AÇIK KALP CERRAHİSİ KALP CERRAHİSİNİN TARİHİ Kalp cerrahisindeki gelişim özellikle son 50 yılda hız kazanmıştır. KALP YARALANMALARI: Dr Ludwig Rehn in ilk başarılı kalp operasyonunu gerçekleştirdiği kabul edilmektedir. 1896 yılında kesici alet ile kalbinden yaralanan bir askeri, sol torakotomi yolu ile ameliyat etmiş, sağ ventriküldeki 1,5 cm lik kesiyi üç dikişle onarmıştır. Böylece kalp yaralarının iyileştirilemeyeceği yargısı sona ermiştir. Bu girişim, Paget, Billroth gibi, dönemin bazı önde gelen cerrahları tarafından eleştirilse de, takip eden 10 sene içinde Rehn, % 60 mortalite ile 124 vakaya müdahale etmiştir. Kalp cerrahisindeki bunu takip eden önemli tarih II. Dünya Savaşıdır. Amerikan Ordusunda cerrah olan Dwight Harken perikard ve kalp boşlukları dahil olmak üzere mediastenden 134 kurşun çıkarmış, sıfır ölüm oranı bildirmiştir. O günkü şartlar göz önüne alındığında başarı açıktır. PULMONER EMBOLEKTOMİ: Pulmoner embolektomi girişiminde bulunan ilk cerrah Frederic Trendelenburg dur, klasik makalesini 1908 de yayınlamıştır. Trendelenburg un öğrencisi olan Kirshner 1924 de ilk başarılı pulmoner embolektomiyi bildirmiştir. 1937 de John Gibbon tüm dünyada 142 Trendelenburg ameliyatının gerçekleştirildiğini, bunların 9 unun sağ kaldığını bildirmiştir. Bu sonuçlar onu pulmoner embolektominin güvenle yapılabileceği bir oksijenatör pompası geliştirmek konusunda cesaretlendirmiştir. 1962 yılında ilk kez Sharp kardiyopulmoner bypass ile başarılı pulmoner embolektomiyi gerçekleştirmiştir. PERİKARD CERRAHİSİ: Morgagni 1761 de kalbe kan dönüşünün kısıtlandığı 7 konstriktif perikardit vakası yayınlamıştır. Perikardiyal rezeksiyon, birbirlerinden bağımsız olarak Rehn ve Sauerbruch tarafından öne sürülmüştür. Rehn in bildirisinden sonra günümüze kadar konstriktif perikarditin cerrahi tedavisinde sınırlı yenilik gündeme gelmiştir. Bugün bazı operasyonlar kardiyopulmoner bypass altında gerçekleştirilmetktedir. SAĞ KALP KATETERİZASYONU: Warner Frossmann, Kleinishche Wochenschrift de kendi brakial venini kateterize etmiş, kateteri sağ atriuma ilerletmiş ve bunu radyolojik olarak tespit etmiştir. Bu deneyimini 1929 da yayınlamıştır. Bu metodun metabolik çalışmalarda ve kardiyak fizyolojide kullanılabileceğini savunmuştur. Bundan bir sene sonra Fick metodu ile kardiyak output hesaplanması mümkün olmuştur. Bu metodla ilgili gelişmeler 1940 da Cournand ın çalışmalarında yer almıştır. 1
KARDİYOPULMONER BYPASS DÖNEMİ ÖNCESİ KALP KAPAĞI CERRAHİSİ: Stenotik bir kapağı açmaya yönelik ilk girişim 1912 de Theodore Tuffier tarafından gerçekleştirilmiştir. Tuffier asendan aorta duvarını dışarıdan parmak yardımı ile stenotik aort kapağına ilerletmiş ve stenotik kapağı genişletmeyi başarmıştır. 1940 larda Russel Brock bir enstruman vasıtası ile kalsifik aort kapaklarını dilate etmeyi denemiş ancak kötü sonuçlar nedeniyle bundan vazgeçmiştir. Eliott Cutler, 1923 de ilk kez valvulatom adını verdiği özel bir bıçak yardımıyla 12 yaşında bir kız hastaya mitral valvulotomi uygulamıştır. Bunu takip eden girişimlerinde başarısız olunca işleme son vermiştir. 1925 de Suttar parmağını kullanarak başarı ile mitral valvulotomi gerçekleştirmiş ancak başka hasta bulamaması nedeniyle bu girişime devam etmemiştir. İlk başarılı pulmoner valvulotomi 1947 de Thomas Holmes Sellers tarafından Fallot tetralojisi olan bir çocuk üzerinde gerçekleştirilmiştir. Sellers bu işlemde bir tenotomi bıçağı kullanmıştır. Russel Brock aynı zamanlarda Sellers a benzer tekniklerle pulmoner valvulotomiler gerçekleştirmiştir. 