Protection myocardique en chirurgie cardiaque néonatale et pédiatrique
Ph Pouard
DIU 2015
Protection myocardique
Toutes les techniques permettant de préserver la fonction myocardique après
clampage aortique ( bien plus que la cardioplégie!) Buts:
Limiter les conséquences de la CEC et du clampage aortique
Restaurer voire améliorer la fonction myocardique pré opératoire
Mais a-t-on vraiment besoin d’une protection myocardique?
Immaturité du myocarde néonatal Clampage aortique
Lésions d’Ischémie reperfusion
Fonctions Systolique and Diastolique
Dysfonction néonatale
•
Taille et aspect des myocytes
•
Densité des myofibrilles (60%)
•
Régulation du [Ca] intracytoplasmique
•
Sensibilité myocardique au Ca
•
Immaturité de l’innervation
•
Circulation fétale
Taille
Newborn Myocyte
Adult Myocyte (small size)
Adult Myocyte (middle size)
Aspect et organisation
A: Adulte B: nouveau né
Myofibrilles
Adulte nouveau né
Régulation [Ca]
Immunomarquage Na-Ca pump
Immunomarquage SERCA
Immaturité du système tubulaire
et protéines membranaires (10 d)
Régulation [Ca] intracytoplasmique
Ca2+
Immaturité du flux calcique
Adult Fetus
Calcium transient L-Type Ca current ICa-voltage relation
Myocarde Immature: plus sensible au Ca
Maturation
Innervation du Myocarde Immature
•
Densité des récepteurs
βplus faible
•
Rôle essentiel des catecholamines circulantes
•
Les récepteurs adrénergiques présentent:
–
Hypersensibilité
α –Même sensibilité
βDéterminants de la fonction ventriculaire
•
Fréquence Cardiaque
•
Précharge
•
Postcharge
•
Inotropisme
Fréquence cardiaque:
Rate-developped force relationship
Précharge
Loi de Starling fétale
Sensibilité à la post charge in vitro A la naissance
• Augmentation de la fréquence cardiaque
• Augmentation de la précharge du VG –Augmentation du retour veineux pulmonaire –Diminution de la tension du VD
• ↑
Hormones thyroidiennes
⇒↑adrénorecepteurs
β• ↑
catécholamines circulantes
⇒↑effet inotrope +++
⇒Augmentation du débit ventriculaire (x4)
⇒Mais manque de réserve contractile
Pour résumer
• Le myocarde néonatal est immature!!
• Dysfonction:
–Compliance faible –Contractilité diminuée –Augmentation de la rigidité
–Plus grande sensibilité à la post charge –Plus faible densité de βrécepteurs
• Absence de réserve de débit en cas de stress
Conséquence de l’immaturité
⇒adaptation limitée en conditions de stress : –Hypovolémie
–Persistance Ductus Arteriosus –Hypertension Pulmonaire néonatale –Cardiopathie congénitale obstructive
–Chirurgie (CEC, aortic clamping, oedème, RVP, RVS)
⇒Différentes réponses thérapeutiques
Facteurs aggravants
• CEC avec clampageAo
–CEC: réaction inflammatoire exacerbée –Clampage = ischémie myocardique –Déclampage = lésions de reperfusion
•
=> Ischemia/reperfusion => dysfonction
myocardique
Chez les patients cyanosés :
Stress oxydatif préexistant
• Moins d’ ATP
• Moins d’anti radicaux libres (SOD)
• Amplification des effets de la CEC (RL)
• Plus sensible à l’ischemie/reperfusion et hyperoxieModi P. JTCS. 2002
• Réaction inflammatoire augmentée Appachi E. JCVA. 2007
• Plus dépendant de la protection myocardique
(Silverman 84, Castaneda 94, Bolling 97, Allen 01, Imura 01)
•Time course of cTnI level in cyanotic and acyanotic patients
•Modi P. JTCS.
