Lezioni di Cardiochirurgia
Cattedra di Cardiochirurgia
UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE
Storia della Cardiochirurgia
•1893
•1910
•1923
•1939
•1946
Williams
Carrel
Cutler
Gibbon
Vineberg
•1951
•1954
•1955
•1955
•1956
•1960
•1962
•1963
•1964
•1967
Dennis
Applicazione Clinica della CEC
Hufnagel
I° Impianto protesico aortico (“a palla”)
Melrose
Introduzione della CARDIOPLEGIA
De Bakey
I° Sostituzione Aorta asc per ANDis
Lillehei
I° Impianto bivalvolare (Mitro-aortico)
Shumway
Teoria del Trapianto di cuore
Baiey-Hirose Primo by-pass con IMA
Liotta
Primo inpianto di cuore artificiale nell’uomo
Johnson
Primo CABG con vena safena autologa
Cattedra
Barnarddi Cardiochirurgia
I° Trapianto di cuore
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Sutura lesione traumatica parete ventricolare
I° CABG sperimentale su cane
I° intervento di Valvuloplastica Mitralica
Sperimenta CEC su animali
Applica la tecnica che porta il suo nome
Valutazione
Preoperatoria
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Classificazioni di Gravità
N.Y.H.A. (Insuff.Cardiaca)
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C.C.S. (Angina Pectoris)
Anamnesi (I)
• Allergie o Intolleranze
– Antiaggreganti
– Eparina
– Protamina
• Farmaci utilizzati
–
–
–
–
Dicumarolici
Antiaggreganti
Eparine a basso PM
Steroidi
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Anamnesi (II)
• Precedenti Interventi
– Cardiaci
– Toracici
– Addominali
•
•
•
•
Trattamenti Radianti del Torace
Diabete
Storia di Ulcere o Sanguinamenti GI
Pregressi episodi tromboembolici (p.e. amaurosi
fugace)
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Esame Obiettivo
•
•
•
•
•
•
•
Segni di BPCO
Segni di infezioni in atto
Esame neurologico di base
Valutazione polsi arteriosi
Valutazione circolo venoso arti inferiori
Test di Allen
Peso – Altezza - BSA
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Valutazione Strumentale
•
•
•
•
•
•
•
•
Rx Torace
Emocromocitometrico – Coagulazione - Gruppo
Funzionalità epato-renale
ECG
Ecocardiogramma – Doppler arterioso – venoso
VCG
Test provocativi e di vitalità
Spirometria - EGA
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Euroscore
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Euroscore
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Monitorizzazione
•
•
•
•
•
•
ECG (5 leads)
PA e PVC
SW Catheter
Renal Output
Sonde Termiche (esofagea e rettale)
Pulsossimetro
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Tipi di Intervento
• A “Cuore Battente”
•Arresto di Circolo
– On CPB
– Off CPB
• Arresto Cardioplegico “On CPB”
– Perfusione anterograda e/o
retrograda
– Normotemica
– Ipotermia moderata (30-32° C)
– Ipotermia profonda (18-20°C)
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–Tecniche di
protezione cerebrale
•Fisica
•Farmacologica
•Perfusione
selettiva
– Anterograda
– Retrograda
Anticoagulazione
•
•
•
•
Eparina (3mg/Kg)
ACT (> 480 sec)
Protamina
AT III
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Dr. C. Walton Lillehei
(1954), working at the
University of Minnesota,
developed a novel
technique of
cardiopulmonary bypass
called cross circulation,
in which the circulation
of one person is used to
support that of another
during an open-heart
operation. It was used
successfully in sick
children.
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Schema Circuito per CPB
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Ossigenatore
A bolle
A membrana
A fibre
cave
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Pompe
A. Roller pump. Two rollers, 180 degrees apart, compress blood-filled
flexible tubing to propel blood in the direction of rotation.
B. Impeller pump. A series of blades mounted on a rotating central
shaft propels blood to the pump outlet.
C. Centrifugal pump. A series of three concentric cones rapidly rotated
by the central shaft propels blood forward by centrifugal force.