1950 lerin başında Charles Hufnagel ve JM Campbell birbirlerinden ayrı olarak köpeklerin inen aortlarına yapay kapaklar yerleştirmişlerdir. Hufnagel in toplu-kafesli kapağı ile yaptığı 23 vakalık seri 1954 de yayınlanmıştır. Kombine mitral ve triküspid komissurotomi 1953 de Brofman tarafından gerçekleştirilmiştir. C Walton Lillehei 1956 da kardiyopulmoner bypass kullanarak ilk açık mitral komissurotomiyi gerçekleştirmiştir. KARDİYOPULMONER BYPASS DÖNEMİ ÖNCESİ KONJENİTAL KALP CERRAHİSİ: Konjenital kalp cerrahisi 1937 de John Streider ın bir duktusu başarı ile bağlamasıyla başlamıştır. Ancak hasta enfeksiyon nedeni ile 4 gün sonra kaybedilmiştir. 1938 de Robert Gross, aynı işlemi başarı ile gerçekleştirmiştir. Bundan sonra müdahale edilen konjenital hastalık aort koarktasyonu olmuştur. Clarence Crafoord ilk kez 1944 de, İsveç te başarı ile koarktasyon rezeksiyonu yapmıştır. Gross ise aynı işlemi 1945 de Boston da gerçekleştirmiştir. Yine 1945 de Gross vasküler ring nedeni ile gelişen trakeal kompresyonu serbestleştirmiştir. Blalock-Taussig operasyonu da 1945 de bildirilmiştir. Sol subklavian arterin sol pulmoner arter ile uç-yan anastomozu gerçekleştirilmiştir. Carlon ilk kez 1951 de kavopulmoner anastomozu ortaya atmış, Glenn ise ilk kez 1958 de başarı ile gerçekleştirmiş ve bu operasyonun Glenn şantı adını almasını sağlamıştır. KARİYOPULMONER BYPASS IN GELİŞMESİ: Kalp-akciğer makinesinin gelişimi, kalp içindeki anomalilerin onarılmasını mümkün kılmıştır. Kalbi bypass etmek için dolaşım fizyolojisinin anlaşılması gerekir: kanın pıhtılaşmasının önlenmesi, kanın hareket etmesi için bir pompa ve son olarak ventilasyonun temin edilmesi. Geçen yüzyılda fizyologlar izole organların perfüzyonu ile ilgilenmişler ve bu amaçla kanın oksijenlenmesini sağlayacak bir 2
yönteme ihtiyaç duymuşlardır. Von Frey ve Gruber 1885 de dönen bir silindir içine yerleştirilen ince bir film üzerinden akmasıyla gaz alışverişinin temin edildiği bir kan pompası tarif etmişlerdir. 1895 de Jacobi kanı, kesip çıkarılmış ve mekanik olarak havalandırılan bir hayvan akciğerinden geçirmiştir. 1926 da Rusya da SS Brunkhonenko ve S Tchetchuline hayvan akciğeri ve iki pompa kullanarak bir makine geliştirmişler, bu makineyi ilk olarak organ perfüzyonunda daha sonra ise tüm hayvanı perfüze etmek için kullanmışlardır. Kalpakciğer makinesinin temel gereksinimlerinden birisi antikoagülasyondur. Heparin 1915 de bir tıp öğrencisi olan Jay McLean tarafından bulunmuştur. Sonuçlar 1916 da bildirilmiş, 1920 deki hayvan deneyleri heparinin etkili bir antikoagülan olduğunu göstermiştir. John Gibbon, kalp-akciğer makinesinin gelişimine belki de herkesden daha çok katkıda bulunan kişidir. İlk düşünce 1931 de masif pulmoner embolili bir hastanın başında ortaya çıkmıştır. Kanın toplar damardan alınıp oksijenlenebileceği bir cihazda toplanması ve daha sonra bir pompa vasıtasıyla tekrar atar damardan dolaşıma katılması fikri kalp-akciğer makinesinin temeli olarak düşünülmüştür. Gibbon ın çalışmaları bunu takip eden 20 sene boyunca Massachusetts General Hospital da devam etmiştir. Gibbon 1937 de ilk kez yaşamın suni bir kalp ve akciğer ile devam ettirilebildiğini bildirmiştir. Gibbon ın çalışmaları II. Dünya Savaşı ile kesintiye uğramıştır. Bu sürede Clarence Crafoord İsveç te, J Jongbloed Hollanda da, Clarence Dennis Minessota da, Mario Dogliotti İtalya da kalp-akciğer makinesi üzerine çalışmalarına devam ettiler. Clarence Dennis ilk kez 1951 de kalp-akciğer makinesini klinikte kullandı. Çok büyük kalbi olan atrial septal defekti olan 6 yaşındaki bir kız hasta başarı ile kalp-akciğer makinesine bağlandı, ameliyat zorla gerçekleştirildi ancak hasta kan kaybı ve cerrahi olarak yaratılan triküspid stenozu nedeniyle kaybedildi. Bu deneyimde kalpakciğer makinesinin iyi çalıştığı görüldü. 