2002
Chez le nouveau né
ATP est issu des hydrates carbone (Ac GL chez l’adulte)
Plus de réserve de glycogène mais moins bien utilisée
Age-related differences in myocardial hydrogen ion buffering during ischemia.Wittnich C. Mol Cell Biochem. 2006
Newborn hearts are at greater 'metabolic risk' during global ischemia-advantages of continuous coronary washout. Wittnich C. Can J Cardiol. 2007 Mar
ASD
Additionnal dysfunction factors
Conséquences de l’ ischémie/reperfusion
•Inflammation : Il6 et TNF α
•Lésions Cellulaires : cellules Endotheliales et myofibrilles
•Œdème Myocardique (cellules et interstitium)
•
dysfonction Diastolique suivie par une dysfonction systolique
•
Arythmies
Traitement de l’Ischemia /Reperfusion?
• Plus de 500 éléments ont été décrits comme améliorant les lésions d’IR
• From epigallocatechin, (a green tea polyphenol) to 2-[4-[(2,5- difluorophenyl)methoxy]-phenoxy]-5-ethoxyaniline (SEA0400)
« appears particularly promising in attenuating cardiac, renal, and cerebral ischemia/reperfusion injuries in various experimental models.»
Cardiovasc Drug Rev. Dec 2004, Vardenafil(2006) CAPE(2006), anesthetic gas, elanapril & ginsengoïdes (2008), Mélatonine 2009 and many others…..
Eviter plutôt que traiter (?)
854 CEC, 2013 (NEM)
(25%nouveaux nés; 38% nourrissons, 30 % enfants;7% Adultes
•Seulement 30% sans support inotrope et extubés ≤ 3h,
• 70%ont besoin d’un support inotrope
• selon:
»La fonction myocardique préopératoire
»La durée du clampage aortique
»La complexité de la réparation
La Dysfonction Myocardique
•Fréquente, ± importante
•Syndrome de bas débit cardiaque
•Traitement : support inodilatateur ± Assistance circulatoire
•Evolution :
–Restauration de la fonction en qq heures ou jours –Absence de récupération avec assistance circulatoire –Fibrose myocardique à long terme
Au total le myocarde néonatal:
Plus sensible aux lésions d’ischémie reperfusion
Taggart 97 Taggart 97
Il existe une dysfonction myocardique mêm aprIl existe une dysfonction myocardique mêm aprèès s
une fermeture de CIA!
une fermeture de CIA!
Left ventricular dysfunction after open repair of simple Chaturvedi RR,. J Thorac Cardiovasc Surg. 1998 Nov;116(5):881-4.
Les inotropes sont moins efficaces
Les inotropes sont moins efficaces
BS Allen 96BS Allen 96La r La ré éserve de contractilit serve de contractilité é est faible est faible
Anderson 84, Hartman 85Une protection myocardique est absolument nécessaire
Elle ne pas être la même que chez l’adulte car le myocarde est différent
Moyens pour améliorer la protection myocardique
Avant la CEC
• Maintien de la perfusion coronaire (PGE)
• Eliminer l’hyperventilationpendant l’induction de l’anesthésie
• Assurer une analgésie suffisante
• Assurer une stabilité du pH et éviter l’acidose préclampage
Au déclampage
• Au moment de la reprise de la contractilité:
EVITER TOUTE DILATATION VENTRICULAIRE
Décharge gauche ++++++
Gestion de la CEC
Vigilance Chirurgien, anesthésiste et perfusioniste
Pre conditioning : Meilleure tolérance à IR
??
•2 à 5 min cyclesd’ ischémie-reperfusion :
Cheung J Am Coll Cardiol 2006
–cTnI plus basse , besoins inotropes diminués –Rôle des Protein Kinase C et des Oxygen free radicals
•Drogues : Nicorandil -Steensrud T. ATS. 2004& Levosimendan-Yapici D. Eur J Anaesthesiol. 2008
•Hyperthermie (??) :
Heat stress attenuates ATP-depletion and pH-decrease during cardioplegic arrest. Vogt S. J Surg Res.
