. Nylon ya da polyesterden yapılan bu filtreler 20-43 µm porlar içerir. Yüzey alanı 600-900 cm2 kadardır. 7 L/dak gibi yüksek debilerde 30 mmhg kadar basınç gradienti yaratabilirler. Tüp sette, eğer filtrenin değiştirilmesini gerektirecek bir durum ortaya çıkarsa filtreyi bypass edecek bir hat bulunmalıdır
Arteriyel Kanül: Arteriyel kanül genellikle asendan aortaya, sağ brakiosefalik trunkusun hemen proksimaline yerleştirilir. Ancak arteriyel sistemde yeterli büyüklükte herhangi bir yere konması mümkündür. Alternatif kanülasyon sahaları femoral, iliak, aksiller arterler, desendan torasik ya da abdominal aort olabilir. Femoral arter kanülasyonu aort diseksiyonlarında, reoperasyonlarda, kardiyopulmoner bypassın mediasten açılmadan önce sağlanması gereken durumlarda, acil durumlarda hızlı kanülasyon arzulandığında tercih edilir
EKSTRAKORPOREAL DOLAŞIM
EKSTRAKORPOREAL DOLAŞIM
EKSTRAKORPOREAL DOLAŞIM
Kardiyotomi Emme Sistemi: Ameliyat sahasındaki kanın perfüzyon sistemine geri dönmesini sağlar. Aspiratör sisteminin emdiği kan ile perfüzyondaki dolaşan kanın vasfı aynı değildir.
Sol Ventrikül Vent Sistemi: Kasılmayan, gevşemiş bir kalbin dekompresyonu ventriküler distansiyonu önler. Ventriküler distansiyonu kontraktiliteyi ve subendokardiyal kan akımını düşürür, pulmoner venöz basınçtaki artışa bağlı akciğer hasarı gelişmesine neden olur. Sol ventrikül çeşitli tekniklerle dekomprese edilebilir. Sağ süperior pulmoner ven ile sol atriumun birleştiği yer, sol atrial apandaj, aortun arkasındaki sol atriumun tavanı, sol ventrikül apeksi ya da pulmoner arter kanülasyon sahası olarak seçilebilir
Kardiyopleji: Kalp ameliyatları sırasında myokardı korumak için çeşitli metodlar kullanılır. Bunlar cerrahinin tipine göre ve cerrahın tercihine göre değişir. En sık kullanılan metod soğuk, potasyum ile zenginleştirilmiş kan ya da kristaloid kardiyoplejidir. Bazı merkezlerde koroner revaskülarizasyon için devamlı, ılık, potasyumdan zengin kan kardiyoplejisi uygulanmaktadır. Kardiyopleji uygulanırken sıcaklık, basınç ve akım hızı monitorize edilir
KARDİYOPULMONER BYPASS Kalp-akciğer makinesi operasyondan 60 dakika önce hazırlanır. Sistemler yerleştirilir, bağlantılar sağlanır. Sistem kristaloid solüsyonlar ile prime edilir ve birkaç dakika boyunca çalıştırılarak hava kabarcıkları ve emboliler sistemden temizlenir
Prime: Erişkinler için sisteme yaklaşık iki litre prime solüsyon konmalıdır. Genellikle dengeli tuz solüsyonları konur. Pahalı olmasından dolayı plazma ya da albumin solüsyonları nadiren tercih edilir. Erişkin hasta anemik olmadıkça prime olarak kan ilave edilmez. Kardiyopulmoner bypass başladığında hastanın hematokriti % 20 ile 25 arasında tutulur. Bazı cerrahlar daha düşük ısılarda daha düşük hematokrit değerlerini kabul ederler
Akım ve Basınç: Normotermik şartlarda oksijen tüketimi 80-120 ml/dk/m2 dır. 37 ºC da 2,2 L/dk/m2 akım metabolik ihtiyaçların karşılanması için yeterlidir. Hipotermi metabolik ihtiyaçları azaltır ve 2,2 L den daha düşük akım hızlarına imkan verir. Normotermik kardiyopulmoner bypass sırasında ortalama kan basınca 50-70 mmhg tutulur. Orta derecede hipotermi ile45 mmhg ortalama basınç güvenlidir.