1951 de Mario Digliotti kalp-akciğer makinesini büyük bir mediasten tümörü rezeksiyonu sırasında kullandı. Parsiyel bypass (1 L/dak) ile tümör başarı ile çıkarıldı. Digliotti makinesini hiçbir zaman insanlarda açık kalp ameliyatları için kullanmadı. Forrest Dodrill ise mekanik pompasını 1952 de sol bypass için kullanmış ve 50 dakika süre ile sol ventrikülü devre dışı bırakıp mitral kapak cerrahisi uygulamıştır. Bu ilk başarılı sol kalp bypassdır. Daha sonra Dodrill makineyi 16 yaşında pulmoner stenozlu bir çocukta kullanmış ve ilk başarılı sağ kalp bypassı gerçekleştirmiştir. Hipotermi kalbi durdurup açmak için diğer bir yöntem olmuştur. 1950 de Bigelow 20 köpeği 20 ºC ye soğutup 15 dakika süresince dolaşımlarını durdurmuştur. Bunların 11 ine aynı zamanda kardiyotomi uygulanmıştır. Isıtıldıktan sonra sadece 6 hayvan hayatta kalabilmiştir. 1953 de FJ Lewis ve M Taufic 26 köpeğin hipotermi tekniği ile yarattıkları atrial septal defektlerini kapattıklarını bildirmişlerdir. Bu yazıda aynı zamanda ASD si aynı 3
teknikle kapatılan 5 yaşında bir kız çocuğu da bildirilmektedir. Lewis-Toufic in vakası yüzey soğutma ve direkt görüş altında başarı ile kapatılan ilk atrial septal defekttir. Bundan kısa bir süre sonra Swan benzer teknik ile ameliyat ettiği 13 hastayı bildirmiştir. Kalp-akciğer makinesinin klinik kullanımının yaygınlaşması ile hipoterminin intrakardiyak cerrahideki yeri kısa süreli olmuştur. Ancak kardiyopulmoner bypassın 1 yaş altındaki çocuklarda kötü sonuçlar vermesi nedeniyle hipotermi 1960 larda tekrar kalp cerrahisine dahil olmuştur. 1967 de Japonya dan Hikasa infantlarda hipotermi kullandığını, tekrar ısınma için de kalpakciğer makinesi kullandığını bildirmiştir. Bu sırada diğer gruplar da soğuma ve ısınma için kalp-akciğer makinesi kullanarak hipotermik sirkulatuar arest tekniği ile başarılı sonuçlar bildirmiş ve bu teknik arkus aorta anevrizmalarının rezeksiyonu için de kullanılmaya başlanmıştır. II. Dünya Savaşından sonra John Gibbon araştırmalarına geri dönmüş ve IBM işbirliği ile ilk makinesine benzer bir kalp-akciğer makinesi yapmıştır. Gibbon ın köpeklerdeki erken mortalitesi başlangıçta % 80 ken sonraları iyileşmiştir. İlk hastası 15 yaşında, ASD si olan bir kız olmuştur. Operasyonda ASD bulunamamış hasta kaybedilmiş, otopside geniş bir PDA tespit edilmiştir. İkinci hasta yine ASD si olan 18 yaşında bir kızdır. Defekt Mayıs 1953 de başarı ile kapatılmıştır. Bundan sonraki iki hasta kaybedilince Gibbon çalışmalara ara vermiştir. Bu sırada C Walton Lillehei University of Minnesota da kontrollü kros-sirkülasyon adını verdiği bir teknik üzerinde çalışmaktaydı. Bu teknikte bir köpeğin dolaşımı geçici bir süre için diğer bir köpeğin dolaşımı ile desteklenmekteydi. Bu tekniğe, sağlıklı bir insanın tehlikeye atılması konusunda yoğun bir eleştiri gelse de o zamanki kalp-akciğer makinelerinde alınan kötü sonuçlar bu yönde ilerlemeyi cesaretlendirmiş ve ilk olarak Mart 1954 de ventriküler septal defekti olan 10 aylık bir çocuk ameliyat edilmiş ancak postoperatif 10. günde akciğer enfeksiyonu nedeniyle kaybedilmiştir. Otopside VSD nin kapalı olduğu görülmüştür. 1955 de Lillehei ventriküler septal defekt, Fallot tetralojisi, atrioventriküler kanal defektleri dahil 32 hasta yayınlamıştır. Temmuz 1955 de kros-sirkülasyon sistemine DeWall ve Lillehei tarafından geliştirilen bir bubble oksijenatör ilave edilmiştir. Krossirkülasyon tekniği bu tarihten itibaren artık kullanılmamıştır. Bu sırada Mayo Clinic de Mart 1955 de JW Kirklin açık kalp programını başlattı. Gibbon-IBM makinesi üzerine geliştirdikleri bir kalp-akciğer makinesi kullanmışlardır. Bu teknikle üst üste başarılı sonuçlar elde etmiştir. O tarihte Kirklin ve Lillehei dünyada kalpakciğer makinesi kullanarak açık kalp ameliyatı gerçekleştiren cerrahlar olarak hem rakip hem de iyi dost olmuşlardır. 1956 yılının sonunda artık pek çok grup açık kalp programlarını 4
