Αποδέσμευση από την εξωσωματική κυκλοφορία και ιόντα ασβεστίου

Abstract

Calcium plays a key role in a large number of physiological functions essential for life. It is important for a) neuromuscular transmission, b) skeletal muscle contraction, c) cardiac muscle contractility, d) blood coagulation and e) exocytocis necessary for release of neurotransmittersand autocoids (Stoelting(b), 1991 - Aguilera, 2000). Ca++ is essential for excitation-contraction coupling in cardiac muscle, as well as for the conduction of electrical impulses in certain, particularly through the AV node (Reiter, 1988). Contraction of all smooth muscles depends on the changes of the Caj. Indeed, the increase of Cai increases contractility in both cardiac and vascular muscle. However, the overal hemodynamic response of the cardiac function depends on the interaction among heart rate, contractility preload and afterload (Aguilera, 2000). In cardiac operations, the empirical infusion of calcium salt is traditional manuvreau to produce a sustained increase in contractility of the myocardium and mean arterial pressure (MAP), soon after CPB (Olinger, 1976 - d’Hollander, 1982 - Shaphira, 1984 - Koski, 1988). Following the inistitution of CPB, a transient hemodilution from the crystalloid pump prime is developed and Ca++, Cai, Mg++ and protein are decreased. During CPB, a provoke hypocalcemia accelerates the exhaustion of ATP because of theincrease of contractility and myocardial oxygen consumption (MV02). During aorta cross clamp on (aoxc), the bolus or continuous infusion of the enriched K+ cardioplegic solution provides protection on the myocardium, due to the beneficial cardiac arrest. During the rewarming and reperfusionperiod, following cross clamp, the myocardial oxygen consumption should be decreasead, due to the decresed reserve of high energy phosphate and mitochondrial ATP. During myocardial ischemia, the effect of Cai in myocardial contractility is minimal, due to alterations in excitation - contraction coupling which establish sustained contraction. This irreversible state is described as stone heart (Tani, 1989 - 1990 - Sperelakis, 1991 - Royster, 1992). Therapeutically calcium salts are administered for this inotropic and vasoactive properties. As Caf is decreased during CPB, the infusion of CaCI2 improves the stability of the hemodynanic state during CPB weanig. However Cl is not impaired following the infusion of CaCI2, in patients with good LV function. The normocalemia is, however, collerrated with the maintenance of contractility. Calcium salt infusion is determined from the Cai concentration, however in the presence of hypocalemia, calcium salt infusion results in severe increase of LV function (Robertie, 1991 - Royster, 1992 - Hemmings, 1993). The purpose of this study was to evaluate the effects of CaCI2 intravenous infusion on systolic and diastolic function, early after separation from CPB, on patients with myocardial depression and transient impaired contractility. 27 patients (47-78 years old, ASA lll-IV, NYHA lll-IV) undergoing elective coronary artery bypass grafting (CABG) participated this study. After routine hemodynamic and ECG monitoring were placed, the TOE probe was introduced immediately after induction of general anesthesia and endotracheal intubation, for the assessment of LV function. During CPB, mild hypothermia (33±1,44°C), a-stat management was used and mean perfusion rate was between 35-45 mmHg. After separation from CPB, 7,5 mg/Kg BW CaCI2 was infused. Arterial gases estimation were performed during the whole procedure. Blood arterial gases, Hb and Cai were measured before the CPB (Baseline), In-CPB, Post-CPB, Calcium and ICU. Mean arterial pressure (MAP), CVP, MPAP, PCWP, SV02, CO, Cl, SVR and PVR were estimated before the CPB (Baseline), Post-CPB,Calcium and ICU. The TOE studies were performed before the CPB (Baseline) and Calcium. Values are expressed as mean ± SD. Statistical comparison was performed by ANOVA and student t-test.Mean arterial pressure was decreased during Post-CPB, SV02 was decreased during Post-CPB, Calcium and ICU, CO and Cl were increased during Post-CPB, Calcium and ICU. Hemoglobin (Hb) and Cai were decreased during In-CPB, Post-CPB, Calcium and ICU. PaC02 was increased during Post-CPB, Calcium and ICU and pH was decreased during Calcium and ICU. The TOE studies were reavealed that CO and Cl were increased, % FAC were unchanged and the ratio E/A fluctated between 1 to 2 (1< E/A > 2). In conclusion Bolus intravenous administration of CaCI2 improves the LV systolic function, early after separation from CPB. Although, LV diastolic function is not altered during at the same period, bolus intravenous CaCI2 should be carefully infused in patients with expected LV dysfunction.

