EXPERIENCE WITH EXTRACORPORAL CIRCULATORY SUPPORT IN THE TREATMENT OF CARDIAC FAILURE IN POST-OPERATIVE OPEN HEART SURGERY IN CHILDREN 

 Dra. Cristina MF Mângia

Médica Assistente e Preceptora de Residência Médica em UCI Pediátrica da Universidade Federal de São Paulo - Escola Paulista de Medicina. Pós-graduanda do Departamento de Pediatria da Universidade Federal de São Paulo.

Prof. Dr. Werther B Carvalho

Prof. Adjunto da Disciplina de Pediatria Clínica da Universidade Federal de São Paulo - Escola Paulista de Medicina. Responsável pela UCI Pediátrica do Hospital São Paulo da Universidade Federal de São Paulo - Escola Paulista de Medicina.

Prof. Dr. Antonio C C Carvalho

Prof. Titular da Disciplina de Cardiologia da Universidade Federal de São Paulo - Escola Paulista de Medicina. Coordenador da Pós Graduação do Setor de Cardiologia Pediátrica da Universidade Federal de São Paulo - Escola Paulista de Medicina.

Prof. Dr. Miguel A Maluf

Prof. Adjunto da Disciplina de Cirurgia Cardiovascular da Universidade Federal de São Paulo - Escola Paulista de Medicina.

 Endereço da Instituição:

Universidade Federal de São Paulo - Escola Paulista de Medicina

Hospital São Paulo - Unidade de Terapia Intensiva Pediátrica

Rua Napoleão de Barros ,715 - 9^o. andar

Telefone : 576-4121/ 576- 4119/ 576-4288

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Endereço do Primeiro Autor :

Dra. Cristina Malzoni Ferreira Mângia

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Telefone /Fax: 575-9276

CEP: 04025-002 - Vila Clementino - São Paulo

Abstract

Five patients, mean age 11 months ( range 6 days to 6 years ) need extracorporeal membrane

oxygenation from January to October, 1996 due to serious heart failure in the postoperative period of heart surgery for correction of complex congenital cardiopathies. The time of circulatory support by means of a bypass venoarterial with membrane oxygenator ranged from 12 to 69 hours. The arterial flow of the system was maintained between 80 to 110 ml/kg/min at a temperature of 37^O.C and heparin was used for anticoagulation. Three patients needed continuous arteriovenous hemofiltration. In all the patients there was no ventricular recovery for withdrawal of circulatory support, with the patients developing widespread bleeding and encephalic death. Based on this experience we deem it necessary to establish well-defined protocols for the maintenance of mechanical circulatory support since this therapeutic modality is only feasible to be used in children with severe cardiac failure due to cardiac surgery for correction of complex congenital heart disease.

Key Words:

Extracorporeal heart assist - venoarterial bypass - low output syndrome - congenital heart defects - heart failure - ischemia/reperfusion injury - child - infant

Resumo

O suporte circulatorio mecânico pode ser utilizado em pacientes com insuficiência cardíaca refrátaria no pós operatório de cirurgia cardíaca . Relatamos a experiencia com cinco casos submetidos a correção cirúrgica de cardiopatias congenitas complexas onde devido a insuficiência cardíaca grave foi necessario o suporte circulatorio mecânico. Os pacientes foram admitidos na UCI pediátrica de janeiro a outubro de 1996. O tempo de permanência em OMEC variou de 12 a 69 horas, durante este período os pacientes permaneceram sob sedação e analgesia profunda, em suporte ventilatório mínimo, heparinizadas, com sistema de oxigenação venoraterial a 37^oC . Em três pacientes realizou-se hemofiltração arteriovenosa contínua interposta no sistema venoarterial do oxigenador. Nenhum paciente conseguiu ser retirado do suporte. Todos evoluiram com sangramento generalizado e CIVD e três para morte encefálica confirmada. Concluimos que a principal causa da insuficiência cardíaca irreversível foi provavelmente devida ao mecanismo de isquemia /reperfusão e que a OMEC é um meio de se manter suporte circulatório em crianças até que se consiga recuperação ventricular ou o transplante cardíaco. Suas complicações incluem sangramento devido ao uso de heparina, infecção, alterações do sistema nervoso central o que limita o suporte por tempo prolongado. Concluímos portanto que são necessários protocolos de assistência bem definidos que minimizem estas complicações.

