Açık kalp cerrahisi

Murat Özkan
AÇIK KALP CERRAHİSİ
KALP CERRAHİSİNİN TARİHİ
Kalp cerrahisindeki gelişim özellikle son 50 yılda hız kazanmıştır.
KALP YARALANMALARI: Dr Ludwig Rehn’in ilk başarılı kalp operasyonunu gerçekleştirdiği
kabul edilmektedir. 1896 yılında kesici alet ile kalbinden yaralanan bir askeri, sol torakotomi
yolu ile ameliyat etmiş, sağ ventriküldeki 1,5 cm’lik kesiyi üç dikişle onarmıştır. Böylece kalp
yaralarının iyileştirilemeyeceği yargısı sona ermiştir. Bu girişim, Paget, Billroth gibi, dönemin
bazı önde gelen cerrahları tarafından eleştirilse de, takip eden 10 sene içinde Rehn, % 60
mortalite ile 124 vakaya müdahale etmiştir. Kalp cerrahisindeki bunu takip eden önemli tarih
II. Dünya Savaşıdır. Amerikan Ordusunda cerrah olan Dwight Harken perikard ve kalp
boşlukları dahil olmak üzere mediastenden 134 kurşun çıkarmış, sıfır ölüm oranı bildirmiştir.
O günkü şartlar göz önüne alındığında başarı açıktır.
PULMONER EMBOLEKTOMİ: Pulmoner embolektomi girişiminde bulunan ilk cerrah
Frederic Trendelenburg’dur, klasik makalesini 1908’de yayınlamıştır. Trendelenburg’un
öğrencisi olan Kirshner 1924’de ilk başarılı pulmoner embolektomiyi bildirmiştir. 1937’de
John Gibbon tüm dünyada 142 Trendelenburg ameliyatının gerçekleştirildiğini, bunların
9’unun sağ kaldığını bildirmiştir. Bu sonuçlar onu pulmoner embolektominin güvenle
yapılabileceği bir oksijenatör pompası geliştirmek konusunda cesaretlendirmiştir. 1962
yılında ilk kez Sharp kardiyopulmoner bypass ile başarılı pulmoner embolektomiyi
gerçekleştirmiştir.
PERİKARD CERRAHİSİ: Morgagni 1761’de kalbe kan dönüşünün kısıtlandığı 7 konstriktif
perikardit vakası yayınlamıştır. Perikardiyal rezeksiyon, birbirlerinden bağımsız olarak Rehn
ve Sauerbruch tarafından öne sürülmüştür. Rehn’in bildirisinden sonra günümüze kadar
konstriktif perikarditin cerrahi tedavisinde sınırlı yenilik gündeme gelmiştir. Bugün bazı
operasyonlar kardiyopulmoner bypass altında gerçekleştirilmetktedir.
SAĞ KALP KATETERİZASYONU: Warner Frossmann, Kleinishche Wochenschrift’de kendi
brakial venini kateterize etmiş, kateteri sağ atriuma ilerletmiş ve bunu radyolojik olarak tespit
etmiştir. Bu deneyimini 1929’da yayınlamıştır. Bu metodun metabolik çalışmalarda ve
kardiyak fizyolojide kullanılabileceğini savunmuştur. Bundan bir sene sonra Fick metodu ile
kardiyak output hesaplanması mümkün olmuştur. Bu metodla ilgili gelişmeler 1940’da
Cournand’ın çalışmalarında yer almıştır.
1
Murat Özkan
KARDİYOPULMONER BYPASS DÖNEMİ ÖNCESİ KALP KAPAĞI CERRAHİSİ: Stenotik
bir kapağı açmaya yönelik ilk girişim 1912’de Theodore Tuffier tarafından gerçekleştirilmiştir.
Tuffier asendan aorta duvarını dışarıdan parmak yardımı ile stenotik aort kapağına ilerletmiş
ve stenotik kapağı genişletmeyi başarmıştır. 1940’larda Russel Brock bir enstruman vasıtası
ile kalsifik aort kapaklarını dilate etmeyi denemiş ancak kötü sonuçlar nedeniyle bundan
vazgeçmiştir. Eliott Cutler, 1923’de ilk kez valvulatom adını verdiği özel bir bıçak yardımıyla
12 yaşında bir kız hastaya mitral valvulotomi uygulamıştır. Bunu takip eden girişimlerinde
başarısız olunca işleme son vermiştir. 1925’de Suttar parmağını kullanarak başarı ile mitral
valvulotomi gerçekleştirmiş ancak başka hasta bulamaması nedeniyle bu girişime devam
etmemiştir. İlk başarılı pulmoner valvulotomi 1947’de Thomas Holmes Sellers tarafından
Fallot tetralojisi olan bir çocuk üzerinde gerçekleştirilmiştir. Sellers bu işlemde bir tenotomi
bıçağı kullanmıştır. Russel Brock aynı zamanlarda Sellers’a benzer tekniklerle pulmoner
valvulotomiler gerçekleştirmiştir. 1950’lerin başında Charles Hufnagel ve JM Campbell
birbirlerinden ayrı olarak köpeklerin inen aortlarına yapay kapaklar yerleştirmişlerdir.
Hufnagel’in toplu-kafesli kapağı ile yaptığı 23 vakalık seri 1954’de yayınlanmıştır. Kombine
mitral ve triküspid komissurotomi 1953’de Brofman tarafından gerçekleştirilmiştir. C Walton
Lillehei 1956’da kardiyopulmoner bypass kullanarak ilk açık mitral komissurotomiyi
gerçekleştirmiştir.
