Sol ventrikül destek cihazı implantasyonu yapılan hastalarda karotis ve orta serebral arterlerdeki akım dalgalarının analizi ve nörokognitif fonksiyonlara etkisi
The analysis of carotid and middle cerebral arterial flow waveform in patients implanted of left ventricular assist device and its effects on neurocognitive functions
Yazar: MEHMET KARAHAN
Danışman: DR. SİNAN SABİT KOCABEYOĞLU
Sağlık Bilimleri Üniversitesi / Ankara Türkiye Yüksek İhtisas Eğt. ve Arş. Hastanesi / Kalp ve Damar Cerrahisi Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2017
Konu: Göğüs Kalp ve Damar Cerrahisi = Thoracic and Cardiovascular Surgery
Dizin: Aort kapağı = Aortic valve ; Biliş = Cognition ; Kalp hastalıkları = Heart diseases ; Kalp yetmezliği = Heart failure ; Kan akış hızı = Blood flow velocity ; Karotis arterleri = Carotid arteries ; Protezler ve implantlar = Prostheses and implants ; Serebral arterler = Cerebral arteries ; Teşhis testleri = Diagnostic tests ; Ventriküler fonksiyon-sol = Ventricular function-left

Özet:
Amaç 
Kalp yetmezliği önde gelen morbidite ve mortalite nedenleri arasında yer almaktadır. İleri kalp yetmezliği tedavisinde medikal ve resenkronizasyon cihaz tedavilerinin yanında son yıllarda önemi giderek artan sol ventrikül destek cihazları (LVAD) da kullanılmaktadır. Kalp transplantasyonu halen kalp yetmezliği için altın standart tedavi olsa da, transplantasyon sırasında bekleyen hasta sayısındaki artış ve bekleme süresindeki uzunluk bu hastalar için LVAD ihtiyacını arttırmaktadır.Yeni nesil LVAD'ler sentrifugal veya aksiyel akım cihazları olup daha küçük, dayanıklı ve fizyolojik olmayan devamlı akım formuna sahiptirler. Kalbin pompa gücünün zayıflamasına bağlı olarak gelişen kalp yetmezliğinde kullanılan, devamlı akım üreten LVAD'lerin oluşturduğu akım formları invaziv kan basıncı ölçümlerinde pulsatilitesi azalmış bir görünüme neden olmaktadır.LVAD implantasyonu sonrası medikal tedavi alan hastalarla karşılaştırıldığında yaşam kalitesi ve sağkalımın olumlu olarak etkilendiğine dair çalışmalar mevcuttur. Kronik hipotansiyona bağlı nörokognitif fonksiyonlardaki azalma kalp yetmezliği olan hastalarda gösterilmiştir.LVAD implantasyonu sonrası aort kapak açılıma bağlı ve değişen karotis ve orta serebral arterlerdeki kan akımı dalga formlarının nörokognitif fonksiyonlara etkileri ile ilgili bir çalışma bulunmamaktadır. Bu çalışmada LVAD implantasyonu yapılan hastalarda akım formları analizleri ve eğer değişim varsa da bu bulguların nörokognitif fonksiyonlara bir etkisi olup olmadığı incelenerek bu alanda kısıtlı olan literatüre katkı sağlamak amaçlanmıştır. 
Gereç-Yöntem
2012 Ocak ayından 2016 Mart ayına kadar Türkiye Yüksek İhtisas Eğitim ve Araştırma Hastanesinde LVAD implantasyonu yapılan erişkin 31 hasta, kalp yetmezliği kontrol (HF) grubu için 26 hasta ve sağlıklı gönüllü (SG) kontrol grubu için 27 kişi çalışmaya dahil edilmiştir. Çalışmaya dahil edilen kişilerin demografik, ekokardiyografik, karotis ve orta serebral arter akım hızları [sol ve sağ ana karotis arter (LCCA ve RCCA), sol ve sağ internal karotis arter (LİCAA ve RİCA), sol ve sağ orta serebral arter (LMCA ve RMCA); en yüksek sistolik hız (PSV), diyastol sonu hız (EDV), pulsatilite indeksi (Pİ) ve rezistans indeksi (Rİ)] için renkli Doppler ultrasonografik ve nörokognitif test verileri analiz edildi. 