Unitermos

Circulação extracorpórea - síndrome de baixo débito - cardiopatias congênitas - insuficiência cardíaca - lesão por isquemia/reperfusão - criança. 

Nas ultimas décadas com o advento das unidades de cuidados intensivos pediátricos e devido ao aprimoramento tecnológico e farmacológico utilizado no tratamento da insuficiência cardíaca grave após a correção cirúrgica de lesões congênitas anatômicas cardíacas complexas vem melhorando o prognóstico destas situações. No entanto, muitos pacientes desenvolvem durante ou após a cirurgia disfunção ventricular grave, não responsiva a ação farmacológica em doses máximas e nestes casos o curto- circuito veno-arterial com oxigenador de membrana é a única opção terapêutica para a manutenção da vida enquanto aguarda-se restabelecimento da função ventricular ou a realização do transplante cardíaco ^{( 1, 2, 3).}

Pennington (1992)⁽⁴⁾ numa série de 773 pacientes pediátricos submetidos a cirurgia cardíaca descreveu a necessidade de curto-circuito cardiopulmonar em 64 pacientes ( 8,3%), sendo que destes pacientes 35,4% sobreviveram a retirada do suporte circulatório extracorpóreo. Em outra série de 9 pacientes ⁽⁵⁾ , mantidos em circulação extracorpórea devido rejeição a aguda do transplante cardíaco e choque cardiogênico demonstrou que sete dos pacientes foram retirados do suporte circulatório após recuperação ventricular, sendo que dois foram a óbito posteriormente por sepse e falência respiratória.

Os relatos envolvendo este tipo de técnica para manutenção da circulação em crianças até o resgate da função cardíaca são restritos a poucos centros que possuem um protocolo de assistência bem definido, permitindo uma abordagem mais segura destes pacientes uma vez que as alterações decorrentes da anticoagulação, a disfunção de múltiplos orgãos e as infecções devem ser precocemente identificadas através da utilização de técnicas laboratorias sofisticadas e agéis ^(6,7) .

Em nosso meio as dificuldades técnicas para manutenção deste tipo de suporte são inúmeras que vão desde a falta de pessoal treinado para monitorar adequadamente esta modalidade terapêutica até um serviço de laboratório pouco ágil para nos dar suporte neste tipo de procedimento.

Nosso objetivo é relatar a experiência com cinco pacientes onde o suporte de vida extracorpóreo foi necessário numa situação emergencial em pacientes que desenvolveram falência cardíaca grave no pós operatório de cirurgia cardíaca necessitanto repouso ventricular para resgate de sua função ou mesmo enquanto aguardavam transplante cardíaco.

Pacientes e Métodos

De janeiro a outubro de 1996, cinco pacientes foram internados na UCI pediátrica do Hospital São Paulo, em suporte de vida extracorpóreo devido a falência cardíaca grave consequente a cirurgia cardíaca para correção de cardiopatias congênitas complexas. Nestes pacientes foi considerado falência cardíaca grave a situação onde houve sinais e sintomas clínicos como hipotensão arterial sistêmica persistente, acidose metabólica, anúria ou oligúria, piora progressiva da perfusão periférica mesmo com suporte inotrópico, vasoativo e vasodilatador máximos durante o intraoperatório. Estes pacientes foram admitidos na UCI pediátrica vindos do centro cirúrgico já em suporte circulatório mecânico, o procedimento para manutenção dos pacientes em oxigenação por membrana extracorpórea (OMEC) incluiu:

Canulação

As cânulas para manutenção da circulação foram inseridos através de toracotomia esternal onde o sangue venoso é desviado do coração para o circuito de circulação extracorpóreo através da introdução de cânulas no átrio direito ou nas veias cavas, colocando-se uma cânula direcionada para a veia cava superior e outra direcionada para a veia cava inferior. O sangue oxigenado passa através de uma bomba arterial retornando ao paciente por uma cânula colocada na aorta ascendente (curto-circuito venoarterial). O calibre das cânulas variam de acordo com o peso do paciente. O sistema com as cânulas é então mantido dentro do tórax e este é fechado permitindo apenas a passagem das cânulas para o meio externo. O fluxo arterial é mantido no sistema entre 80 a 110 ml/kg/min a uma temperatura de 37^o C, reduzindo-se ou aumentando-se este fluxo de acordo com a oscilação da pressão arterial média mantendo-a dentro dos limites próprios para idade do paciente. A fração inspirada de oxigênio ( FiO₂) é mantida de acordo com a saturação de oxigênio fornecida pela oximetria de pulso e pela gasometria arterial. ( figura 1 e 2)