KARDİYOPULMONER BYPASS DÖNEMİ ÖNCESİ KONJENİTAL KALP CERRAHİSİ:
Konjenital kalp cerrahisi 1937’de John Streider’ın bir duktusu başarı ile bağlamasıyla
başlamıştır. Ancak hasta enfeksiyon nedeni ile 4 gün sonra kaybedilmiştir. 1938’de Robert
Gross, aynı işlemi başarı ile gerçekleştirmiştir. Bundan sonra müdahale edilen konjenital
hastalık aort koarktasyonu olmuştur. Clarence Crafoord ilk kez 1944’de, İsveç’te başarı ile
koarktasyon rezeksiyonu yapmıştır. Gross ise aynı işlemi 1945’de Boston’da
gerçekleştirmiştir. Yine 1945’de Gross vasküler ring nedeni ile gelişen trakeal kompresyonu
serbestleştirmiştir. Blalock-Taussig operasyonu da 1945’de bildirilmiştir. Sol subklavian
arterin sol pulmoner arter ile uç-yan anastomozu gerçekleştirilmiştir. Carlon ilk kez 1951’de
kavopulmoner anastomozu ortaya atmış, Glenn ise ilk kez 1958’de başarı ile gerçekleştirmiş
ve bu operasyonun Glenn şantı adını almasını sağlamıştır.
KARİYOPULMONER BYPASS’IN GELİŞMESİ: Kalp-akciğer makinesinin gelişimi, kalp
içindeki anomalilerin onarılmasını mümkün kılmıştır. Kalbi bypass etmek için dolaşım
fizyolojisinin anlaşılması gerekir: kanın pıhtılaşmasının önlenmesi, kanın hareket etmesi için
bir pompa ve son olarak ventilasyonun temin edilmesi. Geçen yüzyılda fizyologlar izole
organların perfüzyonu ile ilgilenmişler ve bu amaçla kanın oksijenlenmesini sağlayacak bir
2
Murat Özkan
yönteme ihtiyaç duymuşlardır. Von Frey ve Gruber 1885’de dönen bir silindir içine
yerleştirilen ince bir film üzerinden akmasıyla gaz alışverişinin temin edildiği bir kan pompası
tarif etmişlerdir. 1895’de Jacobi kanı, kesip çıkarılmış ve mekanik olarak havalandırılan bir
hayvan akciğerinden geçirmiştir. 1926’da Rusya’da SS Brunkhonenko ve S Tchetchuline
hayvan akciğeri ve iki pompa kullanarak bir makine geliştirmişler, bu makineyi ilk olarak
organ perfüzyonunda daha sonra ise tüm hayvanı perfüze etmek için kullanmışlardır. Kalpakciğer makinesinin temel gereksinimlerinden birisi antikoagülasyondur. Heparin 1915’de bir
tıp öğrencisi olan Jay McLean tarafından bulunmuştur. Sonuçlar 1916’da bildirilmiş,
1920’deki hayvan deneyleri heparinin etkili bir antikoagülan olduğunu göstermiştir.
John Gibbon, kalp-akciğer makinesinin gelişimine belki de herkesden daha çok
katkıda bulunan kişidir. İlk düşünce 1931’de masif pulmoner embolili bir hastanın başında
ortaya çıkmıştır. Kanın toplar damardan alınıp oksijenlenebileceği bir cihazda toplanması ve
daha sonra bir pompa vasıtasıyla tekrar atar damardan dolaşıma katılması fikri kalp-akciğer
makinesinin temeli olarak düşünülmüştür. Gibbon’ın çalışmaları bunu takip eden 20 sene
boyunca Massachusetts General Hospital’da devam etmiştir. Gibbon 1937’de ilk kez yaşamın
suni bir kalp ve akciğer ile devam ettirilebildiğini bildirmiştir. Gibbon’ın çalışmaları II.
Dünya Savaşı ile kesintiye uğramıştır. Bu sürede Clarence Crafoord İsveç’te, J Jongbloed
Hollanda’da, Clarence Dennis Minessota’da, Mario Dogliotti İtalya’da kalp-akciğer makinesi
üzerine çalışmalarına devam ettiler. Clarence Dennis ilk kez 1951’de kalp-akciğer makinesini
klinikte kullandı. Çok büyük kalbi olan atrial septal defekti olan 6 yaşındaki bir kız hasta
başarı ile kalp-akciğer makinesine bağlandı, ameliyat zorla gerçekleştirildi ancak hasta kan
kaybı ve cerrahi olarak yaratılan triküspid stenozu nedeniyle kaybedildi. Bu deneyimde kalpakciğer makinesinin iyi çalıştığı görüldü. 1951’de Mario Digliotti kalp-akciğer makinesini
büyük bir mediasten tümörü rezeksiyonu sırasında kullandı. Parsiyel bypass (1 L/dak) ile
tümör başarı ile çıkarıldı. Digliotti makinesini hiçbir zaman insanlarda açık kalp ameliyatları
için kullanmadı. Forrest Dodrill ise mekanik pompasını 1952’de sol bypass için kullanmış ve
50 dakika süre ile sol ventrikülü devre dışı bırakıp mitral kapak cerrahisi uygulamıştır. Bu ilk
başarılı sol kalp bypassdır. Daha sonra Dodrill makineyi 16 yaşında pulmoner stenozlu bir
çocukta kullanmış ve ilk başarılı sağ kalp bypassı gerçekleştirmiştir.
Hipotermi kalbi durdurup açmak için diğer bir yöntem olmuştur. 1950’de Bigelow 20
köpeği 20 ºC’ye soğutup 15 dakika süresince dolaşımlarını durdurmuştur. Bunların 11’ine
aynı zamanda kardiyotomi uygulanmıştır. Isıtıldıktan sonra sadece 6 hayvan hayatta
kalabilmiştir. 1953’de FJ Lewis ve M Taufic 26 köpeğin hipotermi tekniği ile yarattıkları
atrial septal defektlerini kapattıklarını bildirmişlerdir. Bu yazıda aynı zamanda ASD’si aynı
3
Murat Özkan
teknikle kapatılan 5 yaşında bir kız çocuğu da bildirilmektedir. Lewis-Toufic’in vakası yüzey
soğutma ve direkt görüş altında başarı ile kapatılan ilk atrial septal defekttir. Bundan kısa bir
süre sonra Swan benzer teknik ile ameliyat ettiği 13 hastayı bildirmiştir. Kalp-akciğer
makinesinin klinik kullanımının yaygınlaşması ile hipoterminin intrakardiyak cerrahideki yeri
kısa süreli olmuştur. Ancak kardiyopulmoner bypassın 1 yaş altındaki çocuklarda kötü
sonuçlar vermesi nedeniyle hipotermi 1960’larda tekrar kalp cerrahisine dahil olmuştur.