Bulgular
Çalışmaya dahil edilen LVAD hastalarının ortalama takip süresi 384,2 gündür (min:92, maks: 1426). LVAD grubunda26 erkek (%83,9), HF grubunda 22 erkek (%84,6) ve SG grubunda 22 erkek (%81,5) olup LVAD grubunun yaş ortalaması 41±14,1, HF grubunun 48,8±9,5, SG grubunun 42,1±9,5 yıldır.
LCCA, LİCA, RCCA-PSV içinhız sıralaması SG>HF>LVAD şeklindedir ve gruplar arasında anlamlı fark mevcuttur [sırasıyla, (p<0,05), (p<0,001), (p<0.05)]. RİCA-PSV için hız sıralamalarıHF>LVAD ve SG>LVAD şeklindedir ve gruplar arasında anlamlı fark mevcuttur [her iki analiz için de (p<0,001)].LCCA, LİCA, RCCA ve RİCA-EDV için hız sıralaması LVAD>HF şeklindedir (p<0,05). LCCA, LİCA, RCCA ve RİCA'ların Pİ ve Rİ değerleri ise LVAD grubunda HF ve SG gruplarına göre anlamlı olarak düşük bulunmuştur (p<0,001). LMCA ve RMCA-PSV için hız sıralaması SG>LVAD şeklindedir ve anlamlı fark mevcuttur [her iki MCA için de (p<0,001)].LMCA ve RMCA-EDV için hız sıralamasıLVAD>HF ve SG>HF şeklindedir. Hızlar arasında anlamlı fark mevcuttur [her iki analiz için de (p<0,05)]. LMCA ve RMCA'ların Pİ ve Rİ değerleri ise LVAD grubunda HF ve SG gruplarına göre anlamlı olarak düşük bulunmuştur (p<0,001). LVAD grubunun pre-operatif ve post-operatif karoti arter Pİ ve Rİ'lerinde ise anlamlı olarak düşme mevcuttur (p<0,001). Tüm karotis alanlarındaki EDV'lerde post-operatif artış mevcuttur (p<0,001). Karotis arterlerdeki PSV ve EDV'lerde aortik kapak açılımlarına göre anlamlı olarak hız farkı bulunamamıştır (p>0,05). Ancak kapak açılımı olmayan grup ve 10 atımda 7-10 açılım olan gruplar arasında karotis ağacının tüm Rİ değerleri ile LCCA-Pİ haricindeki karotis ağacının tüm Pİ değerleri arasında anlamlı fark bulunmuştur (Açılım olmayan grup < 7-10 açılım/10 atım) (p<0,05). MCA'daki PSV ve EDV'lerde aortik kapak açılımlarına göre anlamlı olarak hız farkı bulunamamıştır. AyrıcaMCA'nın pulsatilite ve rezistans indekslerinde de anlamlı fark yoktur (p>0,05). Nörokognitif değerlendirmede ise LVAD grubunun öğrenme performansı diğer iki gruba (HF ve SG) kıyasla daha iyi olduğu sonucu çıkarılmaktadır (p<0,05). Aort kapak açılımı 7-10/10 atım olan hastaların tepki süreleri uzun ve öğrenme puanları kapak açılımı olmayan gruba göre daha düşük bulunmuştur.


Sonuç
LVAD'li hastalarda cihaz implantasyonu sonrası pre-operatif dönem, HF ve SG gruplarına göre PSV azalmakta, EDV artmakta, Pİ-Rİ'ler azalmaktadır. Aort kapak açılımına göre LVAD grup içi sınıflandırıldığında ise kapalı olan grubun açık olan gruba göre daha düz bir akım paternine sahip olduğu görülmüştür. Nörokognitif fonksiyonlarda ise LVAD grubunun öğrenme performansı HF ve SG gruplarına göre anlamlı olarak daha iyi bulunmuş, LVAD grup içi analizde ise kapak açılımının olmadığı (tamamen cihaz bağımlı akım) durumda tepki süreleri daha kısa ve öğrenme puanları daha yüksek bulunmuştur. Bu bulgulara göre cihaz bağımlı akım paterni kazanan dolaşım sistemi sayesinde serebral otoregülasyona daha az ihtiyaç duyulmakta, öğrenme performansı artarken, diğer nörokognitif fonksiyonlarda kötüye gidiş görülmemektedir.