başlatmışlardı. Günümüzde kalp-akciğer makinesi kullanılarak yılda 500 binin üzerinde açık kalp ameliyatı gerçekleştirilmektedir. EKSTRAKORPOREAL YAŞAM DESTEĞİ: Ekstrakorporeal yaşam desteği kardiyopulmoner bypassın bir şeklidir. İlk önceleri sadece 6 saat ile sınırlı olan kardiyopulmoner bypass 1960 larda membran oksijenatörlerin geliştirilmesi ile daha uzun süreler destek sağlamaya başladı. Donald Hill 1972 de göğüs travması geçiren bir hastada 75 saat süre ile ektrakorporeal membran oksijenasyon (ECMO) denedi. Femoral ven ve arteri kanüle edilen hasta başarı ile makineden ayrıldı. Bundan sonra yapılan randomize çalışmalarda ECMO ile mekanik ventilasyon arasında başarı farkı olmadığı görülünce birçok merkezde erişkin hastalar için ECMO uygulaması terkedildi. Neonatal solunum yetmezliğinde ise ECMO nun etkisi kesin olarak gösterildi ve 8000 den fazla yenidoğan % 80 başarı ile tedavi edildi. KARDİYOPULMONER BYPASS DÖNEMİNDE KONJENİTAL KALP CERRAHİSİNİN GELİŞİMİ: Kalp-akciğer makinesi gelişimi ile hem Lillehei grubu hem de Kirklin grubu, sık karşılaşılan konjenital kalp hastalıklarının onarımında büyük ilerlemeler kaydetmişlerdir. Ancak kalp-akciğer makinesinin yol açtığı morbidite nedeniyle de açık kalp cerrahisine paralel olarak palyatif girişimler de (Blalock-Taussig şant, Potts ve Waterston modifikasyonları, Blalock-Hanlon septektomi, Glenn şant) ilerlemiştir. Kardiyopulmoner bypassın güvenilirliği arttıkça daha komplike kalp hastalıkları daha küçük hastalarda onarılmaya başlanmıştır. KARDİYOPULMONER BYPASS DÖNEMİNDE KAPAK CERRAHİSİ: Kalp kapağı tamirleri ve replasmanları kardiyopulmoner bypassın yaygın kullanımı ile büyük ilerleme kaydetmiştir. Dwight Harken ilk kez 1960 da aort kapak replasmanını gerçekleştirmiş, ve toplu-kafesli bir kapak kullanmıştır. Starr ve Edwards ise mitrak kapağı kendi geliştirdikleri bir toplu-kafesli protez ile değiştirmiştir. Bundan sonra 1967 ye kadar 2000 civarında Starr-Edwards kapağı takılmış ve diğer mekanik protezlerin mukayese edileceği bir standart haline gelmiştir. Aortik homogreft klinikte ilk kez Toronto da Heimbecker tarafından kullanılmış ancak sağkalım kısa olmuştur. Donald Ross ilk başarılı aortik homogreft replasmanını bildirmiştir. Pulmoner otogreftin aorta replasmanı tekniği de ilk kez Ross tarafından 1967 de ortaya atılmıştır. 1964 de Duran ve Gunning domuz aort kapağı ile hazırlanan zenogreftler ile gündeme gelmiş ancak bunların erken dejenerasyonu ve kalsifikasyonu sonucu yaygın kilinik kullanım alanı bulamamışlardır. Carpentier ise bu kapakları gluteraldehid ile fikse ederek yeniden gündeme getirmiştir. KORONER ARTER CERRAHİSİ: 1910 da Alexis Carrel ilk kez inen aort ile sol koroner arter arasında bir indirekt anastomoz fikri ile girişimde bulunmuş ancak hareketli kalpte, 5
anastomozun çok kısa sürede bitirilmesi gerektiğinden teknik olarak çok zor olduğunu bildirmiştir. O tarihten sonra 1930 a kadar bu alanda pek girişim olmamıştır. Cloude Beck hayvan kalplerinin indirekt revaskülarizasyonu fikrini ortaya atmıştır. İskemik myokarda kollateral damar sağlanması için perikard, perikardiyal yağ dokusu, pektoral adale, omentum gibi dokular kullanmıştır. Postmortem incelemelerde kollateral damarların geliştiği görülmüştür. Daha sonra tekniği insanlar üzerinde uygulamıştır. Arthur Vineberg ise 1946 da internal mamarian arteri myokard içindeki bir tünele gömme tekniğini geliştirmiştir. 1960 larda Birleşik Devletler ve Kanada da birçok merkezde bu girişim uygulanmıştır. Bu sıralarda diğer cerrahlar koroner arteriyel endarterektomi ile ilgilenmekteydi. İlk bildiri 1958 de iskemik kalp hastalığının tedavisi için koroner endarterektomi gerçekleştiren Longmire dan geldi ancak yüksek mortalite nedeniyle koroner endarterektomi uygulanım alanı bulamadı. 