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• Tipo
Soluzione Cardioplegica
– Fredda (4°C) o calda (37°C)
– Cristalloide o Ematica
– Intermittente o Continua
• Finalità
–
–
–
–
–
KCl= 20/30 mEq/l
•Via di somministrazione
–Anterograda
Arresto cardiaco diastolico
–Retrograda
Riduzione metabolismo cardiaco
–Antero-retrograda
Tamponamento acidosi metabolica
Apporto substrati energetici ed ossigeno
Rimozione metaboliti
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Complicanze CPB: Embolizzazione
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Complicanze CBP
•
•
•
•
Attivazione della “whole-body inflammatory response”
Consumo fattori della coagulazione e piastrine
Emolisi
Disfunzione di organi
–
–
–
–
Cuore: “Myocardial Stunning” (Arresto Cardioplegico!)
Polmoni: “Acute respiratory distress syndrome”
Rene: “Renal Acute Insufficiency”
SNC: “Postoperative neurologic dysfunction or stroke”
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Rivascolarizzazione
Chirurgica del
Miocardio
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Vena grande safena
Advantages:
•Harvesting is technically easy
•Large disponibility
Disadvantages:
•“Intimal hyperplasia” is a universal
finding after one month
•Duration :
· 10% close within the first few weeks (if
antiplatelet therapy is not used)
· 10-year patency is about 50-60%
· All grafts have evidence of severe
atherosclerotic changes at 10 years
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Iperplasia Intimale
• L’ iperplasia intimale e la perdita di produzione di
sostanze endoteliali (NO) sono le principali cause di
fallimento precoce di graft venosi
• I graft arteriosi mantengono la produzione di NO ma
mostrano differenze nella presenza e sviluppo
dell’iperplasia intimale:
•I graft con IMA si mostrano quasi indenni da
iperplasia intimale
• I graft di RA, IMA e GEA mostrano una minima
iperplasia intimale a 2 anni dall’ innesto
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Patency: Venous graft
vs Arterial graft
Postoperative angiograms in a
patient 7 after CABG: marked atherosclerosis in a saphenous vein
graft to the RCA (A) and lack of
atherosclerosis in the IMA graft to
the LAD (B)
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The use of IMA improve patient’s outcome
The relative importance of the type of conduit regardless of the extent of disease. All groups
demonstrated statistically significant improved survival when an internal thoracic artery (ITA) as
opposed to a saphenous vein graft (SVG) was used. (Loop FD, Lytle BW, Cosgrove DM, et al.: Influence
of the internal mammary artery graft on 10-year survival and other cardiac events. N Engl J Med 1986
314:1-6).
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Coronary bypass surgery with internal-thoracic-artery
grafts effects on survival over a 15-year period
Cameron et al N Engl J Med 1996;334:216-9
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RIVASCOLARIZZAZIONE MIOCARDICA CON
CONDOTTI ARTERIOSI
• La pervietà a lungo tempo di LIMA vs.graft venoso
e di 2 AMI vs. 1 AMI (Two internal thoracic artery grafts
are better than one. Lytle BW et al., J Thorac Cardiovasc Surg 1999
May;117(5):855-72) è
stata dimostrata.
• Una rivascolarizzazione totalmente arteriosa
sembra permettere una maggiore sopravvivenza
priva di eventi con riduzione di interventi di “re-do”
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Arterial Conduits
•Internal Mammary Artery
•The IMA is highly resistant to atherosclerosis:
· 10-year patency is about 90%
· 5-10% develop late stenoses, but most of these do not
progress to occlusion
•Others Conduits
•Long-term patency not yet conclusive on gastroepiploic,
inferior mesenteric, and inferior epigastric arteries
•The free radial artery graft is being re-evaluated for longterm patency
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ARTERIA EPIGASTRICA INFERIORE
•Introdotta nell’uso clinico sin dal
1980
•Piccolo diametro luminale = 1-2 mm
•Anastomosi prossimale sull’aorta
ascendente tecnicamente complessa a
causa del mismatch della parete
arteriosa
•Possibile utilizzo come “composite
graft” anastomizzata con altri
condotti arteriosi in situ (IMA)
•L’utilizzo di IEA deve essere
attentamente valutato
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ARTERIA GASTROEPIPLOICA DESTRA
•Risultati a lungo termine
comprovati
•Graft in situ simile a
IMA per diametro, flusso
libero, lunghezza, bassa
risposta a stimoli
farmacologici e
aterosclerotici
•Target vascolare
preferito: RCA
Necessaria valutazione angiografica preoperatoria
(>2.5 mm) per evitare AIS postoperatoria
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ARTERIA RADIALE
•Revival negli ultimi 10 anni
•Diametro lievemente più ampio di IMA,
parete più spessa e muscolare.