Anticoagulação

Para a manutenção do suporte extracorpóreo é necessário promover a anticoagulação do sangue uma vez que o sistema de cânulas utilizado ativam a cascata da coagulação. O anticoagulante de escolha é a heparina que é administrada em bolos para manter-se o tempo de coagulação ativado em torno de 400 segundos.

Sedação

Os pacientes foram sedados com midazolam com uma dose inicial de 0,10 mg/kg/dose e analgesiados com midazolam e analgesiados com fentanil na dose inicial de 2 mcg/kg/hora em infusão continua até obter-se sedação e analgesia compatível com plano um anestésico profundo.

Ventilação Pulmonar Mecânica

Manteve-se os pacientes em ventilação mandatória intermitente com frequência de ciclagem que era ajustada de acordo com o valor da PaCO₂ arterial e a FiO₂ de 0,21%, pois o sangue é oxigenado pelo oxigenador de membrana. O pico de pressão inspiratório foi ajustado de acordo com a expansibilidade tóracica e a pressão expiratória final positiva inicial de 3-5 cm H₂O.

Monitorização Hemodinâmica

Os pacientes foram monitorizados de forma invasiva através da medida da pressão arterial média e pressão de átrio direito, sendo que em alguns utilizou-se ainda a pressão átrio esquerdo e a pressão da artéria pulmonar.

Introduziu-se inicialmente antibióticos de largo espectro para a cobertura de infecção decorrente de agentes Gram negativos e estafilococos intrahospitalares ( Vancomicina e Ceftriaxona) sendo realizada hemoculturas seqüenciais.

Caso 1 -

Paciente sexo masculino, 1ano e 5 meses, peso de 7,600 kgs, admitido na UCI pediátrica após cirurgia corretiva de duplo arco aórtico, dupla via de saída de ventrículo direito e estenose de veia pulmonar bicuspíde. O tempo cirúrgico em circulação extracórpórea ( CEC) foi de 115 minutos e de anóxia 51 minutos. Evoluiu nas horas subseqüentes com dissociação AV, vasoconstrição generalizada, hipotensão e acidose metabólica. Após 24 horas de pós-operatório apresentou crises convulsivas focais, hipertermia de até 43^o.C, hemoglobinúria, hemotórax e piora do quadro hemodinâmico. Induzido hipotermia leve ( 35^oC) para controle da temperatura corporal. Após 34 horas de choque irreversível ao uso de drogas, optou-se por coloca-la em OMEC. Permaneceu 12 horas em suporte circulatório heparinizado e em hipotermia de 32 a 34^oC. O paciente evoluiu com coagulação intravascular disseminada (CIVD) e morte encefálica.

Caso 2-

Paciente com 15 dias de vida, peso de 2,600 gramas foi submetido a cirurgia de Jatene e fechamento de CIA e PCA. Após correção cirúrgica com 80 minutos de CEC e 61 minutos de anóxia, tentou-se retira-la de CEC sem sucesso, devido a hipocontratilidade de VE. Permaneceu no Centro Cirúrgico durante 4 horas e 57 minutos onde tentou-se repetidas vezes tira-la de CEC sem sucesso, quando foi encaminhada a UCI com suporte circulatório mecânico.

Após 11 horas de OMEC houve aumento progressivo do TCA, queda do débito urinário e hipotensão grave. Após 17 horas de OMEC a criança mantinha-se com TCA aumentando progressivamente, mesmo reduzindo-se a dose de heparina, hipotensão refratária a drogas e ajustes do fluxo da máquina e insuficiência renal com anasarca. Evoluiu com CIVD e morte encefálica.