1962 de selektif koroner arteriografinin ilk kez Cleveland Clinic de Sones ve Shirley tarafından geliştirilmesinden sonra direkt revaskülarizasyon üzerine çalışmalar yoğunlaştı. W Dudley Johnson 1962 ile 1967 yılları arasında birkaç nadir vaka bildirmiş ancak bunlar koroner arter cerrahisinin gelişimine pek katkıda bulunmamıştır. 1964 de 42 yaşında koroner endarterektomi yapılan bir hastaya zorunluluktan dolayı safen ven ile bypass yapılmış ve Johnson ın yaptığı bu anastomoz ilk başarılı koroner bypass sayılır. 1952 de Vladimir Demikhov köpeklerde internal mamarian arter ile sol koroner arter anastomozu üzerinde çalışmış, 1967 de bir başka Rus cerrah VI Kolessov angina pektorisin tedavisinde mamarian arter koroner arter anastomozlarını bildirmiştir. Bu ameliyatlar sol torakotomi yolu ile ekstrakorporeal dolaşım ve sineanjiografi olmaksızın gerçekleştirilmiştir. Bunu takip eden sene Green, Bailey ve Hirose ayrı ayrı mamarian arter koroner arter anastomozlarını bildirdiler. Bailey ve Hirose anastomozları çarpan kalpte tamamlarken Green kardiyopulmoner bypass yöntemiyle kalbin durdurulup kandan arındıktan sonra anastomozların yapılmasını savunmuştur. Cleveland Clinic den Rene Favalaro koroner bypasslarda safen veni kullanmış ve bu seriyi 1968 de yayınlamıştır. Favalaro, Kolessov, Green, Bailey ve Hirose nin önemli katkılarının yanında bugün bildiğimiz anlamda koroner arter cerrahisinin resmi başlangıcı 1969 da W Dudley Johnson ın bildirdiği seri ile olmuştur. Denton Cooley iskemik kalp hastalıklarının cerrahi tedavisine iki önemli katkıda bulunmuştur. 1957 de kardiyopulmoner bypass ile myokard enfarktüsü sonrası gelişen interventriküler septum rüptürü tamiri gerçekleştirmiş ve sol ventrikül anevrizması rezeksiyonu yapmıştır. 6
KALP, KALP-AKCİĞER VE AKCİĞER TRANSPLANTASYONU: Alexis Carrel ve Charles Guthrie 1905 de University of Chicago da kalp ve akciğer transplantasyonlarını bildirmişlerdir. Köpek üzerinde yapılan bu girişim, antikoagülan kullanılmadığı için iki saat içinde kalp boşluklarında gelişen trombüs ile sonlanmıştır. Vladimir Demikov 1950 de kalp transplantasyonu için 20 den fazla teknik tarif etmiştir. Hatta kalp-akciğer makinesinin gelişiminden önce ortotopik kalp nakli gerçekleştirmiştir. 1960 da Richard Lower ve Norman Shumway kalp transplantasyonu için bugün de kullanılan tekniği tarif etmişlerdir. İnsana kalp nakli denemesi University of Mississippi den Hardy tarafından gelmiştir. Ancak o zamanlarda insan donör olmadığından bir şempanze kalbi kullanılmış ve bu dolaşımı desteklemekte yetersiz kalmıştır. İnsandan insana ilk kalp nakli Aralık 1967 de Güney Afrika da Capetown da gerçekleştirilmiştir. Cerrahi takımın liderliğini Christiaan Barnard üstlenmiştir. Barnard ın hastası postoperatif onsekizinci günde kaybedilmiştir. Ölüm nedeni immünsupresyona bağlı gelişen pnömoni olarak görülmüştür. Barnard ın ikinci hastası ilk hastasının ölümünden 12 gün sonra ameliyat edilmiş ve sağ kaldığı birkaç ay süresince geniş ilgi görmüştür. İlk kalp naklini takip eden sene içerisinde değişik merkezlerde 99 kalp transplantasyonu gerçekleştirilmiş ancak yüksek rejeksiyona bağlı ölümler nedeniyle çoğu merkezde bırakılmıştır. Daha iyi immünsupresif ilaçların keşfi için harcanan çaba sonucunda kalp transplantasyonunda bugünkü noktaya gelinmiştir. 1981 de Stanford University de Reitz in siklosporin A yı kullanmasıyla kalp-akciğer nakilleri tekrar hız kazanmıştır. Siklosporinin kullanılması sonucunda rejeksiyon ve infeksiyon insidansında azalma kaydedilemediyse de kalp transplantasyonunun bu iki önemli komplikasyonu daha az şiddetli ortaya çıkmıştır. İlk akciğer transplantsayonu 1964 de University of Mississippi de Hardy tarafından gerçekleştirilmiştir. Ancak akciğer transplantasyonunda büyük başarı Joel Cooper ın Toronto grubuna aittir. 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. Tüm ekstrakorporeal perfüzyon sistemleri geçici uygulamalar için tasarlanmıştır. 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. 7
