Μικροκυκλοφορία στην άμεση μετεγχειρητική περίοδο καρδιοχειρουργημένων ασθενών

Abstract

The microcirculation of cardiac surgery patients is affected, as a result of the extracorporeal circulation, the anesthesia and the hypothermia they undergo during surgery. These derangements play an important role in the significant morbidity and mortality of the patients. In addition postoperatively these patients have an unstable hemodynamic profile, and traditional means of observation (mean arterial pressure, cardiac output), are often insufficient in fully reflecting the status of the patient and properly guiding their treatment.The aim of this study was to investigate the microcirculatory derangements in cardiac surgery patients with the noninvasive method of tissue oxymetry and their possible relationship with macrohemodynamic parameters, as well as to study the possibility of introducing microcirculatory indices for more effective patient monitoring and for the titration of the volume and the vasoconstrictive/ inotrope medication administered.The evaluation of the microcirculation was performed with the noninvasive method of Near Infrared Spectroscopy and a vascular occlusion technique. The probe was placed on the thenar eminence and a pneumatic cuff above the elbow. Following the recording of the baseline tissue oxygen saturation value (StO2), the cuff was rapidly inflated up to a pressure of 50mmHg above the patient’s systolic pressure, with a resulting occlusion of the arterial and venous circulation. The vascular occlusion lasted 3 minutes and the recording of StO2 continued until its values were stabilized. StO2 curves were analyzed offline and in random order. The first degree slope of the hemoglobin desaturation curve during stagnant limb ischemia reflects the tissue oxygen consumption rate (%/min), and the slope of the increase of StO2 after the release of the brachial vascular occlusion is indicative of the reperfusion rate (%/min).The prospective observational study of the microcirculatory alterations following cardiac surgery with extracorporeal circulation included 17 patients (8 male/ 9 female), with preoperative measurements obtained in 9 patients.The first measurement of thenar tissue oxygen saturation StO2(%) immediately after cardiac ICU admission (cICU) did not differ significantly from preoperative values (80±4% preoperatively vs. 84±5 at H0; p=ns), but gradually increased in the six hour monitoring period (80±4% preoperatively and 84±5% at H0 vs. 89±4 at H6; p=0.022 and p=0.016 respectively). A decrease in the oxygen consumption rate was observed compared to preoperative values (30±11%/min at Hpre vs. 16±10 at H0; p=0.024), whereas it gradually increased postoperatively and six hours after cICU admission did not differ significantly from preoperative values (30±11%/min at Hpre vs. 29±16 at H6; p=ns). The reperfusion rate followed a similar trend. It was decreased immediately postoperatively (655±257%/min at Hpre vs. 216±165 at H0 and 358±227 at H2; p=0.008 and p=0.051 respectively) but gradually increased (216±165%/min at H0 vs. 358±227 at H2; p=0.006) and six hours later did not differ significantly from preoperative values (655±257%/min at Hpre vs. 537±297 at H6; p=ns). On the contrary, macrohemodynamic parameters did not change significantly in the six hour