1967’de Japonya’dan Hikasa infantlarda hipotermi kullandığını, tekrar ısınma için de kalpakciğer makinesi kullandığını bildirmiştir. Bu sırada diğer gruplar da soğuma ve ısınma için
kalp-akciğer makinesi kullanarak hipotermik sirkulatuar arest tekniği ile başarılı sonuçlar
bildirmiş ve bu teknik arkus aorta anevrizmalarının rezeksiyonu için de kullanılmaya
başlanmıştır.
II. Dünya Savaşından sonra John Gibbon araştırmalarına geri dönmüş ve IBM işbirliği
ile ilk makinesine benzer bir kalp-akciğer makinesi yapmıştır. Gibbon’ın köpeklerdeki erken
mortalitesi başlangıçta % 80’ken sonraları iyileşmiştir. İlk hastası 15 yaşında, ASD’si olan bir
kız olmuştur. Operasyonda ASD bulunamamış hasta kaybedilmiş, otopside geniş bir PDA
tespit edilmiştir. İkinci hasta yine ASD’si olan 18 yaşında bir kızdır. Defekt Mayıs 1953’de
başarı ile kapatılmıştır. Bundan sonraki iki hasta kaybedilince Gibbon çalışmalara ara
vermiştir. Bu sırada C Walton Lillehei University of Minnesota’da kontrollü kros-sirkülasyon
adını verdiği bir teknik üzerinde çalışmaktaydı. Bu teknikte bir köpeğin dolaşımı geçici bir
süre için diğer bir köpeğin dolaşımı ile desteklenmekteydi. Bu tekniğe, sağlıklı bir insanın
tehlikeye atılması konusunda yoğun bir eleştiri gelse de o zamanki kalp-akciğer
makinelerinde alınan kötü sonuçlar bu yönde ilerlemeyi cesaretlendirmiş ve ilk olarak Mart
1954’de ventriküler septal defekti olan 10 aylık bir çocuk ameliyat edilmiş ancak postoperatif
10. günde akciğer enfeksiyonu nedeniyle kaybedilmiştir. Otopside VSD’nin kapalı olduğu
görülmüştür. 1955’de Lillehei ventriküler septal defekt, Fallot tetralojisi, atrioventriküler
kanal defektleri dahil 32 hasta yayınlamıştır. Temmuz 1955’de kros-sirkülasyon sistemine
DeWall ve Lillehei tarafından geliştirilen bir bubble oksijenatör ilave edilmiştir. Krossirkülasyon tekniği bu tarihten itibaren artık kullanılmamıştır.
Bu sırada Mayo Clinic’de Mart 1955’de JW Kirklin açık kalp programını başlattı.
Gibbon-IBM makinesi üzerine geliştirdikleri bir kalp-akciğer makinesi kullanmışlardır. Bu
teknikle üst üste başarılı sonuçlar elde etmiştir. O tarihte Kirklin ve Lillehei dünyada kalpakciğer makinesi kullanarak açık kalp ameliyatı gerçekleştiren cerrahlar olarak hem rakip hem
de iyi dost olmuşlardır. 1956 yılının sonunda artık pek çok grup açık kalp programlarını
4
Murat Özkan
başlatmışlardı. Günümüzde kalp-akciğer makinesi kullanılarak yılda 500 binin üzerinde açık
kalp ameliyatı gerçekleştirilmektedir.
EKSTRAKORPOREAL YAŞAM DESTEĞİ: Ekstrakorporeal yaşam desteği kardiyopulmoner
bypassın bir şeklidir. İlk önceleri sadece 6 saat ile sınırlı olan kardiyopulmoner bypass
1960’larda membran oksijenatörlerin geliştirilmesi ile daha uzun süreler destek sağlamaya
başladı. Donald Hill 1972’de göğüs travması geçiren bir hastada 75 saat süre ile
ektrakorporeal membran oksijenasyon (ECMO) denedi. Femoral ven ve arteri kanüle edilen
hasta başarı ile makineden ayrıldı. Bundan sonra yapılan randomize çalışmalarda ECMO ile
mekanik ventilasyon arasında başarı farkı olmadığı görülünce birçok merkezde erişkin
hastalar için ECMO uygulaması terkedildi. Neonatal solunum yetmezliğinde ise ECMO’nun
etkisi kesin olarak gösterildi ve 8000’den fazla yenidoğan % 80 başarı ile tedavi edildi.
KARDİYOPULMONER BYPASS DÖNEMİNDE KONJENİTAL KALP CERRAHİSİNİN
GELİŞİMİ: Kalp-akciğer makinesi gelişimi ile hem Lillehei grubu hem de Kirklin grubu, sık
karşılaşılan konjenital kalp hastalıklarının onarımında büyük ilerlemeler kaydetmişlerdir.
Ancak kalp-akciğer makinesinin yol açtığı morbidite nedeniyle de açık kalp cerrahisine
paralel olarak palyatif girişimler de (Blalock-Taussig şant, Potts ve Waterston
modifikasyonları, Blalock-Hanlon septektomi, Glenn şant) ilerlemiştir. Kardiyopulmoner
bypassın güvenilirliği arttıkça daha komplike kalp hastalıkları daha küçük hastalarda
onarılmaya başlanmıştır.
KARDİYOPULMONER BYPASS DÖNEMİNDE KAPAK CERRAHİSİ: Kalp kapağı tamirleri
ve replasmanları kardiyopulmoner bypassın yaygın kullanımı ile büyük ilerleme kaydetmiştir.
Dwight Harken ilk kez 1960’da aort kapak replasmanını gerçekleştirmiş, ve toplu-kafesli bir
kapak kullanmıştır. Starr ve Edwards ise mitrak kapağı kendi geliştirdikleri bir toplu-kafesli
protez ile değiştirmiştir. Bundan sonra 1967’ye kadar 2000 civarında Starr-Edwards kapağı
takılmış ve diğer mekanik protezlerin mukayese edileceği bir standart haline gelmiştir.