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: toksik, immunojenik, allerjik ve mutajenik olmayan ve aynı zamanda fabrikasyona imkan sağlayan malzeme. Bu amaçla polikarbonat, polivinilklorür, Teflon, polietilen, paslanmaz çelik, titanyum, silikon ve poliuretan kullanılır. Kanın aktığı hat türbülansa ve hız değişikliklerine yol açmayacak şekilde ve prime hacmini asgaride tutacak şekilde tasarlanır. Temel sistem, yardımcı sistemler eklemek, kan örnekleri almak ve ilaç ve perfüzat ilave etmek için giriş-çıkış yolları içermelidir. Kardiyotomi emme sistemi, kardiyopleji tatbik sistemi temel sisteme ilave edilen yardımcı sistemlerdir. Bu açık mühendislik perfüzyonistin sistemi her an gözle izlemesini ve gerektiğinde müdahalede bulunabilmesini sağlar. Aynı zamanda da kanın geniş sentetik yüzeylerle temasına, birçok hava giriş noktasına ve kontaminasyon riskine neden olur. Venöz Kanüller: Bir veya daha fazla venöz kanülle dezoksijene kan yerçekimi sayesinde sisteme alınır. Venöz kanül sayısı carrahi 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. Eğer sol süperior vena kava koroner sinüse drene oluyorsa üçüncü bir kanül sağ atriumdan koroner sinüse yerleştirilir. 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. 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 sistemin hava alması dolaşımın durmasına neden olur. Çoğu ekstrakorporeal perfüzyon sistemlerinde venöz rezervuar sistemik ven seviyesinin 60-75 cm aşağısına yerleştirilir. 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 8
zor difüze olduğu için kanın çok geniş bir alana yayılması gerekir (2-5.4 m 2 ). Karbondioksit ise kolaylıkla geçer. İnce kan tabakası ve geniş membran yüzeyi kan akımına belli bir direnç oluşturur bu nedenle pompa, sistemde oksijenatörün öncesine yerleştirilir. Isı değiştiriciler oksijenatörlerin içinde tasarlanmışlardır. Şu an kullanılan sistemler tek kullanımlıktır. Kanın membran yüzeyine en geniş şekilde temas etmesini sağlayacak üç tasarım vardır. Bunların içinde en sık kullanılan hollow fiber oksijenatörlerdir. İçi boş mikroporlu polipropilen liflerin (120-200 µm çapında) uçları bir manifold ile birleştirilir. Oksijen bu liflerin içinde, kan ise liflerin dışında hareket ederek birbirleriyle temas eder. Ya da bunun tam tersi olabilir. Kan fiberlerin dışında hareket ederken daha fazla türbülans geliştiği için bu yolla daha iyi bir oksijenasyon sağlanır. Mikroporlu membranlar düz tabakalar halinde de kullanılabilir. Spiral coil oksijenatörler ise solunum ya da dolaşım desteği amacıyla uzun süreli perfüzyonlarda kullanılır. Bubble oksijenatörlerde kan içinden binlerce küçük oksijen kabarcıkları geçecek bir odacıkta toplanır. Oksijenin difüzyonu ağır olduğundan etkili bir gaz değişimi için binlerce kabarcık ile gaz alış verişinin yapıldığı yüzey artırılır. Hem bubble hem de membran oksijenatörler kan proteinlerini aktive edip mikroembolilerin oluşmasına neden olur. Bubble oksijenatörler membran oksijenatörlerden daha ucuzdur ancak kan travması devamlıdır. Her kabarcık yeni bir yabancı cisim olarak algılanır. Membran oksijenatörlerde ise yüzey sabittir. Kan ile temas ettiğinde kısa bir sürede plazma proteinleri ile kaplanır. Bu kan proteinlerinin aktivasyonunu azaltır. Membran oksijenatörlerde kan hasarının çoğu ilk birkaç dakika içinde olur. 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. Dalton ve Boyle yasalarına göre gazlar soğuk plazmada daha fazla çözünürler. Bu nedenle çok soğuk kanın perfüze edilmesi mikrokabarcıkların oluşmasına neden olur. Hızlı soğuma en tehlikelisidir. Hızlı ısınma sırasında mikrokabarcıklar görülebilir ancak soğuk vücuda girince bu kabarcıklar kaybolur. Güvenlik nedeniyle hasta ve perfüzat arasındaki fark 12-14 ºC den fazla olmamalıdır. Pompalar: Kanı hareket ettirmek için kullanılan pompalar 3 çeşittir: santrifugal, impeller ve roler. Valfli pompalar asist cihazlarında tercih edilir, kardiyopulmoner bypassda kullanılmaz. Roler pompalar içlerine yerleştirilen polivinil, silikon ya da latex tüplerin silindirik rolerler 9