•Contemporanea preparazione alle IMA
•18-20 cm di “free graft” disponibile
•Possibili anastomosi ad Y su IMA
•Vasi Target: CX e RCA
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ARTERIE MAMMARIE
INTERNE
Tecniche che utilizzano le AMI:
• LIMA su IVA-D (Y graft),
RIMA su CD
• LIMA su IVA-D, RIMA su MO
(attraverso il seno trasverso)
• RIMA su IVA (attraverso la linea mediana), LIMA su MO
• LIMA su IVA-D, RIMA anastomizzata con LIMA su MO
• LIMA su IVA-D, RIMA anastomizzata a LIMA (prox.) e
IVP (dist.) ; (T graft)
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MO-
This is the LIMA as is usually harvested, with
the fascia, the veins, the surrounding muscle.
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This is the LIMA harvested as a skeletonized
conduit, using hemoclips and and scalpel.
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Arterial conduits for myocardial revascularization
In situ
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as a Y graft
RIMA
LIMA
D1
D2
OM1
OM2
LAD
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CONCLUSIONI
• Anni 80 (risultati a lungo termine): LIMA è migliore di
graft venoso
aumenta l’utilizzo di IMA bilaterale.
•Anni 90 (risultati a lungo termine): due AMI sono meglio
di una; risultati a medio termine: totale rivascolarizzazione
arteriosa è meglio della rivascolarizzazione mista
•Nuovo millennio: studi dei risultati a lungo termine della
rivascolarizzazione totale arteriosa sono attesi per rafforzare
questo concetto
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Valvulopatia
Mitralica
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Anatomy and Pathology
1. Crucial to understand the anatomy of the mitral valve in
order or perform valve repair/surgery
2. Mitral valve is composed of five separate components:
a. valvular leaflets
b. annulus
c. chordae tendinae
d. papillary muscles
e. left ventricular wall
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Pathology
•Rheumatic Disease
•Myxomatous Degeneration
•Ischemic Valvulopaty
•Endocarditis
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Rheumatic mitral stenosis
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Bacterial endocarditis on A2
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MS: Indications for Operation
1. asymptomatic patients are generally not recommended
for operation
2. patients with severe mitral stenosis should undergo
operation
a. normal orifice is 4-6 cm2
b. 2-4 cm2 is mild
c. 1-2cm2 is moderate
d. < 1 cm2 is severe
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MR: Indications for Operation
•Acute symptomatic MR
•Symptomatic or Asymptomatic Patients with LV Dysfunction:
Type
Mild
Moderate
Severe
EF
0.5-0.6
0.3-0.5
<0.3
Systolic Dimension
40-50 mm
50-55 mm
>55 mm
(LV dysfunction will persist, symptoms diminish, risk increase)
•Asymptomatic patients with atrial fibrillation or pulmonary
hypertension (PAPm = >50 mmHg at rest, >60 mmHg exercise)
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Surgical Options
•Valve replacement
•Mortality
2-7%
•Anticoagulation
•Decrease LV EF
•Valve Repair (always preferable – feasible in 70-90% of pts)
•Mortality
2-3%
•No anticoagulation
•Preservation of LV EF
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The Perfect Valve
•Excellent hemodynamics
•Non-thrombogenic
•Durable
•Unrestricted availability
•Easily implantable
•Silent function
•Low cost
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Replacement Devices
•Mechanical valves
•Caged-ball
•Monoleaflet
•Bileaflet
• Bioprostheses
•Stented
•Porcine
•Pericardial
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•Stentless
•Porcine
•Bovine Pericardial
•Homograft
•Autograft
Kay Mitral Valve.Teflon mitral
valve prosthesis with artificial
chordae.Implanted 1959
Original Starr-Edwards
Mitral Valve. Lucite
cage. Silastic rubber
ball occluder.
Implanted 1960.