Prime volüm hazırlanması: i. Isolyte S 1200 cc. ii. % 20 Mannitol 150 cc. (0,5 gr/kg) iii. Heparin 5000 U iv. 1.kuşak sefalosporin 1 gr. (Hasta Htc < % 32 ise 1 U tam kan veya eritrosit süspansiyonu prime a eklenir. Isolyte S miktarı 400 cc azaltılır.)
Antikoagülasyon: Heparin kardiyopulmoner bypass için şarttır ancak ideal antikoagülan değildir. İlaç direkt ve indirekt olarak operatif ve postoperatif kan kaybını artırır. Kardiyopulmoner bypass ve cerrahi yara kuvvetli trombotik uyarıdır ve perfüzyon sistemi içinde pıhtılaşma önlenmelidir. Heparin antikoagülan etkisini antithrombin3 ile birlikte gösterir.
Kardiyopulmoner bypass sırasında trombüs oluşmasına mani olmak için heparinin etkisinin devamlı monitorize edilmesi gerekir. Heparin ya da thrombin konsantrasyonlarının direkt tayini mümkün değildir. Bu nedenle indirekt yöntem olan aktive pıhtılaşma zamanı (activated clotting time) ACT ölçülür. ACT kardiyopulmoner bypass öncesi 400 saniyenin üzerine çıkarılmalıdır. ACT her 30 dakikada bir kontrol edilmeli eksik ise heparin ilave edilmeli.
Protamine: Kardiyopulmoner bypass sonlandırılıp venöz kanüller çıkarıldıktan sonra heparin etkisi protamin ile nötralize edilir (her 100 ünite heparin için 1 mg protamin). Pozitif yüklü protamin molekülleri negatif yüklü heparin moleküllerine bağlanır ve inaktif hale getirir. Hastaların yaklaşık yarısında geçici hipotansiyon görülür. Bazı nadir durumlarda protamin özellikle balık allerjisi olan hastalarda anafilaktik reaksiyonlara yol açabilir. Protamin aşırı dozda zayıf antikoagülan etkiye sahiptir
Sıcaklık: Vücut ısısındaki her 10 ºC lik düşüş oksijen tüketiminde % 50 lik azalma ile sonuçlanır. Orta derecede hipoterminin avantajları ve dezavantajları vardır. Hipotermi ile bypass sırasında asidoz yaratmadan düşük akım hızlarıyla çalışmak mümkündür. Kalp-akciğer makinesinde herhangi bir problem ortaya çıktığında bunun giderilip dolaşımın tekrar sağlanması için dolaşımın durdurulacağı güvenli bir zaman dilimi sağlar. Tekrar ısınmak için gerekli olan süre ve hipoterminin kan elemanları ve heparin üzerine etkisi dezavantajlarıdır.
Myokard korunması Açık kalp cerrahisi tekniği gereği ameliyat süresince tüm vücut organları vücut dışındaki bir pompa yardımıyla perfüze edilirken sadece myokardın kendisi bu süre içinde perfüze edilememekte, dolayısıyla global iskemik hasara maruz kalmaktadır. Teknik açıdan başarılı olarak gerçekleşen kalp ameliyatlarını takiben görülen mortalite ve morbiditenin en önemli sebebi işte bu myokardiyal, özelliklede subendokardiyal hasardır.bu nedenle myokardın ameliyat öncesinde, ameliyat sırasında ve ameliyat sonrasında korunması, iskemik hasarın minimumda tutulması kalp cerrahisinde başarıyı direkt olarak etkileyen en önemli faktördür.
