Protection myocardique Ph Pouard  (1.48 Mo)

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 I_Ca-voltage relation

Myocarde Immature: plus sensible au Ca

Maturation

Innervation du Myocarde Immature

• Densité des récepteurs β plus faible

• Rôle essentiel des catecholamines circulantes

• Les récepteurs adrénergiques présentent:

– Hypersensibilité α

– Même sensibilité β

Déterminants 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 β récepteurs

• 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 hyperoxie Modi 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 apr Il existe une dysfonction myocardique mêm apr è è s 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

La r La r é é serve de contractilit serve de contractilit é é est faible est faible

Une 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’hyperventilation pendant 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 cycles d’ 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

• Topical cooling: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’espèce Baker J E JTCS 1990

• Myocarde normal

• Pas de suivi long terme

– Biomarkers : cTnI,

– echographie de contraste, fonction ventriculaire ou hémodynamique (KT à conductance)

– microdialyse myocardique

Evaluation clinique

• Pendant le clampage aortique :

• Délai de 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: arythmies ou 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 > cristalloid for 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’ O

mais l’arrêt

electro mécanique est du au K+ qui permet de réduire la consommation d’ O

de 80%!!

• Contre :

– dysfonction enzymatique

– Downregulation des 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 lDiminution de l’’activitactivitéé de lde l’’adenyladenyl cyclasecyclase

• 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 hypoxique HP hypoxique

Ov e r a ll LV fu n ct 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