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Braunwald Polyurethane mitral valve. First mitral
valve replacement on March 11, 1960. Teflon
chordae brought through the ventricular muscle
and secured outside the heart
Harken double
cage ball valve.
Implanted in 1960
St Jude heart valve. The most popular bileaflet mechanical valve. First
implant 1977. Pyrolytic carbon leaflets and housing. Tungsten impregnated leaflets. Modifications: low profile sewing cuff, and rotatable housing
St Jude Quattro tissue
valve. Investigational
stentless
quadracuspid tissue
valve for mitral valve
replacement. Bovine
pericardium.
Carpentier-Edwards Perimount Mitral
valve. Bovine pericardial tissue valve
with Eligloy stent."Stress-free" fixation.
Lower profile mitral tissue prosthesis.
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Mitral Homograft
Flow characteristics
ball/cage < tilting dic < bileaflet
Thrombogenic potential
ball/cage > tilting disc > bileaflet
Aortic < Mitral < both
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Anticoagulation Management
(Machanical Prosthesis)
•TIA is most common event
•Standardization of coagulation management (INR)
•Narrow therapeutic range: balance between thrombolic and
bleeding risk
•ACCP recommendations: INR 2.5-3.5
Aortic: 2.5-3.0
Mitral: 3.0-3.5
Both: 3.5-4.0
•Appropriate use of antiplatelet therapy
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Prevenzione delle infezioni su
protesi
La presenza di tessuto artificiale permette
l’impianto di germi eventualmente presenti
in circolo
!!!!PROFILASSI ANTIBIOTICA!!!!
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Mechanism of mitral insufficiency
(Carpentier Classification)
Type I (normal leaflet motion)
Type II (leaflet prolapse)
Posterior leaflet
Anterior leaflet
Both leaflets
Type III (restricted leaflet motion)
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•Leaflet Prolapse (II): an excessive motion of a leaflet overriding the
plane of the annulus in systole
•Leaflet Restriction (III): an incomplete closure of a leaflet remaining
beneath the plane of the annulus in systole
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Tecniche Riparative Mitraliche
•Riparazioni Anatomiche
•Annulus
•Lembi
•Corde Tendinee
•Muscoli Papillari
•Riparazioni Funzionali
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The Quadrangular Resection
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Chordae Tendinae
SHORTENING
REPLACEMENT
TRANSFER
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Galloway concludes, "The core concepts are: fix the leaflet pathology and remodel the
annulus and you'll have a competent valve."
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Edge-To-Edge technique
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Valvulopatia
Aortica
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Anatomy and Pathology
1. Crucial to understand the anatomy of the aortic valve in
order or perform valve repair/surgery
2. Aortic valve is composed of five separate components:
a. valvular cusps
b. annulus
c. Valsalva’s sinus
d. sinus-tubular junction
e. Aortic root
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Positions of the aortic valve leaflets at enddiastole and end-systole and of a single leaflet in
profile during ejection as the leaflet moves from
the closed position (0) to full opening. Note how
the fully opened leaflet tends to produce a unifom
diameter above the ventricular-arterial junction to
reduce turbulence that otherwise would be
increased by the sinuses of Valsalva.
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Pathology
•Congenital Malformation
•Rheumatic Disease
•Degeneration
•Endocarditis
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Congenital Malformation
Quadricuspid aortic(Ao)valve and
unicuspid pulmonary (P)valve. The
asterisk indicates the additional (fourth)
leaflet of the aortic valve.
Native aortic valve demonstrating
fusion of the anterior commissure
between the left and noncoronary
cusps. A small thrombus is present on
the right lunula of the left cusp.