Aortik homogreft klinikte ilk kez Toronto’da Heimbecker tarafından kullanılmış ancak
sağkalım kısa olmuştur. Donald Ross ilk başarılı aortik homogreft replasmanını bildirmiştir.
Pulmoner otogreftin aorta replasmanı tekniği de ilk kez Ross tarafından 1967’de ortaya
atılmıştır. 1964’de Duran ve Gunning domuz aort kapağı ile hazırlanan zenogreftler ile
gündeme gelmiş ancak bunların erken dejenerasyonu ve kalsifikasyonu sonucu yaygın kilinik
kullanım alanı bulamamışlardır. Carpentier ise bu kapakları gluteraldehid ile fikse ederek
yeniden gündeme getirmiştir.
KORONER ARTER CERRAHİSİ: 1910’da Alexis Carrel ilk kez inen aort ile sol koroner arter
arasında bir indirekt anastomoz fikri ile girişimde bulunmuş ancak hareketli kalpte,
5
Murat Özkan
anastomozun çok kısa sürede bitirilmesi gerektiğinden teknik olarak çok zor olduğunu
bildirmiştir. O tarihten sonra 1930’a kadar bu alanda pek girişim olmamıştır. Cloude Beck
hayvan kalplerinin indirekt revaskülarizasyonu fikrini ortaya atmıştır. İskemik myokarda
kollateral damar sağlanması için perikard, perikardiyal yağ dokusu, pektoral adale, omentum
gibi dokular kullanmıştır. Postmortem incelemelerde kollateral damarların geliştiği
görülmüştür. Daha sonra tekniği insanlar üzerinde uygulamıştır.
Arthur Vineberg ise 1946’da internal mamarian arteri myokard içindeki bir tünele
gömme tekniğini geliştirmiştir. 1960’larda Birleşik Devletler ve Kanada’da birçok merkezde
bu girişim uygulanmıştır. Bu sıralarda diğer cerrahlar koroner arteriyel endarterektomi ile
ilgilenmekteydi. İlk bildiri 1958’de iskemik kalp hastalığının tedavisi için koroner
endarterektomi gerçekleştiren Longmire’dan geldi ancak yüksek mortalite nedeniyle koroner
endarterektomi uygulanım alanı bulamadı. 1962’de selektif koroner arteriografinin ilk kez
Cleveland Clinic’de Sones ve Shirley tarafından geliştirilmesinden sonra direkt
revaskülarizasyon üzerine çalışmalar yoğunlaştı. W Dudley Johnson 1962 ile 1967 yılları
arasında birkaç nadir vaka bildirmiş ancak bunlar koroner arter cerrahisinin gelişimine pek
katkıda bulunmamıştır. 1964’de 42 yaşında koroner endarterektomi yapılan bir hastaya
zorunluluktan dolayı safen ven ile bypass yapılmış ve Johnson’ın yaptığı bu anastomoz ilk
başarılı koroner bypass sayılır. 1952’de Vladimir Demikhov köpeklerde internal mamarian
arter ile sol koroner arter anastomozu üzerinde çalışmış, 1967’de bir başka Rus cerrah VI
Kolessov angina pektorisin tedavisinde mamarian arter koroner arter anastomozlarını
bildirmiştir. Bu ameliyatlar sol torakotomi yolu ile ekstrakorporeal dolaşım ve sineanjiografi
olmaksızın gerçekleştirilmiştir. Bunu takip eden sene Green, Bailey ve Hirose ayrı ayrı
mamarian arter koroner arter anastomozlarını bildirdiler. Bailey ve Hirose anastomozları
çarpan kalpte tamamlarken Green kardiyopulmoner bypass yöntemiyle kalbin durdurulup
kandan arındıktan sonra anastomozların yapılmasını savunmuştur. Cleveland Clinic’den Rene
Favalaro koroner bypasslarda safen veni kullanmış ve bu seriyi 1968’de yayınlamıştır.
Favalaro, Kolessov, Green, Bailey ve Hirose’nin önemli katkılarının yanında bugün
bildiğimiz anlamda koroner arter cerrahisinin resmi başlangıcı 1969’da W Dudley Johnson’ın
bildirdiği seri ile olmuştur.
Denton Cooley iskemik kalp hastalıklarının cerrahi tedavisine iki önemli katkıda
bulunmuştur. 1957’de kardiyopulmoner bypass ile myokard enfarktüsü sonrası gelişen
interventriküler septum rüptürü tamiri gerçekleştirmiş ve sol ventrikül anevrizması
rezeksiyonu yapmıştır.
6
Murat Özkan
KALP, KALP-AKCİĞER VE AKCİĞER TRANSPLANTASYONU: Alexis Carrel ve Charles
Guthrie 1905’de University of Chicago’da kalp ve akciğer transplantasyonlarını
bildirmişlerdir. Köpek üzerinde yapılan bu girişim, antikoagülan kullanılmadığı için iki saat
içinde kalp boşluklarında gelişen trombüs ile sonlanmıştır. Vladimir Demikov 1950’de kalp
transplantasyonu için 20’den fazla teknik tarif etmiştir. Hatta kalp-akciğer makinesinin
gelişiminden önce ortotopik kalp nakli gerçekleştirmiştir. 1960’da Richard Lower ve Norman
Shumway kalp transplantasyonu için bugün de kullanılan tekniği tarif etmişlerdir. İnsana kalp
nakli denemesi University of Mississippi’den Hardy tarafından gelmiştir. Ancak o zamanlarda
insan donör olmadığından bir şempanze kalbi kullanılmış ve bu dolaşımı desteklemekte
yetersiz kalmıştır. İnsandan insana ilk kalp nakli Aralık 1967’de Güney Afrika’da
Capetown’da gerçekleştirilmiştir. Cerrahi takımın liderliğini Christiaan Barnard üstlenmiştir.