Caso 3

Recém nascido, 6 dias de vida , pesando 3059 gramas, portador de atresia de artéria pulmonar, CIV e persistência do 5^o. arco, submetido a de derivação sistêmica-pulmonar (Blalock Taussing). Após a cirurgia apresentou hipotensão e desaturação refratárias ainda no centro cirurgico. Optou-se por iniciar com CEC na tentativa de ampliar o tronco da artéria pulmonar, após o términonão foi possível retira-la de CEC. Foi admitida na UCI em OMEC e em anúria , optou-se por iniciar hemofiltração artério venosa contínua. Evoluiu com acidose persistente, bradicardia, vasoconstrição generalizada e após 7 horas de suporte circulatório desenvolveu midríase fixa bilateral e episódios de bradicardia. Após 14 horas de OMEC apresentava-se com arreflexia generalizada. Após 18h e 30 minutos de OMEC não apresentava melhora hemodinâmica e aos exames constatou-se morte encefálica.

Caso 4

Paciente com 6 anos, pesando 20 kg , portadora de CIA, CIV múltiplos, estenose de ramos de pulmonares após bandagem, divertículo de VE e onfalocele. Submetida a correção cirúrgica, tentou-se repetidas vezes retira-la de CEC no intraoperatório, sem sucesso. Desfeita a cirurgia com ampliação do CIA e CIV, mas não saiu de CEC mesmo com suporte farmacológico máximo. Admitida na UCI após 7 horas de CEC. Realizado ecocardiograma constatado déficit importante de contratilidade dos ventrículos direito e esquerdo. Manteve-se sem acidose ou sangramento e com bom débito urinário. Após 22 horas de OMEC iniciou com quadro clínico de hipertonia de membros sendo hidantalizada por suspeita de edema cerebral. Após 28 horas iniciou com sangramento em cânula orotraqueal e intensificou-se a reposição de plasma fresco congelado e plaquetas, com redução da heparinização. Com 30 horas após o início da OMEC houve redução do débito urinário e iniciado hemofiltração arteriovenosa continua, com filtro de 0,25 m² de superfície, interposto na linha arterio-venosa do oxigenador de membrana, com dialisado sendo coletado por um frasco colocado abaixo do hemofiltro. Após 40 horas houve ruptura do oxigenador de membrana, e para troca do kit, houve necessidade de 20 segundos de parada circulatória total. Com 67 horas de OMEC apresentou midriase bilateral arreativa, reflexos oculoencefálico, oculovestibular, engasgo e tosse ausentes. Após 69 horas de OMEC confirmada morte encefálica por provável hemorragia intracraniana.

Caso 5 -

Paciente com 11 meses, pesando 6 kg, submetido a fechamento de CIV e CIA com pericárdio bovino. Paciente não mantinha débito cardíaco para sair de CEC sendo reaberto a CIA. Portadora de miocardiopatia dilatada mantinha hipocontratilidade de VE. Realizado ventriculectomia parcial de VE com redução da cavidade de VE em 30%. O material foi enviado para biópsia de congelação que revelou hipertrofia de VE associado a grande infiltração de leucócitos.Permaneceu em CEC no centro cirúrgico durante 6 horas ( anóxia de 58 minutos) sendo encaminhada a UCI pediátrica. O paciente foi mantido em OMEC com fluxo do sistema da entre 0,66 a 0,48 L. Nas primeiras 15 horas de OMEC apresentou livedo reticular generalizado e débito urinário de 4,6 ml/kg/hora com hemoglobinuria. Após 20 horas de OMEC houve queda do débito urinário sendo iniciada hemofiltração artério venosa contínua com hemofiltro de 0,20 m² de superfície. Houve várias tentativas sem sucesso de retirar a criança de OMEC associando-se suporte farmacológico máximo, mas a redução de 0,1L no fluxo da máquina era suficiente para haver uma queda dos níveis pressóricos. O paciente desde a entrada na UTI mantinha-se com fontanela abaulada e pupilas mióticas não fotoreagentes. Evolui para sangramento profuso pela cicatriz cirúrgica e oral, bradicardia, acidose metabólica, vasoconstrição generalizada e midríase bilateral. Constatado óbito após 34 horas de OMEC.

As tabelas 1 e 2 resumem as características clínicas e cirúrgicas dos pacientes.