2007
Adultes
•Hypothermia Bigelow 1950
• Cardiac arrest: Melrose & Sealy WC, JTS 1955
•Decreased myocardial work(FV): Gregg DE 1961 ( 50%)
• Cooling of the heart: Gott VL1962 ( à 27°C ; 50 % )
• K + M g: Kirsh JTCS 1972
•Blood CP: Akagawa H & Cunningham 1979 Folette D 1980
• Warm / Cold:1990 – 1994 : Buckberg, Atlanta et Toronto
Pédiatrie: DHCA 1966: Harden A, Pampiglione G, WaterstonDJ
•Topicalcooling:Lamberti ATS 1975
•Cold Perfusion: Kawakami 1976
•K: Tyers GF 1977
•Blood:Laks JTCS 1979 :
•Warm St Thomas:Baimbridge 1985
•Ischemia/Reperfusion:del Nido 1988
•Age dependance:Backer JE 1988
•Difference among species: Backer JE 1988
•Multidose/ top and single:Magovern JA 1988
•Warm induction & reperfusion: H Laks et Drinkwater, Ca AcA 1993
•Continuous Warm: Takayama 94, Chen RW et Elami A 1994
•;Intermittent Warm: Modi 2004,Pouard 2006, Durandy 2008
•HTK cardioplegic solution: Liu J ASAIO J. 2008 S
Evolution de la cardioplégie
Questions controversées?
• Comment étudier la protection myocardique ?
• Cristalloïde ou Sang?
• Hypothermie ou normothermie ?
• Continue ou intermittente ?
Comment étudier la protection myocardique ?
Evaluation de la protection myocardique
–Etudes animales experimentales :
•Resultats dépendent de la maturité et de l’espèceBaker J E JTCS 1990
•Myocarde normal
•Pas de suivi long terme
–Biomarkers : cTnI, Heart Fatty Acid Binding (H-FABP), NT- ProBNP
–echographie de contraste, fonction ventriculaire ou hémodynamique (KT à conductance)
–microdialyse myocardique
Evaluation clinique
• Pendant le clampage aortique :
• Délaide l’arrêt mécanique
• Maintien de la température
• Absence de reprise de contraction ou de rythme ECG
• Après le clampage aortique :
• Restauration spontanée du RS ou , arythmies
• Sevrage CEC Facile , écho
• Besoins en inotropes
• En Réanimation:
• Stabilité hemodynamique ou bas débit
• ECG: arythmiesou signes d’ ischemie
• Niveau et évolution des biomarkers
0 20 40 60 80 100 120
spontaneous sinus recovery
Complete AV block
Intraventricular block
ischemic ST Change Hypothermia normothermia
%
Gozal. Anesthesiology 1996
Cristalloïde ou sang ?
• Meta analysis : 1996 à 2005 Guru V. Circulation 2008 – 269 trials analysed, => 34 reliable – 2582pts blood, 2642 pts cristalloid – Blood S > cristalloidfor LCOS, CKMB – Only trend for mortality rate
• Experimental Microdialysis Runge M. Scand Cardiovasc J. 2006
– Assessment of cellular metabolism biomarkers : – Myocardial lactates, glycerol, glucose – Cold blood >> cold cristalloid
• Cardiac index using thermodilution Cath: Jonas ATS 2008 – Blood added no benefits
Cristalloid vs Blood solution
• Troponin level timecourses during the first 48 post-operative hours in patients receving blood CP (stippled histogrammes) or crystalloid CP (stripped histogrammes).
– Caputo M. Ann Thorac Surg. 2002
Bologna experience
January 2005- March 2009: 420 patients < 1years with Cristalloid cardioplegia Custodiol HTK.
ASO results:
Ac. Lattico
0 10 20 30 40 50 60
Basale 30min 6h 12h 18h 24h 48h
Ac. Lattico
0 5 10 15 20 25
Mean St.Dv Median
21.5 h
± 6.4 h
18.9h 21.5 h
± 6.4 h 18.9
21.5 h
± 6.4 h 18.9
Time to extubation
Multidose cold oxygenated blood is superior to a single dose of Breitscheider HTK cardioplegia in pig.