Cerrahi Teknik Ameliyat standart median sternotomi insizyonu ile başlar, daha sonra perikard vertikal olarak açılarak ekarte edilir. Hasta heparinize edilir (400 Ü/Kg veya aktive edilmiş pyhtylaşma zamanı 400 saniyenin üzerinde olacak şekilde ). Koroner bypass cerrahisi için arteriel kanülasyon ascenden aortadan, venöz kanülasyon ise genellikle sağ atriumdan tek venöz kanülle yapılmaktadır. Sol kalp boşluklarının açılmasını gerektiren ameliyatlarda ise (Kapak ameliyatları, konjenital anomaliler vs. ) sağ atrium yoluyla biri vena cava superior, biride vena cava inferiora olmak üzere iki adet venöz kanül yerleştirilmelidir. Kanülasyondan sonra kardiyopulmoner bypass'a geçilir ve hasta soğutulmaya başlanır. Genellikle sistemik ısı (özafagus veya rektal ısı) 30oC nin altına indiğinde aorta kanülasyon yerinin hemen proksimalinden klempe edilir ve soğuk kardiyopleji solüsyonu infüze edilerek kalp durdurulur. Kalp durdurulduktan sonra perikard boşluğuna slush halinde soğuk serum fizyolojik dökülerek myokardyn 10-14 oc ' a kadar soğuması sağlanır
Bu arada aortadan perfüze edilen kanın oksijenatör ve ısı değiştiricilerde soğutulmasıyla 28-32 C arasında sistemik hipotermi temin edilir. Daha sonra gerekli cerrahi operasyona başlanır operasyonun uzun sürmesi halinde her 20 dakikada bir kardiyopleji infüzyonu ve topikal kardiyak soğutma tekrarlanır. operasyonun bitmesine yakın hasta tekrar ısıtılmaya başlanır. Sistemik ısı 32 C olduğunda aortaya konmuş olan klemp kaldırılarak, koronerlerin tekrar perfüze olması sağlanır. Normal şartlarda kalp spontan olarak çalışmaya başlar veya fibrile olur.bu durumda elektriki defibrilasyon ile defibrile edilerek düzenli bir ritm sağlanır. Kalp çalıştıktan sonra perfüzyon tedrici bir şekilde azaltılarak yavaş yavaş kardiyopulmoner bypass'a son verilir. Heparinize durumdaki hastaya protamin sülfat verilerek heparin nötralize edilir. kanama kontrolünü takiben perikard, sternum, ciltaltı ve cilt usulüne uygun olarak kapatılarak ameliyata son verilir.
Kardiyo pulmoner bypass'a bağlı komplikasyonlar Açık kalp cerrahisi tekniği tüm teknik gelişme ve artan tecrübelere rağmen bütün doku ve organlara destrüktif etki yapmaktadır. Kardiyo pulmoner bypass sırasında uygulanan non-pulsatil akım fizyolojik olmadığından birçok organın perfüzyon oranı ve miktarı bu işlemden etkilenmektedir. yine perfüzyon sırasında oluşan vasküler rezistans değişiklikleri de dokuların perfüzyonunu etkilemektedir. Bu nedenle başta santral sinir sistemi olmak üzere böbrekler ve diğer hayati organlarda düşük perfüzyon ve iskemi nedeniyle fonksiyon bozuklukları ortaya çıkabilir. Gerek heparinizasyon ve heparin nötralizasyonu, gerekse kanın fizyolojik olmayan ortamlarda sirkülasyonu nedeniyle şekilli kan elemanları, trombositler, pıhtılaşma faktörleri ve ilgili kan proteinleri hasar görür. Bu hasar sonucu kanama, hemoliz, hatta dissemine intravasküler koagülasyon gibi çok ciddi komplikasyonlar ortaya çıkabilmektedir. Operasyon sırasında cerrahın gözünden kaçabilecek kardiyak orijinli trombüsler, yetersiz heparinizasyon nedeniyle pompa ve oksijenatör sisteminde oluşabilecek trombüsler veya kalp tekrar çalıştırıldıktan sonra kalp boşluklarında kalan hava nedeniyle oluşabilecek hava embolileri de diğer bir grup komplikasyonları oluşturmaktadır