Em todos os pacientes nas primeiras horas de suporte circulatório houve necessidade de manter-se altas frações de oxigênio (FiO₂=100%) com a evolução e manutenção da OMEC progressivamente reduziu-se a FiO₂ devido a melhora da PaO₂ e da relação PaO₂ /FiO₂ ( figura 3 e 4 ). No entanto, nenhum paciente conseguiu ser retirado do suporte circulatório mesmo com a reintrodução das drogas vasoativas, pois apresentavam baixo débito cardíaco durante as tentativas de redução do fluxo do equipamento. O paciente do caso 1 iniciou com sangramento em cicatriz cirúrgica após 7 horas de suporte evoluindo com midríase bilateral e arreflexia generalizada com escala de coma de Glasgow de 3 após 9 horas de suporte circulatório. Os pacientes dos casos 2 e 3 foram admitidos já com sangramento importante pelo dreno mediastinal, e mantiveram-se hipotensos e em acidose metabólica persistente durante todo o suporte circulatório. Ambos foram arresponsivos ao uso drogas vasoativas ( noradrenalina - caso 2 e adrenalina- caso 3) evoluindo com coma arreflexo. O paciente do caso 4 apresentou sangramento após 34 horas de suporte circulatório inicialmente por cicatriz cirúrgica e posteriormente por cavidade oral e pulmonar. Com 61 horas de suporte tornou-se arresponsivo e com escala de coma de Glasgow de 3, confirmando-se a morte encefálica após 69 horas de OMEC. O paciente do caso 5 iniciou com sangramento oral e abaulamento de fontanela após 29 horas de OMEC evoluindo com sangramento generalizado depois de 34 horas de OMEC, coma arreflexo e disfunção de múltiplos orgãos.

Discussão

A necessidade de manutenção de um suporte circulatório mecânico para manutenção da circulação devido a choque cardiogênico intratável, no intra e pós-operatório de cirurgia cardíaca, enquanto aguarda-se a recuperação ventricular, vem sendo demonstrada em vários estudos clínicos pediátricos. A opção de manter um suporte circulatório mecânico é feita nas situações de choque cardiogênico grave e mesmo parada cardíaca no pós operatório de cirurgia cardíaca. O equipamento permite um suporte efetivo da circulação sistêmica que é refletido na manutenção da pressão arterial média, pressão de enchimento atrial, e melhora da perfusão periférica com aumento do débito urinário, reversão da acidose metabólica e melhora da saturação arterial e venosa de oxigênio.

Nos casos descritos anteriormente todos necessitaram de suporte circulatório para sair do centro cirúrgico, a sobrevivência nestes casos depende de uma série de fatores que incluem o grau anatômico da deformidade cardíaca, disfunção miocárdica pré- operatória e do grau de falência miocardíca por mecanismos de isquemia /reperfusão decorrentes da CEC ⁽⁴⁾ .

Durante a CEC ocorre uma resposta inflamatória sistêmica generalizada, caracterizada por várias alterações sistêmicas como o extravasamento de fluídos pelos capilares, lesão pulmonar aguda necessitando ventilação mecânica, insuficiência renal aguda, alteração da função hepática e distúrbios de coagulação ⁽⁸⁾. Associado ao efeito sistêmico da CEC, o miocárdio pode sofrer uma isquemia durante o clampeamento aórtico. Quando é reperfundido pelo fluxo sanguíneo, o miocárdio previamente isquêmico sofre profunda e prolongada alteração em sua função demorando horas ou dias para recuperar-se. A oferta de oxigênio em um miocárdio préviamente hipóxicopode resultar em uma lesão irreversível que inicialmente era conhecida como fenômeno paradoxal ao oxigênio, hoje conhecida por lesão por isquemia/reperfusão ^{(9 )} .

A lesão por isquemia/reperfusão é caracterizada por uma resposta inflamatória aguda desencadeada por uma cascata de mediadores inflamatórios com expressão local e sistêmica. O endotélio altera-se e sua ativação promove amplificação da resposta inflamatória e da cascata de coagulação. As celulas endoteliais estimuladas liberam uma série de substâncias que afetam profundamente o tônus vascular durante o curso da resposta inflamtatória. Esta amplificação da resposta inflamatória atinge o miocárdio produzindo uma disfunção mecânica que pode resultar na necessidade de suporte circulatório por drogas vasoativas ou suporte circulatorio mecânico. Isto ocorre apesar das técnicas de proteção miocárdica como a cardioplegia e a hipotermia.