Το ασβέστιο (Ca++) διαδραματίζει ρόλο κλειδί σε πολλές φυσιολογικές λειτουργίες του ανθρωπίνου οργανισμού: α) ελέγχει τη διεγερσιμότητα των μυών, β) επηρεάζει τη διαβατότητα της κυτταρικής μεμβράνης, γ) ενισχύει τη δραστικότητα των ενζύμων, δ) ρυθμίζει την έκκριση της παραθορμόνης και ε) ενεργοποιεί τον πηκτικό μηχανισμό (Stoetting, 1991(b) - Aguilera, 2000). Στην καρδιά το Ca++ ενέχεται: στη διέγερση και σύσπαση του καρδιακού μυός. Επιπλέον προάγει την αγωγιμότητα των ηλεκτρικών ερεθισμάτων μέσω του κολποκοιλιακού κόμβου στην έναρξη της σύσπασης των λείων μυϊκών ινών (Reiter, 1988). Στα αγγεία όμως, η σύσπαση των λείων μυϊκών ινών εξαρτάται από τις μεταβολές του Ca++ στον ενδοκυττάριο χώρο. Η αύξηση της συγκέντρωσης του ενδοκυτταρίου ασβεστίου (Ca,) αυξάνει τη συσταλτικότητα τόσο των μυών στα αγγεία όσο και του καρδιακού μυός. Όμως η ολοκληρωμένη αιμοδυναμική απάντηση της καρδιάς εξαρτάται και από την αλληλεπίδραση μεταξύ καρδιακής συχνότητας, συσταλτικότητας, προφορτίου και μεταφορτίου (Aguilera, 2000). Στις καρδιοχειρουργικές επεμβάσεις, η εμπειρική χορήγηση των αλάτων ασβεστίου είναι παράδοση στο τέλος της εξωσωματικής κυκλοφορίας (CPB), με σκοπό να αυξηθεί η συσταλτικότητα του μυοκαρδίου και η αρτηριακή πίεση (Olinger, 1976 - d’Hollander, 1982 - Shaphira, 1984 - Koski, 1988). Με την έναρξη της CPB, η παροδική αιμοαραίωση, που παρατηρείται στον ασθενή, οφείλεται στο prime. Το ολικό Ca++ και το Ca,, το Mg++ και οι πρωτεΐνες μειώνονται. Σε καρδιά με ηλεκτρομηχανική δραστηριότητα μετά τον αποκλεισμό της αορτής, η κατανάλωση των υψηλής ενεργείας φωσφορικών επιταχύνεται και η μείωση/εξάντληση των αποθεμάτων σε ΑΤΡ επιτείνεται. Για την προστασία του μυοκαρδίου, στη χρονική περίοδο του αποκλεισμού της αορτής (aoxc), η έγχυση καρδιοπληγικών διαλυμάτων εμπλουτισμένων με Κ+ είναι υποχρεωτική λόγω της ευεργετικής καρδιακής παύλας (cardiac arrest) που εγκαθίσταται μετά τη χορήγηση εφάπαξ ή/και επανειλλημένων δόσεων. Κατά την περίοδο της επαναθέρμανσης και της επαναιμάτωσης του μυοκαρδίου, μετά την απόσυρση της λαβίδας αποκλεισμού από την αορτή, η κατανάλωση του οξυγόνου από το μυοκάρδιο πρέπει να είναι η ελάχιστη επειδή τα αποθέματα υψηλής ενέργειας σε φωσφορικά εξαντλούνται και η παραγωγή του μιτοχονδριακού ΑΤΡ μειώνεται. Σε ισχαιμία του μυοκαρδίου, το Cai ελάχιστα επηρεάζει τη σύσπαση της μυοκαρδιακής ίνας, η σύζευξη διέγερσης-σύσπασης τροποποιείται με αποτέλεσμα την προοδευτική εμφάνιση μόνιμης συστολή. Η