Koroner arter bypass grefleme cerrahisinde pozitif ekspiryum sonu basıncın intraoperatif sağ vemtrikül fonksiyonlarına etkisi
The effect of positive end expiratory pressure on right ventricule function during coronary artery bypass surgery
Yazar: MELİS TÜRKER
Danışman: PROF. DR. ARAS PİRAT
Başkent Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Cerrahi Tıp Bilimleri Bölümü / Anesteziyoloji ve Reanimasyon Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2014
Konu: Anestezi ve Reanimasyon = Anesthesiology and Reanimation
Dizin: Cerrahi-kardiyovasküler = Surgery-cardiovascular ; Ekokardiyografi = Echocardiography ; Kalp hastalıkları = Heart diseases ; Koroner arter bypass = Coronary artery bypass ; Koroner hastalık = Coronary disease ; Transplantlar = Transplants ; Ventriküler fonksiyon-sağ = Ventricular function-right

Özet:
Koroner arter bypass greftleme (KABG) cerrahisi dünyada en sık gerçekleştirilen majör cerrahilerin başında yer almaktadır. KABG cerrahisinde en sık rastlanan morbidite ve mortalite nedenleri kardiyak ve solunumsal kökenlidir. Solunumsal sorunların önlenmesi ve tedavisinde sıklıkla pozitif ekspiryum sonu basınç (positive end-expiratory pressure, PEEP) kullanılmaktadır. Uygun PEEP seviyeleri hem solunum mekaniklerini hem de hemodinamik parametreleri olumlu yönde etkilerken yetersiz veya aşırı uygulanan PEEP seviyeleri ise her iki sistem için zararlı olabilir. Uygun PEEP seviyesinin belirlenmesi için bir çok yöntem denenmiştir. Ancak KABG sırasında hemodinamik izlem için sıklıkla kullanılan ve sağ ventrikül fonksiyonları hakkında değerli bilgiler sağlayan transözefageal ekokardiyografi (TÖE) ile PEEP'in ilişkisini inceleyen az sayıda çalışma mevcuttur. Ekokardiyografide kullanılan miyokardiyal strain ve strain hızı (strain rate, SR) her bir kasılma ile ventriküllerde oluşan şekil değişikliğini tanımlayarak miyokardın kasılma ve gevşemesi sırasında ventriküllerin özellikleri ile ilgili bilgiler verir. Benek takibi (speckle tracking) en yeni strain analiz yöntemi olarak uygulanmaktadır. Strain analiz; iskemi, enfarkt, miyokard hastalıkları ve kapak hastalıklarının miyokarda olan etkisi hakkında güvenilir bilgi sağlar. Bu çalışmada KABG cerrahisinde uygulanan PEEP'in benek takibi yöntemi ile sağ ventrikül fonksiyonlarına etkisinin araştırılması amaçlandı.
Bu çalışma Başkent Üniversitesi Tıp ve Sağlık Bilimleri Araştırma Kurulu ve Etik Kurulu tarafından onaylandıktan sonra Mayıs 2013 Eylül 2013 tarihleri arasında KABG yapılan 20 hasta prospektif olarak incelendi.
Hastalara mekanik ventilasyon sırasında sternotomi öncesi 5 cmH2O PEEP basınçla başlanarak 5 dakikalık stabilizasyon sürelerini takiben sırasıyla 10 ve 20 cmH2O PEEP uygulandı. Her PEEP düzeyinde TÖE ile sağ ventrikülün dört boşluk ve iki boşluk görüntüleri kaydedildi. Elde edilen görüntülerden sağ ventrikül çapı, velositesi, longitudinal straini ile SR'i ölçümleri ve sağ ventrikül fraksiyonel alan değişimi (right ventricle fractional area of change, RVFAC) hesaplanarak sağ ventrikül fonksiyonunun değerlendirilmesi yapıldı.
Çalışmaya dahil edilen 20 hastanın 17'si (%85) erkek hasta, 3'ü (%15) kadın iken ortalama yaş 60 yıl olarak saptandı. İntraoperatif kaydedilen sistolik kan basıncı (p=0,918), diyastolik kan basıncı (p=0,765), ortalama kan basıncı (p=0,808) ve kalp hızı (p=0,116) ölçümleri PEEP 5, 10 ve 20 cmH2O PEEP'te benzer bulundu. RVFAC 5 ve 10 cmH2O PEEP'te (%44,3 ± 5,4 ve %41,8 ± 5,6, p=0,063) benzer iken 20 cmH2O PEEP düzeyinde RVFAC (%35,9 ± 4,9), anlamlı olarak düşük hesaplandı (5 ve 10 cmH2O PEEP ile karşılaştırıldığında p<0,001; p=0,001). Sağ ventrikül velositesinin PEEP seviyesindeki artış ile azaldığı ve bu azalmanın istatistiksel olarak anlamlı olduğu bulundu (5 cmH2O PEEP 8,0 ± 1,7 cm/saniye, 10 cmH2O PEEP 7,2 ± 1,4 cm/saniye, 20 cmH2O PEEP 5,8 ± 1,6  cm/saniye; p<0.05). SR 5, 10 ve 20 cmH2O PEEP sırasında sırasıyla 1,2 ± 0,2 saniye-1, 1,2 ± 0,2 saniye-1  ve 1,0 ± 0,3 saniye-1 olarak ölçüldü. SR ölçümleri 5 ve 10 cmH2O PEEP düzeyinde benzer (p=0,20) iken  20 cmH2O PEEP düzeyinde, 5 cmH2O PEEP ile karşılaştırıldığında anlamlı olarak düşük bulundu (p=0,03). Sağ ventrikül çap ölçümünün PEEP'in artırılması ile azaldığı ve bu azalmanın 20 cmH2O PEEP'te anlamlı olduğu saptandı (5 cmH2O PEEP: 3,9 ± 0,4 cm, 10 cmH2O PEEP: 3,8 ± 0,3 cm ve 20 cmH2O PEEP: 3,7 ± 0,4 cm, 20 cmH2O PEEP'teki ölçüm diğer iki ölçüm ile karşılaştırıldığında p < 0.01). Strain değerleri 10 cmH2O PEEP'te 5 cmH2O PEEP'e göre olan yüksek hesaplandı; ancak istatistiksel olarak anlamlı bulunmadı (%22,9 ± 3,1 ve %23,8 ± 2,6; p=0,21). 20 cmH2O PEEP'teki strain değerinin (%18,9 ± 2,7) 5 ve 10 cmH2O PEEP'teki ölçümlerle karşılaştırıldığında anlamlı olarak azaldığı saptandı (iki karşılaştırma için de p<0,001). 