Esta sequencia ocorre apesar das técnicas de proteção miocárdica como a cardioplegia e a hipotermia podendo desta forma ocorrer um grau significante de disfunção cardíaca durante o intraoperatório e no pós operatório, principalmente naqueles pacientes onde já havia deterioração fisiológica significante no pré operatório .

As complicações secundárias a manutenção do suporte circulatório prolongado incluem, além das citadas acima, alta incidência de sangramento devido ao uso de heparinização continua, incluindo sangramento no sistema nervoso central .

A infecção é outra grande complicação do suporte prolongado, como a mediastinite e a sepse. Os fatores que propiciam o aumento da incidência de infecções incluem sangramento, necessidade de reexploração cirúrgica, múltiplos sítios de acesso vasculares, redução da função imune decorrente do choque, e necessidade de manutenção do esterno aberto após a cirúrgia cardíaca .

As alterações neurológicas também são freqüentes e sua etiologia pode ser decorrente de vários fatores como sangramento, parada cardíaca pré suporte circulatório, choque e síndrome de baixo débito .

Conclusão

A OMEC no momento é a técnica de escolha para manutenção do suporte circulatório em crianças que desenvolvem insuficiência cardíaca grave no pós operatório de cirurgia cardíaca. Alguns estudos recentes demonstram que cerca de dois terços destes pacientes podem ser retirados do suporte circulatório e cerca da metade destes sobrevivem numa população de pacientes que iria falecer sem o suporte ⁽⁴⁾ . No entanto, as altas taxas de complicações são relevantes. Estão sendo estudadas o sistema de canulação heparinizado que dispensa a heparinização sistêmica, a manutenção de suporte biventricular além de propostas terapêuticas visando reduzir a lesão pós isquemia /reperfusão como o bloqueio das moléculas de adesão. Protocolos de assistência bem definidos associados a estas novas técnicas terapêuticas minimizariam as consequências decorrentes do suporte circulatório mecânico.

Tabela 1 - Características clínicas e cirurgicas dos pacientes submetidos a suporte circulatório na UCI

DVSVD= Dupla via de saída de ventrículo direito; DAAo= Duplo arco aórtico; CIV= Comunicação intraventricular; EP= Estenose de artéria pulmonar; PCA= Persistência do canal arterial; TGA= Transposição de grandes artérias; CIA= comunicação interatrial; AP= Atresia de artéria pulmonar; HP= Hipertensão pulmonar

Tabela 2 - Características do suporte circulatório

AD = Átrio Direito

Ao = Aorta

CIVD= coagulação intravascular disseminada

IRA= insuficiência renal aguda

 Figura 3 - Evolução da relação PaO ₂ / FiO₂ durante o suporte circulatório.

O iato observado no caso 4 deve-se aos dados não terem sido anotados no prontuário.

Figura 4 - Evolução da PaO ₂ durante o suporte circulatório.

O iato observado no caso 4 deve-se aos dados não terem sido anotados no prontuário.

Referências Bibliográficas

1- Pennington DG, Swartz MT. Circulatory support in infants and children. Ann Thorac Surg 1993; 55: 233-7.

2- Pennington DG, Swartz MT. Clinical use of assisted circulation. Surgery Ann 1994; 26:169-91.

3- del Nido PJ, Armitage JM, Fricker FJ et al. Extracorporeal membrane oxygenation support as a bridge to pediatric heart transplantation. Circulation1994; 90(5): II66-9.

4- Raithel SC, Pennington DG, Boegner E et al. Extracorporeal membrane oxygenation in children after cardiac surgery. Circulation1992; 86(5): II305-10.

5- Scheinin SA, Radovancevic B, Parnis SM et al. Mechanical circulatory support in children. Eur J Cardiothorac Surg 1994; 8: 537-40.

6- del Nido PJ, Dalton HJ, Thompson AE, Siewers RD. Extracorporeal membrane oxygenator rescue in children during cardiac arrest after cardiac surgery. Circulation 1992; 86(5): II300-4.

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8- Butler J, Rocker GM, Westaby S. Inflammatory response to cardiopulmonary bypass. Ann Thorac Surg 1993; 55: 552-9.