Barnard’ın hastası postoperatif onsekizinci günde kaybedilmiştir. Ölüm nedeni
immünsupresyona bağlı gelişen pnömoni olarak görülmüştür. Barnard’ın ikinci hastası ilk
hastasının ölümünden 12 gün sonra ameliyat edilmiş ve sağ kaldığı birkaç ay süresince geniş
ilgi görmüştür. İlk kalp naklini takip eden sene içerisinde değişik merkezlerde 99 kalp
transplantasyonu gerçekleştirilmiş ancak yüksek rejeksiyona bağlı ölümler nedeniyle çoğu
merkezde bırakılmıştır. Daha iyi immünsupresif ilaçların keşfi için harcanan çaba sonucunda
kalp transplantasyonunda bugünkü noktaya gelinmiştir. 1981’de Stanford University’de
Reitz’in siklosporin A’yı kullanmasıyla kalp-akciğer nakilleri tekrar hız kazanmıştır.
Siklosporinin kullanılması sonucunda rejeksiyon ve infeksiyon insidansında azalma
kaydedilemediyse de kalp transplantasyonunun bu iki önemli komplikasyonu daha az şiddetli
ortaya çıkmıştır. İlk akciğer transplantsayonu 1964’de University of Mississippi’de Hardy
tarafından gerçekleştirilmiştir. Ancak akciğer transplantasyonunda büyük başarı Joel
Cooper’ın Toronto grubuna aittir.
EKSTRAKORPOREAL PERFÜZYON
Ekstrakorporeal perfüzyon açık kalp cerrahisini, geçici dolaşım ve solunum desteğini ve uzun
süreli yaşam desteğini mümkün kılan bir teknolojidir. Bu sistemler kanın sirkülasyonunu ve
uygulamaya göre ventilasyon, soğuma ve ısınmasını temin eder. Tüm ekstrakorporeal
perfüzyon sistemleri geçici uygulamalar için tasarlanmıştır. Uygulama gereği kan perfüzyon
hattındaki çeşitli materyallerle temas halindedir. Bu temas kan proteinlerini ve bağışıklık
sisteminin hücrelerini aktive eder. Bu aktivasyon ekstrakorporeal perfüzyon teknolojisinin
istenmeyen morbiditesi ile sonuçlanır.
7
Murat Özkan
EKSTRAKORPOREAL PERFÜZYON SİSTEMLERİNİN PARÇALARI: Sistemin temel
parçaları bir veya daha fazla venöz kanül, bir venöz rezervuar, bir oksijenatör / ısı değiştirici,
bir pompa, bir arteriyel hat filtresi ve bir arteriyel kanüldür. Sistem tümüyle bio-uyumlu
materyalden yapılır: toksik, immunojenik, allerjik ve mutajenik olmayan ve aynı zamanda
fabrikasyona imkan sağlayan malzeme. Bu amaçla polikarbonat, polivinilklorür, Teflon,
polietilen, paslanmaz çelik, titanyum, silikon ve poliuretan kullanılır. Kanın aktığı hat
türbülansa ve hız değişikliklerine yol açmayacak şekilde ve prime hacmini asgaride tutacak
şekilde tasarlanır. Temel sistem, yardımcı sistemler eklemek, kan örnekleri almak ve ilaç ve
perfüzat ilave etmek için giriş-çıkış yolları içermelidir. Kardiyotomi emme sistemi,
kardiyopleji tatbik sistemi temel sisteme ilave edilen yardımcı sistemlerdir. Bu açık
mühendislik perfüzyonistin sistemi her an gözle izlemesini ve gerektiğinde müdahalede
bulunabilmesini sağlar. Aynı zamanda da kanın geniş sentetik yüzeylerle temasına, birçok
hava giriş noktasına ve kontaminasyon riskine neden olur.
Venöz Kanüller: Bir veya daha fazla venöz kanülle dezoksijene kan yerçekimi sayesinde
sisteme alınır. Venöz kanül sayısı carrahi prosedürün tipine ve cerrahın tercihine göre
belirlenir. Tek kanül kullanılacaksa sağ atrial apendajdan sağ atriuma yerleştirilir. İki kanül
kullanılacaksa kanüller sağ atriumdan süperior ve inferior vena kavalara yerleştirilir. Eğer sol
süperior vena kava koroner sinüse drene oluyorsa üçüncü bir kanül sağ atriumdan koroner
sinüse yerleştirilir. Tek kavoatrial kanül (two-stage cannula) aort kapağı, sol ventrikül çıkım
yolu, asendan aorta ve koroner arter bypass girişimlerinde kullanılır. Turnike ile sıkılmış iki
venöz kanül sağ atrium ve sağ ventrikül içinde işlem yapılacaksa kullanılır. Bazı özel
ameliyatlarda kavaların doğrudan kanülasyonu gerekebilir. Venöz kanüller femoral, iliak veya
jugüler ven yoluyla da yerleştirilebilir. Bazı reoperasyonlarda, acil durumlarda, uzun süreli
dolaşım desteğine ihtiyaç duyulan durumlarda ve torakoskopik kalp ameliyatlarında periferal
venöz kanülasyon gerekli olur. Perfüzyon sırasında santral venöz basınç 5-15 mmHg arasında
tutulmalıdır aksi taktirde negatif basınç ince duvarlı venlerin kanüle yapışıp akıma engel
olmasına neden olur. Venöz sistemin hava alması dolaşımın durmasına neden olur. Çoğu
ekstrakorporeal perfüzyon sistemlerinde venöz rezervuar sistemik ven seviyesinin 60-75 cm
aşağısına yerleştirilir.
Venöz Rezervuar: Venöz rezervuar 3-5 L kapasiteli, yumuşak polivinil ya da sert hard-shell
haznelerdir. Çıkış açıklığı tabanında yer alır, böylece düşük hacimde yüksek akım hızları elde
edilebilir.Yeni sistemlerde oksijenatör ile birlikte tasarlanır.