Sonuç olarak, KABG geçiren ve sağ ventrikül fonksiyonları normal olan hastalarda 5, 10 ve 20 cmH2O PEEP uygulamasının hemodinamik verilerde anlamlı değişikliğe neden olmadığını saptadık. Ancak, 5 ve 10 cmH2O PEEP'e göre 20 cmH2O PEEP uygulamasının TÖE ile değerlendirilen sağ ventrikül fonksiyonlarında azalmaya neden olduğunu gözlemledik.

Abstract:
Coronary artery bypass grafting (CABG) surgery is one of the most commonly performed major surgeries worldwide. Cardiac and respiratory complications are the most common causes of postoperative mortality and morbidity after CABG. Positive end expiratory pressure (PEEP) is frequently used for the prevention and treatment of respiratory complications after this procedure. While Optimal PEEP level has positive effects on respiratory mechanics and hemodynamic parameters, excessive levels of PEEP may play a negative role on both systems. Many methods have been described to determine the optimal PEEP levels. However, there are few studies investigating the relationship between PEEP and transesophageal echocardiography (TEE). TEE, has been gained acceptance as a useful hemodynamic monitoring tool and provides valuable information regarding right ventricle structure and function. Both strain and strain rate that are calculated using echocardiography provide direct assessment of myocardial contractility during systole and diastole. Speckle tracking echocardiography (STE) is a new strain analyze technique. Strain imaging provides reliable information in patients with myocardial ischemia, myocardial infarction, and valvular disease. The aim of this study is to evaluate the effects of different PEEP levels on right ventricle function using speckle tracking in patients undergoing CABG surgery. 
After Ethical and Research Committee of Baskent University Medicine and Health Association approval we prospectively analyzed 20 CABG surgery patients between May 2013 and September 2013. 
After initiation of mechanical ventilation and before sternotomy  5, 10, and 20 cmH2O of PEEP were applied sequentially in 5 minutes intervals. After 5 minutes of stabilization at each PEEP level four and two chamber images of right ventricle were recorded using TEE. The right ventricle diameter, velocity, longitudinal strain, strain rate, and fractional area change (RVFAC) were calculated and evaluated from the recorded images.
Seventeen male (85%) and 3 female (15%) patients with the mean age of 60 years were studied. Intraoperative mean systolic (p = 0.918), diastolic (p = 0.765), and mean arterial blood pressure (p = 0.808), and heart rate (p=0,116) were not significantly different between any of the three PEEP levels. Mean RVFAC measurements were similar between 5 and 10 cmH2O PEEP (44.3% ± 5.4 and 41.8% ± 5.6, p=0.063). Compared with 5 and 10 cmH2O PEEP, mean RVFAC significantly decreased at 20 cmH2O PEEP (35.9% ± 4.9, p=0,001). Right ventricle velocity significantly reduced with incremental PEEP increases (5 cmH2O PEEP 8.0 ± 1.7 cm/sec, 10 cmH2O PEEP 7.2 ± 1.4 cm/sec, 20 cmH2O PEEP 5.8 ± 1.6  cm/sec; p < 0.05). Mean strain rate values at 5, 10, and 20 cmH2O PEEP levels were 1.2 ± 0.2 sec-1, 1.2 ± 0.2 sec-1, and 1.0 ± 0.3 sec-1, respectively 20 cmH2O PEEP when compare with 5 cmH2O PEEP (p=0,03). Mean right ventricle diameter measurements also decreased with incremental PEEP increases (3.9 ± 0.4 cm at 5 cmH2O PEEP, 3.8 ± 0.3 cm 10 cmH2O PEEP, and 3.7 ± 0.4 cm at 20 cmH2O PEEP), however this decrease was significantly different only between 20 cmH2O PEEP and other two PEEP levels (p = 0.01). Respective mean right ventricular strain values at 5, 10, and 20 cmH2O PEEP levels were 22.9% ± 3.1%, 23.8% ± 2.6%, and 18.9% ± 2.7%. Mean right ventricle strain value significantly decreased at 20 cmH2O PEEP when compared with other two PEEP levels (p<0,001 for both).
In conclusion, in patients who had normal right ventricle function and underwent CABG incremental increases in PEEP level from 5 cmH2O to 10 cmH2O and 10 cmH2O to 20 cmH2O did not significantly change mean arterial systolic, diastolic, and mean pressures and heart rate. However, compared with other two PEEP levels, right ventricle functions in terms of strain, SR, right ventricle diameter, and RVFAC were significantly impaired at 20 cmH2O PEEP level.