monitoring period.In the study of the relationship between microcirculatory indices and macrohemodynamic parameters 23 patients participated who underwent cardiac surgery with extracorporeal circulation (11 male/ 12 female).A significant relationship was found between the cardiac index and microcirculatory parameters as assessed with the vascular occlusion technique and the pooled data analysis method. Specifically cardiac index correlated with the oxygen consumption rate (%/min) as well as the endothelial function (%/min) (r=0.56, P<0.001 and r=0.58, P<0.001 respectively). In addition total O2 delivery (DO2) and total O2 consumption (VO2) correlated with NIRS derived parameters and specifically with the oxygen consumption rate (%/min) and the endothelial function (%/min) (r=0.42, P<0.001 and r=0.43, P<0.001 for DO2 and the oxygen consumption rate (%/min) and the endothelial function (%/min) respectively) and (r=0.50, P<0.001 and r=0.43, P<0.001 for VO2 and the oxygen consumption rate (%/min) and the endothelial function (%/min) respectively). When comparing VOT derived microcirculatory indices amongst measurements with lactate levels up to 4 mg/dL (including 4) and lactate levels greater than 4, the first group had higher values of tissue O2 consumption rate and reperfusion rate (26±11 vs. 19±13, P<0.05 and 459±237 vs. 259±240, P<0.001, respectively). The first measurement of the tissue oxygen saturation of the thenar StO2 (%) immediately after cICU admission (H0) postoperatively correlated with the peak lactate levels during the six hour monitoring period (r=0.50, P<0.05). The tissue oxygen consumption rate was higher in survivors to hospital discharge compared to nonsurvivors (median 23 (range 4–54) versus 20 (8–38) P < 0.05), for pooled data. Similarily, the reperfusion rate was higher in survivors compared to nonsurvivors (424 (27–1215) versus 197 (57–632) P<0.01), for pooled data.The prospective randomized double blinded study in cardiac surgery patients included 18 patients (10 male/ 8 female), of which 8 were allocated to the intervention group. The microcirculatory indices gradually improved in both groups (control and intervention) from Η0 to Η6, without a significant difference between groups. There was also no difference noted regarding outcome parameters and specifically duration of mechanical ventilation until extubation, total duration and total dose of noradrenaline and dobutamine received, as well as in the SOFA score the first postoperative day, and in cICU and hospital length of stay.In conclusion, the microcirculation as assessed by Near Infrared Spectroscopy and the vascular occlusion technique is affected after cardiac surgery with extracorporeal circulation and is gradually restored within six hours postoperatively. Microcirculatory indices are related to macrohemodynamic parameters, as well as global indices of tissue perfusion and oxygenation. The introduction of microcirculatory parameters in the guidance of postoperative resuscitation in cardiac surgery patients did not lead to an improvement of outcome, but the small number of participants in the study does not allow us to derive definite conclusions.