Oksijenatör: İki tip oksijenatör vardır: membran, bubble (kabarcık). Membran oksijenatörde
mikroporlu polipropilen bir membran kanı ve gazı birbirinden ayırır. Oksijen plazma içinde
8
Murat Özkan
zor difüze olduğu için kanın çok geniş bir alana yayılması gerekir (2-5.4 m2). Karbondioksit
ise kolaylıkla geçer. İnce kan tabakası ve geniş membran yüzeyi kan akımına belli bir direnç
oluşturur bu nedenle pompa, sistemde oksijenatörün öncesine yerleştirilir. Isı değiştiriciler
oksijenatörlerin içinde tasarlanmışlardır. Şu an kullanılan sistemler tek kullanımlıktır. Kanın
membran yüzeyine en geniş şekilde temas etmesini sağlayacak üç tasarım vardır. Bunların
içinde en sık kullanılan hollow fiber oksijenatörlerdir. İçi boş mikroporlu polipropilen liflerin
(120-200 µm çapında) uçları bir manifold ile birleştirilir. Oksijen bu liflerin içinde, kan ise
liflerin dışında hareket ederek birbirleriyle temas eder. Ya da bunun tam tersi olabilir. Kan
fiberlerin dışında hareket ederken daha fazla türbülans geliştiği için bu yolla daha iyi bir
oksijenasyon sağlanır. Mikroporlu membranlar düz tabakalar halinde de kullanılabilir. Spiral
coil oksijenatörler ise solunum ya da dolaşım desteği amacıyla uzun süreli perfüzyonlarda
kullanılır. Bubble oksijenatörlerde kan içinden binlerce küçük oksijen kabarcıkları geçecek bir
odacıkta toplanır. Oksijenin difüzyonu ağır olduğundan etkili bir gaz değişimi için binlerce
kabarcık ile gaz alış verişinin yapıldığı yüzey artırılır. Hem bubble hem de membran
oksijenatörler kan proteinlerini aktive edip mikroembolilerin oluşmasına neden olur. Bubble
oksijenatörler membran oksijenatörlerden daha ucuzdur ancak kan travması devamlıdır. Her
kabarcık yeni bir yabancı cisim olarak algılanır. Membran oksijenatörlerde ise yüzey sabittir.
Kan ile temas ettiğinde kısa bir sürede plazma proteinleri ile kaplanır. Bu kan proteinlerinin
aktivasyonunu azaltır. Membran oksijenatörlerde kan hasarının çoğu ilk birkaç dakika içinde
olur.
Isı Değiştirici: Isı değiştiriciler kardiyopulmoner bypass sırasında vücut ısısının kontrolü için
önemlidir. Vücut ısısı metabolizmayı kontrol eder ve kardiyopulmoner bypass sırasında bazı
nedenlerden dolayı manipule edilir. Nazofaringeal, rektal ve mesane ısısı sürekli monitorize
edilir. Isı değiştiricinin içinde su 2-42 ºC arasında dolaşır. 42 ºC üzerindeki sıcaklıklarda
proteinler denatüre olur. Soğuma ısınmadan daha hızlı olabilir. Soğuma sırasında 30 ile 37 ºC
arasında nazofaringeal ısı 0,7-1.5 ºC/dak düşürülür. Isınma sırasında sıcaklık 0,2-0,5 ºC/dak
yükseltilir. Dalton ve Boyle yasalarına göre gazlar soğuk plazmada daha fazla çözünürler. Bu
nedenle çok soğuk kanın perfüze edilmesi mikrokabarcıkların oluşmasına neden olur. Hızlı
soğuma en tehlikelisidir. Hızlı ısınma sırasında mikrokabarcıklar görülebilir ancak soğuk
vücuda girince bu kabarcıklar kaybolur. Güvenlik nedeniyle hasta ve perfüzat arasındaki fark
12-14 ºC’den fazla olmamalıdır.
Pompalar: Kanı hareket ettirmek için kullanılan pompalar 3 çeşittir: santrifugal, impeller ve
roler. Valfli pompalar asist cihazlarında tercih edilir, kardiyopulmoner bypassda kullanılmaz.
Roler pompalar içlerine yerleştirilen polivinil, silikon ya da latex tüplerin silindirik rolerler
9
Murat Özkan
tarafından bir yönde sıkıştırılmasıyla çalışır. Bu pompalar güvenilir ve kullanması kolaydır.
Pompanın debisi, rolerlerin rotasyon hızı ve içine yerleştirilen tüp setin çapı ile orantılıdır.
Roler pompalar düşük amplitüdlü sinüzoidal bir basınç trasesi ortaya çıkarırlar. Santrifugal ve
impeller pompalar hızla dönen konsentrik koniler ya da bıçaklar yardımıyla çalışırlar.
Santrifugal pompa güvenilirdir, tek kullanımlıktır, çalışması kolaydır; ancak bu pompalarda
debi çıkan hattaki basınçla orantılıdır. Bu nedenle elektromanyetik akımölçerlerle devamlı
izlenmelidir. Santrifugal ve impeller pompalar devamlı nonpulsatil bir akım sağlar.
Filtreler: Kan filtreleri sistemdeki partikülleri ve gaz embolilerini yakalamak için kullanılır.
Nylon ya da polyesterden yapılan bu filtreler 20-43 µm porlar içerir. Yüzey alanı 600-900 cm2
kadardır. 7 L/dak gibi yüksek debilerde 30 mmHg kadar basınç gradienti yaratabilirler. Çoğu
filtre 200 mL kadar prime perfuzata ihtiyaç duyar. Filtre tarafından yakalanan hava vent ile
sistemden çıkarılır. Tüp sette, eğer filtrenin değiştirilmesini gerektirecek bir durum ortaya
çıkarsa filtreyi bypass edecek bir hat bulunmalıdır.
Arteriyel Kanül: Arteriyel kanül genellikle asendan aortaya, sağ brakiosefalik trunkusun
hemen proksimaline yerleştirilir. Ancak arteriyel sistemde yeterli büyüklükte herhangi bir
yere konması mümkündür. Alternatif kanülasyon sahaları femoral, iliak, aksiller arterler,
desendan torasik ya da abdominal aort olabilir. Femoral arter kanülasyonu aort
diseksiyonlarında, reoperasyonlarda, kardiyopulmoner bypassın mediasten açılmadan önce
sağlanması gereken durumlarda, acil durumlarda hızlı kanülasyon arzulandığında tercih edilir.