Fannelop T,Ann Thorac Surg. 2009 Apr;87(4)
• Left ventricular function and perfusion (conductance catheter, echocardiography, and microspheres.) & myocardial injury serum troponin-T
• Repeated oxygenated blood cardioplegia provides better myocardial protection and preservation of left ventricular function than a single dose of HTK during the early hours after declamping.
Hypothermie or normothermie ?
Froid : pour et contre
• Pour : Diminue la consommation d’ O2mais l’arrêt electro mécanique est du au K+ qui permet de réduire la consommation d’ O2de 80%!!
• Contre :
–dysfonction enzymatique –Downregulationdes ß-receptors – Tendance à l’acidose
–Augmentation de la viscosité sanguine –Diminution de la déformabilité des GR
–Stunning Endothélial avec réduction de lavasomotricité
Normothermie :
Chello M. ATS 1997
•20 pts normothermic CPB and intermittente CP
•20 pts 25° CPB and intermittente CP at 5°
•AO clamping time : 64 min
•Atrial cells Analysis :
–30 min before, during and 30 min after CPB Dans le groupe froid:
••Diminution de l’Diminution de l’activitactivitééde lde l’’adenyladenylcyclasecyclase
•efficacité des inotropes diminuée
Continue ou intermittente ?
•Manque d’études disponibles
•
“Continuous warm cardioplegia already described for Fallot repair or mitral replacement in children It does not allow comfortable surgery and is at risk of huge
hyperkalemia.”•
Cardioplégie Chaude Intermittente :
–Plus confortable
–Prends un peu plus de temps: prolonge la durée d‘ischémie
–Agit comme la reperfusion chaude
Cardioprotection of neonatal heart using normothermic hyperkalaemia: the importance of delivery and terminal cardioplegia. Imura H.
Mol Cell Biochem. 2007 Nov
Cardioplégie “Chaude” Intermittente
• Intermittent warm blood cardioplegia in the surgical treatment of CHD/clinical experience with 1400 cases Durandy Y, Hulin S.J Thorac Cardiovasc Surg. 2007 Jan;133(1):241-6
• Personal data Necker: 4000 cases, Mean Aristotle score = 8, Mortality rate 1 2%, Intubation median = 10 h; ICU LOS median 3 days.
Cardioplégie “Chaude” Intermittente
• 40 Simple TGA, Janv - Oct 2001
• 20 ASO hypoT (23 -25°) vs 20 ASO normoT (35 - 36°)
• Hypothermic : Cold Blood CP at 8°C
• Normothermic : IWB CP for 1 min every 10 min
Intermittent Warm Blood CP: Lower cTnI at h 24 (p = 0.02) Shorter ventilation time 32 ±26 h vs 70 ±69 h (p = 0.02) Trend for shorter ICU LOS 3.5 ±1.5 j vs 5.6 ±3.9 j) (p = 0.08)
Pouard Ph. EJCTS 2006 nov
Règles d’Or :
Cristalloïde ou sang, froid ou chaud, en pédiatrie, la cardioplégie doit être :
1 Perfusée avec contrôle de la Pression pour rester < 50 mmHg dans les artères coronaires 2 Respecter les concentrations ioniques (légère
hypo Ca et magnésium élévé)
3 Re perfusions en fonction de la température
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
% r e cov e r y
BP non hypoxique
HP non hypoxique
BP hypoxiqueHP hypoxique
Ov e r a ll LV fu nct ion
Conclusions
•
Différentes stratégies sont disponibles pour conserver une bonne fonction myocardique et assurer de bons résultats.
•
L’évaluation de l’efficacité d’une protection myocardique est difficile
•
Le respect des « règles d’Or » permet d’éviter les dysfonctions graves.
Necker Hospital for Sick Children ( Paris, France)
ありがとうございます