tarafından bir yönde sıkıştırılmasıyla çalışır. Bu pompalar güvenilir ve kullanması kolaydır. Pompanın debisi, rolerlerin rotasyon hızı ve içine yerleştirilen tüp setin çapı ile orantılıdır. Roler 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 cm 2 kadardır. 7 L/dak gibi yüksek debilerde 30 mmhg kadar basınç gradienti yaratabilirler. Çoğu filtre 200 ml kadar prime perfuzata ihtiyaç duyar. Filtre tarafından yakalanan hava vent ile sistemden çıkarılır. 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. Torakoskopik, port-access ve robotik cerrahi teknolojisinde küçük cilt insizyonlarıyla periferik arterlerin (ve venlerin) perkütan kanülasyonu mümkündür. Kanüldeki basınç farkı akım ile doğru, iç çapı ile ters orantılıdır. Dar kanüllerle uygulanan yüksek kan akımı aşırı basınç farkları (>100 mmhg), türbülans, kavitasyon yaratır. Bu kan elemanları ve sistemin bağlantıları için zararlıdır. Bu basınç farkının azaltmak için kullanılan kanüllerin sadece uçlarının çapları azaltılır. Kardiyotomi Emme Sistemi: Ameliyat sahasındaki kanın perfüzyon sistemine geri dönmesini sağlar. Aspiratör sisteminin emdiği kan ile perfüzyondaki dolaşan kanın vasfı aynı değildir. Ameliyat sahasından aspire edilen kan açık yara ile temas etmiş ve proteinleri aktive olmuş kandır. Bu kan aspire edilmediği taktirde şüphesiz postoperatif kanama miktarında önemli azalma sağlamak mümkündür. Ancak bu kanı sisteme geri göndermemek de önemli kan kaybına yol açmaktadır. Sol Ventrikül Vent Sistemi: Kasılmayan, gevşemiş bir kalbin dekompresyonu ventriküler distansiyonu önler. Ventriküler distansiyon kontraktiliteyi ve subendokardiyal kan akımını düşürür, pulmoner venöz basınçtaki artışa bağlı akciğer hasarı gelişmesine neden olur. Sol 10
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. Aort köküne antegrad, koroner sinüsden retrograd ya da kombine şekilde uygulanabilir. Aort kökünün açılacağı ameliyatlarda selektif olarak sağ ve sol koroner arterlere verilebilir. Bazı merkezlerde koroner revaskülarizasyon için devamlı, ılık, potasyumdan zengin kan kardiyoplejisi uygulanmaktadır. Kardiyopleji uygulanırken sıcaklık, basınç ve akım hızı monitorize edilir. Perfüzyonist: Kalp-akciğer makinesinin kurulması ve sorunsuz çalıştırılması için iyi eğitimli, uyanık perfüzyonistlere ihtiyaç vardır. Cerrahın direkt kontrolü altında perfüzyonu yönetir. 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. Hematokritin düşürülmesinin bazı avantajları vardır. Ameliyat için daha az kana ihtiyaç duyulur, kan ile bulaşan enfeksiyonlardan korunulmuş olur. Sistemde daha az kan olduğu için kan hücreleri ve proteinleri daha az zarar görmüş olur. Daha az plazma hemoglobini açığa çıkar. Hemodilüsyon idrar miktarını artırır, sodyum, potasyum ve kreatinin atılımını artırır. Kan viskozitesi azaldığından akım dinamikleri iyileşir, tıkalı damarlardan kapillerlerden akım artar. Ancak hemodilüsyon intravasküler ozmotik basıncı azaltır ve intersitisyel ödeme neden olur. 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 antithrombin ile birlikte gösterir. Standart heparin preparatları farklı antikoagülan etki gösterir. Bu etki plazma antithrombin seviyesi ile ilişkilidir. Plazma antithrombin düzeyi düşük olan hastalarda heparin rezistansı gelişir. Böyle hastalara kardiyopulmoner bypass başlamadan önce taze donmuş plazma 11