Η μικροκυκλοφορία των καρδιοχειρουργημένων ασθενών είναι επηρεασμένη, ως αποτέλεσμα της εξωσωματικής κυκλοφορίας, της αναισθησίας και της υποθερμίας που υφίστανται στο χειρουργείο. Οι διαταραχές αυτές παίζουν βασικό ρόλο στην σημαντική νοσηρότητα και θνησιμότητα αυτών των ασθενών. Επιπλέον μετεγχειρητικά οι καρδιοχειρουργημένοι ασθενείς έχουν ένα ιδιαίτερα ευμετάβλητο αιμοδυναμικό προφίλ και οι κλασικοί δείκτες παρακολούθησης (μέση αρτηριακή πίεση, καρδιακή παροχή) συχνά ανεπαρκούν να αποδώσουν έγκαιρα την πραγματική κατάσταση του αρρώστου και να κατευθύνουν κατάλληλα τη θεραπεία.Με την παρούσα μελέτη στόχος ήταν αφενός να τεκμηριωθούν οι διαταραχές της μικροκυκλοφορίας σε καρδιοχειρουργημένους ασθενείς με την μη επεμβατικό μέθοδο της ιστικής οξυμετρίας και η συσχέτισή τους με μακροαιμοδυναμικές παραμέτρους, και αφετέρου να διερευνηθεί η εισαγωγή δεικτών της μικροκυκλοφορίας για την αποτελεσματικότερη μη επεμβατική παρακολούθηση των ασθενών και την τιτλοποίηση των υγρών και των αγγειοσυσπαστικών/ ινοτρόπων τους.Η εκτίμηση της μικροκυκλοφορίας πραγματοποιήθηκε με την μη επεμβατική μέθοδο της Εγγύς του Υπερύθρου Φασματοσκοπίας και την τεχνική του αγγειακού αποκλεισμού. Το οπτόδιο τοποθετήθηκε στο θέναρ και η περιχειρίδα στον αντίστοιχο βραχίονα. Μετά την καταγραφή της τιμής ιστικού οξυγόνου (StO2) ηρεμίας ακολουθούσε ταχεία πλήρωση της περιχειρίδας σε πίεση 50 mmHg πάνω από τη συστολική πίεση του ασθενούς με αποτέλεσμα τον αποκλεισμό του αρτηριακού και του φλεβικού δικτύου. Ο αγγειακός αποκλεισμός είχε διάρκεια 3 λεπτών και η καταγραφή του StO2 συνέχιζε μέχρι την επιστροφή του στις τιμές ηρεμίας. Η ανάλυση των καμπυλών γινόταν σε δεύτερο χρόνο και σε τυχαία σειρά. Η πρώτου βαθμού κλίση της καμπύλης αποκορεσμού της αιμοσφαιρίνης κατά τη διάρκεια του αποκλεισμού αντανακλά το ρυθμό κατανάλωσης οξυγόνου (%/min), και η κλίση της αύξησης του StO2 μετά την άρση του αποκλεισμού το ρυθμό επαναιμάτωσης, ενδεικτικό της ενδοθηλιακής λειτουργίας (%/min).Ο πληθυσμός της προοπτικής μελέτης παρατήρησης των μεταβολών της μικροκυκλοφορίας μετά από καρδιοχειρουργική επέμβαση με εξωσωματική κυκλοφορία αποτελείτο από 17 ασθενείς (8 άνδρες/ 9 γυναίκες), με προεγχειρητικές μετρήσεις σε 9 ασθενείς.Κατά την εισαγωγή στην μονάδα ανάνηψης καρδιοχειρουργημένων ασθενών (ΑΚΑ) μετεγχειρητικά το ιστικό οξυγόνο στο θέναρ StO2(%) δε διέφερε σε σύγκριση με τις προεγχειρητικές τιμές (80±4% προεγχειρητικά vs. 84±5 στην H0; p=ns), αλλά αυξήθηκε σταδιακά στο εξάωρο που ακολούθησε (80±4% προεγχειρητικά και 84±5% στην H0 vs. 89±4 στην H6; p=0.022 και p=0.016 αντιστοίχως). Παρατηρήθηκε μια ελάττωση στο ρυθμό κατανάλωσης οξυγόνου συγκριτικά με τις προεγχειρητικές τιμές (30±11%/min στην Hπρο vs. 16±10 στην H0; p=0.024), ενώ προοδευτικά μετεγχειρητικά, ο ρυθμός κατανάλωσης οξυγόνου αυξήθηκε και έξι ώρες μετά δε διέφερε στατιστικά σημαντικά από τις προεγχειρητικές τιμές (30±11%/min στην Hπρο vs. 29±16 στην H6; p=ns). Ο ρυθμός επαναιμάτωσης ακολούθησε ανάλογη πορεία. Ήταν μειωμένος άμεσα μετεγχειρητικά (655±257%/min στην Hπρο vs. 216±165 στην H0 και 358±227 στην H2; p=0.008 και p=0.051 αντιστοίχως), αλλά προοδευτικά αυξήθηκε (216±165%/min στην H0 vs. 358±227 στην H2; p=0.006) και έξι ώρες μετά δε διέφερε σημαντικά από τις προεγχειρητικές τιμές (655±257%/min στην Hπρο vs. 537±297 στην H6; p=ns). Αντιθέτως οι μακροαιμοδυναμικές παράμετροι δε σημείωσαν σημαντική μεταβολή στο εξάωρο παρακολούθησης.