LA PERFUSIONE CEREBRALE ANTEROGRADA SELETTIVA (ASCP) A BOLOGNA: CASISTICA, EVOLUZIONE DELLA TECNICA E RISULTATI

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1 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 MARCO LA MONACA (TFPC)

2 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 Ospedaliero- Universitaria Policlinico Sant Orsola - Malpighi di Bologna dal 1996 ai primi mesi del 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 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)

3 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

4 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)

5 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 CO 2, 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

6 Figure Dopo l istituzione della circolazione extracorporea, si raffreddava il paziente fino ad ottenere una temperatura nasofaringea di 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 ), precedentemente isolati e circondati con fettucce, iniziando cosi la perfusione cerebrale che prevedeva un flusso di 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 mmhg e la temperatura del perfusato veniva fissata a 25 C per tutta la durata della perfusione cerebrale anterograda.

7 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 : 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 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

8 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.

9 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 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 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:

10 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.

11 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

12 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, RCP+DHCA , 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 Ospedaliera(%) DNP (%) DNT (%) Karisu, Krahebuhl, ,2

13 Halkos, ,8 4,3 4,5 Khalady, ,6 9,6 13,4 Sasaki, ,3 1,6 6,6 Kazui, ,3 3,2 4,7 Di Bartolomeo, ,2 7,4 9,9 Minakawa 122 8,2 4,1 5,7 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.