παρουσία της μόνιμης συστολής ονομάζεται απολιθωμένο μυοκάρδιο και είναι μη ανατάξιμη βλάβη του μυοκαρδίου (stone heart) (Tani, 1989 - 1990- Sperelakis, 1991 - Royster, 1992). Θεραπευτικά, τα άλατα ασβεστίου χορηγούνται για την αγγειοσυσπαστική και την ινότροπη δράση τους. Καθώς, το Cai μειώνεται κατά τη διάρκεια της CPB, η χορήγηση του CaCI2 συμβάλλει στην προσπάθεια δημιουργίας συνθηκών αιμοδυναμικής σταθερότητας, στη φάση της αποδέσμευσης από την CPB. Η χορήγηση του CaCI2 δεν επηρεάζει τον καρδιακό δείκτη (CI) σε ασθενείς με καλή συσταλτικότητα της αριστερός κοιλίας (LV) και συνθήκες ισοασβεστιαιμίας. Όμως, παρουσία υπασβεστιαιμίας, η χορήγηση των αλάτων ασβεστίου προκαλεί σημαντική αύξηση της κοιλιακής λειτουργίας μετά την CPB. Επομένως, η χορήγηση των αλάτων ασβεστίου θα πρέπει να καθορίζεται από τη συγκέντρωση του Cai στο αίμα (Robertie, 1991, - Royster, 1992 - Hemmings, 1993). Σκοπός της μελέτης αυτής ήταν να αξιολογήσουμε τα αποτελέσματα της ΕΦ έγχυσης του CaCI2, στη συστολική και στη διαστολική λειτουργία του μυοκαρδίου, αμέσως μετά την αποδέσμευση από την CPB, σε περιστατικά με ατονία του μυοκαρδίου (myocardial depression) και παροδική ελάττωση της συσταλτικότητας: 1) απεικονιστικά, με την εφαρμογή της διοισοφάγειο υπερηχοκαρδιογραφίας, 2) αιμοδυναμικά, με την εισαγωγή πνευμονικού καθετήρα Swan - Ganz και 3) βιοχημικά, με τον προσδιορισμό του Ca, στο αίμα. Είκοσι επτά (27) ασθενείς (47-78 ετών) κατηγορίας III-IV κατά ASA και III-IV κατά ΝΥΗΑ υποβλήθηκαν σε επαναιμάτωση του μυοκαρδίου (CABG) με γενική ενδοτραχειακή αναισθησία. Εκτός από τη συνήθη παρακολούθηση των συμβατικών αιμοδυναμικών παραμέτρων (της πνευμονικής και της συστηματικής κυκλοφορίας) και τον ηλεκτροκαρδιογραφικό έλεγχο των ασθενών, η λειτουργία της LV αξιολογήθηκε με την εισαγωγή του διοισοφάγειου καθετήρα στη μεσότητα του οισοφάγου. Κατά τη διάρκεια της CPB, εφαρμόσθηκε μετριότατη υποθερμία (33±1,44°C), a-stat τεχνική οξεοβασικής ισορροπίας (διατήρηση του PaC02 μεταξύ 35-45 mmHg χωρίς να γίνεται διόρθωση των αερίων του αίματος στη θερμοκρασία του ασθενή) και διατήρηση της μέσης αρτηριακής πίεσης (MAP) μεταξύ 40-80 mmHg. Μετά την έξοδο από την CPB, χορηγήθηκε, εφάπαξ, 7,5 mg CaCI2. Καθόλη τη διάρκεια του χειρουργείου λαμβάνονταν δείγματα αρτηριακού αίματος. Μετρήσεις των αερίων του αίματος, της Hb και του Cai έγιναν μετά την εισαγωγή και τη σταθεροποίηση της αναισθησίας (Baseline), 5 min μετά την έναρξη της CPB (In-CPB), 15 