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Calcified Aortic Stenosis (Congenital Malformation)
•Congenitally bicuspid or unicuspid, fused commissures,
•heavy calcification, age 50-70
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Rheumatic Aortic lesions
•Fibrous thickening,
•3-cusp valve,
•mild calcification,
•rheumatic fever history in 50%
aortic steno-insufficiency
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Degeneration
•Diffuse nodular calcification,
•3-cusp valve,
•no commissural fusion
Macroscopic appearance of healed,
fibrous commissural fusion between
left coronary cusp (right, held by
forceps) and noncoronary (left) cusp
of aortic valve
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Endocarditis
Infective endocarditis is defined as an infection of the
endocardial surface of the heart, which may include one
or more heart valves, the mural endocardium, or a septal
defect. Endocarditis can be broken down into the
following categories:
•Native valve (acute and subacute) endocarditis
•Prosthetic valve (early and late) endocarditis
•Endocarditis related to intravenous drug use
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AS: Indications for operation
•Symptomatic Aortic Stenosis
•CHF
•Angina Pectoris
•Syncope
•Hemodinamic severity (ecocolorDoppler)
•∆P ≥ 50 mmHg
•Aortic Valve Area ≤ 0.75 cm2 or AVAi ≤ 0.4 cm2/m2
•Asymptomatic aortic stenosis – Hemodynamic severity with
•Progressive LV enlargement
•Decline of LV EF
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Aortic Incompetence
· Cusp prolapse or cicatricial
shortening of cusps with rolled edges
· Annulo-aortic ectasia is a disease of
the aorta rather than the valve itself
· Dilation of sinus aorta, cystic medial
necrosis, failure of coaptation of cusps
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AI: Indications for Operation
•Symptomatic Aortic Incompetence
•Asymptomatic aortic regurgitation – Hemodynamic severity
with
•Progressive LV enlargement
•Decline of LV EF
•Hemodinamic severity (ecocolorDoppler)
•LVEDD > 80 mm, LVESD > 55 mm, LVEF < 50%
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Aortic valve
excision.
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Mechanical prosthesis implantation.
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AORTIC HOMOGRAFT
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Homograft implantation: the “root” technique
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Pulmonary Autograft (Ross Procedure- 1967)
Advantages
Viable tissue, excellent hemodynamics
Near 0% thromboembolism, growth potential
Non-antigenic
Pulmonary valve equal in strength as aortic valve
Disadvantage
Creating 2-way valve pathology from single valve disease
Results
Freedom from re-operation 81% at 8 years
5-10% annular dilatation and regurgitation
Pulmonary homograft deterioration
Technique
Root replacement preferred
Tailoring of aortic/pulmonary size mismatch
Bolstering ring with Dacron strip
Long-term follow-up still accruing
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The Ross Operation
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Mechanical
valved conduit
implantation.
A. The valve and proximal
conduit are sutured to the
annulus with everting,
pledgeted mattress sutures.
B. If necessary, the distal
aortic layers are oversewn. C.
A proximal coronary button is
sutured to a hole made in the
prosthesis.
D. Completed graft with both
coronary arterial buttons
attached and the distal
anastomosis finished.
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UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE
Reimplantation of the aortic valve in
patients with annuloaortic ectasia and
aortic root aneurysm. (Reproduced
with permission from David TE,
Feindel CM, Bos J. Repair of the
aortic valve in patients with aortic
insufficiency and aortic root aneurysm.
J Thorac Cardiovasc Surg
1995;109:345–52.)
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Cumulative distribution of
prosthesis internal
orifice size standardized
to body surface area
according to the Z-value.
Normal native valve sizes
are generally considered to
be those constrained within
the 95% confidence limits
of normal values,
corresponding to Z-values
of –2 and +2. A, Overall
distribution; B, distribution
stratified by type of aortic
valve prosthesis Thorac. Cardiovasc.
Surg. 2000;119:963-974.
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Aortic valve replacement: Is valve
size important? B. Medalion
Left ventricular mass index
(LVMI) preoperatively (PREOP) and 8
months after (POSTOP) aortic valve
replacement.
The homograft and stentless valves
expressed the maximum LVMI reduction.
This is evident in all cases (A) and in
patients with a preoperative LVMI of 180
g/m2 or less (B). In patients with a
preoperative LVMI of 180 g/m2 or more (C)
the homograft treatment achieved the best
results. (I = intact; H = homografts; T =
Toronto; F = freestyle; C = controls).
“Left ventricular mass reduction after aortic valve
replacement: homografts, stentless and stented
valves”
D. Maselli et al. Ann. Thorac. Surg. 1999;67:966-971.
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UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE
Reparative
aortic valve
surgery.
Reproduced
from Duran and colleagues
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E-learning
• www.med.unifi/didonline/annoIV/spec-medchirIII/cardiochirurgia
• www.med.unifi/didonline
• [email protected]
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