Torakoskopik, port-access ve robotik cerrahi teknolojisinde küçük cilt insizyonlarıyla
periferik arterlerin (ve venlerin) perkütan kanülasyonu mümkündür. Kanüldeki basınç farkı
akım ile doğru, iç çapı ile ters orantılıdır. Dar kanüllerle uygulanan yüksek kan akımı aşırı
basınç farkları (>100 mmHg), türbülans, kavitasyon yaratır. Bu kan elemanları ve sistemin
bağlantıları için zararlıdır. Bu basınç farkının azaltmak için kullanılan kanüllerin sadece
uçlarının çapları azaltılır.
Kardiyotomi Emme Sistemi: Ameliyat sahasındaki kanın perfüzyon sistemine geri dönmesini
sağlar. Aspiratör sisteminin emdiği kan ile perfüzyondaki dolaşan kanın vasfı aynı değildir.
Ameliyat sahasından aspire edilen kan açık yara ile temas etmiş ve proteinleri aktive olmuş
kandır. Bu kan aspire edilmediği taktirde şüphesiz postoperatif kanama miktarında önemli
azalma sağlamak mümkündür. Ancak bu kanı sisteme geri göndermemek de önemli kan
kaybına yol açmaktadır.
Sol Ventrikül Vent Sistemi: Kasılmayan, gevşemiş bir kalbin dekompresyonu ventriküler
distansiyonu önler. Ventriküler distansiyon kontraktiliteyi ve subendokardiyal kan akımını
düşürür, pulmoner venöz basınçtaki artışa bağlı akciğer hasarı gelişmesine neden olur. Sol
10
Murat Özkan
ventrikül çeşitli tekniklerle dekomprese edilebilir. Sağ süperior pulmoner ven ile sol atriumun
birleştiği yer, sol atrial apandaj, aortun arkasındaki sol atriumun tavanı, sol ventrikül apeksi
ya da pulmoner arter kanülasyon sahası olarak seçilebilir.
Kardiyopleji: Kalp ameliyatları sırasında myokardı korumak için çeşitli metodlar kullanılır.
Bunlar cerrahinin tipine göre ve cerrahın tercihine göre değişir. En sık kullanılan metod soğuk,
potasyum ile zenginleştirilmiş kan ya da kristaloid kardiyoplejidir. Aort köküne antegrad,
koroner sinüsden retrograd ya da kombine şekilde uygulanabilir. Aort kökünün açılacağı
ameliyatlarda selektif olarak sağ ve sol koroner arterlere verilebilir. Bazı merkezlerde koroner
revaskülarizasyon için devamlı, ılık, potasyumdan zengin kan kardiyoplejisi uygulanmaktadır.
Kardiyopleji uygulanırken sıcaklık, basınç ve akım hızı monitorize edilir.
Perfüzyonist: Kalp-akciğer makinesinin kurulması ve sorunsuz çalıştırılması için iyi eğitimli,
uyanık perfüzyonistlere ihtiyaç vardır. Cerrahın direkt kontrolü altında perfüzyonu yönetir.
KARDİYOPULMONER BYPASS: Kalp-akciğer makinesi operasyondan 60 dakika önce
hazırlanır. Sistemler yerleştirilir, bağlantılar sağlanır. Sistem kristaloid solüsyonlar ile prime
edilir ve birkaç dakika boyunca çalıştırılarak hava kabarcıkları ve emboliler sistemden
temizlenir.
Prime: Erişkinler için sisteme yaklaşık iki litre prime solüsyon konmalıdır. Genellikle dengeli
tuz solüsyonları konur. Pahalı olmasından dolayı plazma ya da albumin solüsyonları nadiren
tercih edilir. Erişkin hasta anemik olmadıkça prime olarak kan ilave edilmez.
Kardiyopulmoner bypass başladığında hastanın hematokriti % 20 ile 25 arasında tutulur. Bazı
cerrahlar daha düşük ısılarda daha düşük hematokrit değerlerini kabul ederler. Hematokritin
düşürülmesinin bazı avantajları vardır. Ameliyat için daha az kana ihtiyaç duyulur, kan ile
bulaşan enfeksiyonlardan korunulmuş olur. Sistemde daha az kan olduğu için kan hücreleri ve
proteinleri daha az zarar görmüş olur. Daha az plazma hemoglobini açığa çıkar.
Hemodilüsyon idrar miktarını artırır, sodyum, potasyum ve kreatinin atılımını artırır. Kan
viskozitesi azaldığından akım dinamikleri iyileşir, tıkalı damarlardan kapillerlerden akım artar.
Ancak hemodilüsyon intravasküler ozmotik basıncı azaltır ve intersitisyel ödeme neden olur.
Antikoagülasyon: Heparin kardiyopulmoner bypass için şarttır ancak ideal antikoagülan
değildir. İlaç direkt ve indirekt olarak operatif ve postoperatif kan kaybını artırır.
Kardiyopulmoner bypass ve cerrahi yara kuvvetli trombotik uyarıdır ve perfüzyon sistemi
içinde pıhtılaşma önlenmelidir. Heparin antikoagülan etkisini antithrombin ile birlikte gösterir.