min μετά την έξοδο από την CPB (Post-CPB), 10 min μετά τη χορήγηση του CaCI2 (Calcium) και μετά τη μεταφορά στην ICU. Μετρήσεις των αιμοδυναμικών παραμέτρων έγιναν στις φάσεις Baseline, Post-CPB, Calcium και ICU. Τέλος, η διοισοφάγειος μελέτη έγινε στις φάσεις Baseline και Calcium. Η στατιστική ανάλυση των αποτελεσμάτων έγινε με τη μέθοδο ANOVA και Student t-test. Από τις μετρήσεις των συμβατικών αιμοδυναμικών παραμέτρων, σε όλους του ασθενείς παρατηρήθηκε στατιστικά σημαντική μείωση της MAP στη φάση Post-CPB σε σχέση με τη Baseline ενώ μετά τη χορήγηση του CaCI2, στη φάση Calcium και ICU, η τιμή της MAP επανήλθε στα επίπεδα της φάσης Baseline. To Sv02 μειώθηκε στατιστικά σημαντικά στη φάση Post-CPB, Calcium και ICU σε σύγκριση με τη φάση Baseline. Μετά τη χορήγηση του CaCI2, στη φάση Calcium και ICU, η τιμή του Sv02 αυξήθηκε προοδευτικά χωρίς όμως να επανέλθει στα επίπεδα της φάσης Baseline με την οποία επίσης εμφανίζει στατιστικά σημαντική διαφορά. Η CO και ο CI αυξήθηκαν στατιστικά σημαντικά στη φάση Post-CPB, Calcium και ICU σε σχέση με τη φάση Baseline. Η τιμή της Hb ελαττώθηκε στατιστικά σημαντικά σε όλες τις φάσεις των μετρήσεων. Η τιμή του Cai στο αίμα ελαττώθηκε στατιστικά σημαντικά στη φάση In-CPB και Post-CPB, ενώ μετά τη χορήγηση του CaCI2, στη φάση Calcium και ICU επανήλθε στη μέση τιμή της Baseline με την οποία δεν εμφάνισε στατιστικά σημαντική διαφορά. ‘Οσον αφορά τις μετρήσεις της PaC02 αυξήθηκε στατιστικά σημαντικά στη φάση Post-CPB, Calcium και ICU σε σχέση με τη φάση Baseline και In-CPB. Η Pa02 ελαττώθηκε στατιστικά σημαντικά στη φάση Post-CPB. Μετά τη χορήγηση CaCI2, στη φάση Calcium και ICU, η τιμή της Pa02 επανήλθε στα επίπεδα της Baseline και In-CPB. Από τις μετρήσεις του pH βρέθηκε ελάττωση στατιστικά σημαντική στη φάση Calcium και ICU σε σχέση με τη φάση Baseline και In-CPB. Από τη διοισοφάγειο εκτίμηση παρατηρήθηκε ότι οι παράμετροι της συστολικής λειτουργίας της LV, δηλαδή η CO και ο CI αυξήθηκαν σημαντικά ενώ οι παράμετροι της διαστολικής λειτουργίας δεν μεταβλήθηκαν και το κλάσμα Ε/Α κυμαίνετο από 1 έως 2 (1 < Ε/Α > 2). Συμπερασματικά μπορούμενα πούμε πως Η χορήγηση του CaCI2 μετά την αποδέσμευση από την εξωσωματική κυκλοφορία αυξάνει τη συστολική λειτουργία της αριστερός κοιλίας. Παρόλο που η διαστολική λειτουργία δεν φαίνεται να επηρεάσθηκε, μετά την αποδέσμευση από την CPB, η χορήγηση του CaCI2 απαιτεί προσοχή, ειδικά σε περιστατικά που η δυσλειτουργία της LV αναμένεται.