replasmanı yapıp kan antithrombin düzeylerini yükseltmek gerekir. Toplumun yaklaşık % 0,2-0,4 ünde konjenital AT eksikliği bulunur. Yenidoğanlarda konsantrasyon erişkinlerin yarısı kadardır. Heparin trombositlerin sensitivitesini artırır ve kanama zamanını bir miktar uzatır. Heparin nötrofil aktivasyonunu artırır, özellikle protamin ile kompleks oluşturduğunda kompleman sistemini aktive eder. Heparin-induced trombositopeni hastaların yaklaşık % 2-3 ünde gelişir. 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, bazı durumlarda taze donmuş plazma ile antithrombin replasmanı yapılmalıdır. 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. Kompleman aktivasyonu sonucu gelişen bu durum geçicidir ve kalsiyuma iyi cevap verir. Bazı nadir durumlarda protamin özellikle balık allerjisi olan hastalarda anafilaktik reaksiyonlara yol açabilir. Protamin aşırı dozda zayıf antikoagülan etkiye sahiptir. Akım ve Basınç: Normotermik şartlarda oksijen tüketimi 80-120 ml/dak.m 2 dır. 37 ºC da 2,2 L/dak. m 2 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 ile 35 mmhg ortalama basınç güvenlidir. Kardiyopulmoner bypass sırasında kan basıncı akım hızı, intravasküler volüm ve vazodilatör ve vazokonstriktör infüzyonu ile sağlanır. Sıcaklık: Vücut ısısndaki her 10 ºC lik düşüş oksijen tüketiminde % 50 lik azalma ile sonuçlanır. Orta derecede hipoterminin avantajları ve dezavantajları vardır. Hipotermi ile kardiyopulmoner 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. 12
Derin Hipotermi ve Sirkulatuar Arest: Derin hipotermi nazofaringeal ısının 20 ºC ın altına düştüğü bir klinik terimdir. Derin hipotermi ve düşük akım (0,5 L/dak.m 2 ) ya da sirkulatuar arest, beyin kan akımının geçici bir süre için durdurulacağı durumlarda uygulanır (arkus aorta anevrizmaları, pulmoner tromboendarterektomi, bazı konjenital kalp hastalıkları). Sirkulatuar arest süresinin 20 dakikadan daha uzun süreceği düşünülüyorsa soğutucu battaniye, kafa etrafına buz kalıpları tatbik edilir. Soğuma sırasında soğuk kanın sıcak vücuda girmesiyle oluşabilecek mikrokabarcıkları önlemek için hasta ile perfüzat ısısı arasında 10-14 ºC fark bulunmalıdır. Çocuklar erişkinlerden çok daha çabuk soğur ve ısınırlar. Erişkinlerde beyin sıcaklığının yeteri kadar düşürülebilmesi için en az 30 dakika süre ile soğuma önerilmektedir. Ekstrakorporeal perfüzyon olmadan sadece yüzey soğutma ile hipotermi 30 ºC altında oluşan ventriküler fibrilasyon tehlikesi nedeniyle terkedilmiştir. Soğuma kan viskositesini artırır ancak hemodilüsyon azaltır. Soğuma oksijen-hemoglobin satürasyon eğrisini sola kaydırır bunun sonucunda düşük ısılarda oksijenin hemoglobinden ayrılması güçleşir. Düşük ısılarda meydana gelen hiperglisemi beyin için yıkıcıdır ve postoperatif beyin iskemisinin en önemli nedenidir. Sıcaklık asit-baz dengesini de etkiler. ph ve CO 2 ayarlanması derin hipotermide önemlidir. Sıklıkla kullanılan iki protokol ph-stat ve alpha-stat tır. 20 ºC nin altında güvenli sirkulatuar arest süresi tam olarak bilinmemektedir. Beyin iskemik hasara, emboliye ve çok da açıklanamayan nedenlerden dolayı 12 ºC altında sıcaklıklarda bazen soğuk hasarına maruz kalır. Deneysel çalışmalar 18 ºC de 90 dakikalık sirkulatuar arestin yüksek nörolojik hasarla ilişkili olduğunu göstermiştir. Ancak düşük sıcaklıklarda beyin dolaşımı durdurulmasa dahi serebral metabolizmada ve oksijen tüketiminde anormallikler oratya çıktığı bilinmektedir. Dolaşım nazofaringeal sıcaklık 18 ºC nin altına inene kadar durdurulmaz, daha uzun süreli arestler için 13-15 ºC ye kadar düşülmesi gerekir. Bu sıcaklıklarda 2 saate kadar sirkulatuar arest nörolojik problemler olmadan gerçekleştirilebilir. 13