Standart heparin preparatları farklı antikoagülan etki gösterir. Bu etki plazma antithrombin
seviyesi ile ilişkilidir. Plazma antithrombin düzeyi düşük olan hastalarda heparin rezistansı
gelişir. Böyle hastalara kardiyopulmoner bypass başlamadan önce taze donmuş plazma
11
Murat Özkan
replasmanı yapıp kan antithrombin düzeylerini yükseltmek gerekir. Toplumun yaklaşık %
0,2-0,4’ünde konjenital AT eksikliği bulunur. Yenidoğanlarda konsantrasyon erişkinlerin
yarısı kadardır. Heparin trombositlerin sensitivitesini artırır ve kanama zamanını bir miktar
uzatır. Heparin nötrofil aktivasyonunu artırır, özellikle protamin ile kompleks oluşturduğunda
kompleman sistemini aktive eder. Heparin-induced trombositopeni hastaların yaklaşık % 23’ünde gelişir. Kardiyopulmoner bypass sırasında trombüs oluşmasına mani olmak için
heparinin etkisinin devamlı monitorize edilmesi gerekir. Heparin ya da thrombin
konsantrasyonlarının direkt tayini mümkün değildir. Bu nedenle indirekt yöntem olan aktive
pıhtılaşma zamanı (activated clotting time) ACT ölçülür. ACT kardiyopulmoner bypass
öncesi 400 saniyenin üzerine çıkarılmalıdır. ACT her 30 dakikada bir kontrol edilmeli eksik
ise heparin ilave edilmeli, bazı durumlarda taze donmuş plazma ile antithrombin replasmanı
yapılmalıdır.
Protamine: Kardiyopulmoner bypass sonlandırılıp venöz kanüller çıkarıldıktan sonra heparin
etkisi protamin ile nötralize edilir (her 100 ünite heparin için 1 mg protamin). Pozitif yüklü
protamin molekülleri negatif yüklü heparin moleküllerine bağlanır ve inaktif hale getirir.
Hastaların yaklaşık yarısında geçici hipotansiyon görülür. Kompleman aktivasyonu sonucu
gelişen bu durum geçicidir ve kalsiyuma iyi cevap verir. Bazı nadir durumlarda protamin
özellikle balık allerjisi olan hastalarda anafilaktik reaksiyonlara yol açabilir. Protamin aşırı
dozda zayıf antikoagülan etkiye sahiptir.
Akım ve Basınç: Normotermik şartlarda oksijen tüketimi 80-120 mL/dak.m2’dır. 37 ºC’da 2,2
L/dak. m2 akım metabolik ihtiyaçların karşılanması için yeterlidir. Hipotermi metabolik
ihtiyaçları azaltır ve 2,2 L’den daha düşük akım hızlarına imkan verir. Normotermik
kardiyopulmoner bypass sırasında ortalama kan basınca 50-70 mmHg tutulur. Orta derecede
hipotermi ile 35 mmHg ortalama basınç güvenlidir. Kardiyopulmoner bypass sırasında kan
basıncı akım hızı, intravasküler volüm ve vazodilatör ve vazokonstriktör infüzyonu ile
sağlanır.
Sıcaklık: Vücut ısısndaki her 10 ºC’lik düşüş oksijen tüketiminde % 50’lik azalma ile
sonuçlanır. Orta derecede hipoterminin avantajları ve dezavantajları vardır. Hipotermi ile
kardiyopulmoner bypass sırasında asidoz yaratmadan düşük akım hızlarıyla çalışmak
mümkündür. Kalp-akciğer makinesinde herhangi bir problem ortaya çıktığında bunun
giderilip dolaşımın tekrar sağlanması için dolaşımın durdurulacağı güvenli bir zaman dilimi
sağlar. Tekrar ısınmak için gerekli olan süre ve hipoterminin kan elemanları ve heparin
üzerine etkisi dezavantajlarıdır.
12
Murat Özkan
Derin Hipotermi ve Sirkulatuar Arest: Derin hipotermi nazofaringeal ısının 20 ºC’ın altına
düştüğü bir klinik terimdir. Derin hipotermi ve düşük akım (0,5 L/dak.m2) ya da sirkulatuar
arest, beyin kan akımının geçici bir süre için durdurulacağı durumlarda uygulanır (arkus aorta
anevrizmaları, pulmoner tromboendarterektomi, bazı konjenital kalp hastalıkları). Sirkulatuar
arest süresinin 20 dakikadan daha uzun süreceği düşünülüyorsa soğutucu battaniye, kafa
etrafına buz kalıpları tatbik edilir. Soğuma sırasında soğuk kanın sıcak vücuda girmesiyle
oluşabilecek mikrokabarcıkları önlemek için hasta ile perfüzat ısısı arasında 10-14 ºC fark
bulunmalıdır. Çocuklar erişkinlerden çok daha çabuk soğur ve ısınırlar. Erişkinlerde beyin
sıcaklığının yeteri kadar düşürülebilmesi için en az 30 dakika süre ile soğuma önerilmektedir.
Ekstrakorporeal perfüzyon olmadan sadece yüzey soğutma ile hipotermi 30 ºC altında oluşan
ventriküler fibrilasyon tehlikesi nedeniyle terkedilmiştir. Soğuma kan viskositesini artırır
ancak hemodilüsyon azaltır. Soğuma oksijen-hemoglobin satürasyon eğrisini sola kaydırır
bunun sonucunda düşük ısılarda oksijenin hemoglobinden ayrılması güçleşir. Düşük ısılarda
meydana gelen hiperglisemi beyin için yıkıcıdır ve postoperatif beyin iskemisinin en önemli
nedenidir. Sıcaklık asit-baz dengesini de etkiler. pH ve CO2 ayarlanması derin hipotermide
önemlidir. Sıklıkla kullanılan iki protokol pH-stat ve alpha-stat’tır. 20 ºC’nin altında güvenli
sirkulatuar arest süresi tam olarak bilinmemektedir. Beyin iskemik hasara, emboliye ve çok da
açıklanamayan nedenlerden dolayı 12 ºC altında sıcaklıklarda bazen soğuk hasarına maruz
kalır. Deneysel çalışmalar 18 ºC’de 90 dakikalık sirkulatuar arestin yüksek nörolojik hasarla
ilişkili olduğunu göstermiştir. Ancak düşük sıcaklıklarda beyin dolaşımı durdurulmasa dahi
serebral metabolizmada ve oksijen tüketiminde anormallikler oratya çıktığı bilinmektedir.
Dolaşım nazofaringeal sıcaklık 18 ºC’nin altına inene kadar durdurulmaz, daha uzun süreli
arestler için 13-15 ºC’ye kadar düşülmesi gerekir. Bu sıcaklıklarda 2 saate kadar sirkulatuar
arest nörolojik problemler olmadan gerçekleştirilebilir.
13