Στη μελέτη συσχετίσεων μικροκυκλοφορίας και μακροαιμοδυναμικών δεδομένων συμμετείχαν 23 ασθενείς που υπεβλήθησαν σε καρδιοχειρουργική επέμβαση με εξωσωματική κυκλοφορία (11 άνδρες/12 γυναίκες).Στατιστικά σημαντική συσχέτιση ανευρέθη μεταξύ του καρδιακού δείκτη και των παραμέτρων της μικροκυκλοφορίας, όπως εκτιμήθηκαν με την τεχνική του αγγειακού αποκλεισμού με τη μέθοδο pooled data. Συγκεκριμένα ο καρδιακός δείκτης συσχετίστηκε με το ρυθμό κατανάλωσης O2 (%/min), καθώς και την ενδοθηλιακή λειτουργία (%/min) (r=0.56, P<0.001 και r=0.58, P<0.001 αντιστοίχως). Επιπλέον, η συνολική προσφορά O2 (DO2) και η συνολική κατανάλωση O2 (VO2) συσχετίστηκαν με παραμέτρους του NIRS και συγκεκριμένα με το ρυθμό κατανάλωσης O2 και την ενδοθηλιακή λειτουργία (r=0.42, P<0.001 και r=0.43, P<0.001 για το DO2 και το ρυθμό κατανάλωσης O2 και την ενδοθηλιακή λειτουργία αντιστοίχως) και (r=0.50, P<0.001 και r=0.43, P<0.001 για το VO2 και το ρυθμό κατανάλωσης O2 και την ενδοθηλιακή λειτουργία αντιστοίχως). Συγκρίνοντας παραμέτρους του NIRS ανάλογα με τα επίπεδα του γαλακτικού οξέως μεταξύ ομάδας μετρήσεων μέχρι και 4mg/dL και πάνω από 4mg/dL, η πρώτη ομάδα είχε υψηλότερες τιμές ρυθμού κατανάλωσης O2 και ενδοθηλιακής λειτουργίας (26±11 vs. 19±13, P<0.05 και 459±237 vs. 259±240, P<0.001 αντιστοίχως). Η πρώτη μέτρηση του ιστικού οξυγόνου στο θέναρ [StO2(%)] άμεσα μετεγχειρητικά συσχετίστηκε με τη μέγιστη τιμή γαλακτικού οξέως στο εξάωρο παρακολούθησης (r=0.50, p<0.05). Ο ρυθμός κατανάλωσης O2 ήταν μεγαλύτερος στους επιβιώσαντες μέχρι την έξοδο από το νοσοκομείο σε σχέση με τους μη επιβιώσαντες [διάμεση τιμή 23 (%/min) (εύρος 4-54) vs. 20 (8-38) p<0.05], με τη μέθοδο ανάλυσης pooled data. Παρομοίως, η ενδοθηλιακή λειτουργία ήταν καλύτερη στους επιβιώσαντες σε σχέση με τους μη επιβιώσαντες [424 (%/min) (27-1215) vs. 197 (57-632) p<0.01], με τη μέθοδο ανάλυσης pooled data.Ο πληθυσμός της προοπτικής κατ’ επίπεδα τυχαιοποιημένης διπλής τυφλής κλινικής μελέτης που πραγματοποιήθηκε σε καρδιοχειρουργημένους ασθενείς (προγραμματισμένο χειρουργείο) αποτελείται από 18 ασθενείς (10 άρρεν, 8 θήλυ), εκ των οποίων 8 ασθενείς τυχαιοποιήθηκαν στην ομάδα παρέμβασης. Οι παράμετροι της μικροκυκλοφορίας φάνηκε να βελτιώνονται σταδιακά και στις δύο ομάδες (oμάδα παρέμβασης και ομάδα ελέγχου) από την ώρα Η0 έως την ώρα Η6, χωρίς όμως να υπάρχει στατιστικά σημαντική διαφορά μεταξύ των δύο ομάδων. Διαφορά μεταξύ των δύο ομάδων δεν υπήρχε και στις παραμέτρους έκβασης και συγκεκριμένα στη διάρκεια μηχανικής αναπνοής μέχρι την αποσωλήνωση, στη συνολική διάρκεια αλλά και στη συνολική δόση νοραδρεναλίνης και δοβουταμίνης που έλαβαν, καθώς και στο SOFA την πρώτη μετεγχειρητική μέρα, και στη διάρκεια παραμονής στην ΑΚΑ και στο νοσοκομείο.Συμπερασματικά η μικροκυκλοφορία, όπως αξιολογείται με τη μέθοδο της Εγγύς του Υπερύθρου Φασματοσκοπίας και την τεχνική του αγγειακού αποκλεισμού, είναι επηρεασμένη μετά από καρδιοχειρουργική επέμβαση με εξωσωματική κυκλοφορία, και οι μεταβολές της τείνουν να αποκατασταθούν μέσα σε έξι ώρες μετεγχειρητικά. Η μικροκυκλοφορία συσχετίζεται με μακροαιμοδυναμικές παραμέτρους, καθώς και με σφαιρικούς δείκτες της ιστικής άρδευσης και οξυγόνωσης. Η χρήση παραμέτρων της μικροκυκλοφορίας στην καθοδήγηση της θεραπείας καρδιοχειρουργημένων ασθενών δε φάνηκε να οδηγεί σε βελτίωση της έκβασής τους, αν και o μικρός αριθμός συμμετεχόντων στη μελέτη δεν επιτρέπει την εξαγωγή σαφών συμπερασμάτων.