Abstract:
Objective
Heart failure is the leading cause of morbidity and mortality in Turkey and in the world. In the treatment of advanced heart failure, medical and resynchronization device treatments as well as increasingly important left ventricular assist devices (LVAD) have been used in recent years. Although heart transplantation is still the gold standard treatment for heart failure, the increase in the number of patients waiting during transplantation and the length of the waiting period increase the need for LVAD for these patients. The new generation LVADs are centrifugal or axial flow devices and have a smaller, durable and non-physiological continuous flow pattern. Current forms of LVADs, which are used in heart failure due to impaired heart pumping power, produce decreased pulsatility in invasive blood pressure measurements. There is evidence that quality of life and survival are positively affected when compared with patients receiving medical treatment after LVAD implantation. The reduction in neurocognitive functions due to chronic hypotension has been shown in patients with heart failure. There is no study about the effects of aortic valve opening and/or changed carotid and middle cerebral artery flow waveform after LVAD implantation on neurocognitive functions. In this study, it was aimed to analyze current forms in patients who underwent LVAD implantation and to contribute to the limited literature in this area by examining whether or not these findings are an effect on neurocognitive functions.
Material-Method
From January 2012 to March 2016, 31 adult patients undergoing LVAD implantation, 26 patients for the heart failure control (HF) group and 27 for the healthy volunteer (SG) control group at the Turkiye Yuksek Ihtisas Training and Research Hospital were included in the study. Demographic, echocardiographic, for carotid and middle cerebral artery flow velocities [left and right main carotid artery (LCCA and RCCA), left and right internal carotid artery (LCCA and RCCA), left and right middle cerebral artery (LMCA and RMCA); highest systolic velocity (PSV), diastolic end velocity (EDV), pulsatility index (PI) and resistance index (RI)] color Doppler ultrasonographic and neurocognitive test data were analyzed.


Results
The mean follow-up of LVAD patients included in the study was 384.2 days (min: 92 max: 1426). There were 26 males (83.9%) in the LVAD group, 22 males (84.6%) in the HF group and 22 males (81.5%) in the SG group. The mean age of the LVAD group was 41 ± 14.1, the HF group was 48.8 ± 9.5, and the SG group was 42.1 ± 9.5 years.
The velocity sequence for LCCA, LICA, RCCA-PSV is SG> HF> LVAD and there is a significant difference between the groups (p<0,05; p<0,001; p<0,05 respectively). The velocity sequences for RICA-PSV is HF>LVAD and SG>LVAD and there is a significant difference between groups (p<0.001 for both analyzes). The velocity order for LCCA, LICA, RCCA and RICA-EDV is LVAD>HF (p<0.05). PI and RI values of LCCA, LCCA, RCCA and RICA were found to be significantly lower in LVAD group than HF and SG groups (p <0.001). The velocity order for LMCA and RMCA-PSV is SG>LVAD and there is a significant difference [for both MCAs (p<0.001)]. The velocity order for LMCA and RMCA-EDV is LVAD>HF and SG>HF. There is a significant difference between velocities [for both analyzes (p<0.05)]. PI and RI values of LMCA and RMCA were found to be significantly lower in LVAD group than HF and SG groups (p<0.001). There was a significant decrease in pre- and post-operative carotid artery PI and RI of the LVAD group (p<0.001). There is a post-operative increase in EDV in all carotid areas (p<0.001). There was no significant difference in the rate of aortic valve opening between PSV and EDV in carotid arteries (p>0,05). However, there was a significant difference (p<0,05) between all the RI and PI values of the carotid tree among the groups (no valve opening < 7-10 opening / 10 beats) except LCCA-PI. No significant difference in velocity was found between the aortic valve opening of the PSV and EDV in MCA. There is also no significant difference in the pulsatility and resistance indices of MCA (p>0,05). In the neurocognitive evaluation, it is concluded that the learning performance of the LVAD group is better than the other two groups (HF and SG) (p<0.05). Patients with aortic valve opening of 7-10 times per 10 beats had a longer reaction time and learning scores were found to be lower than those without valve opening.
Conclusion
In patients after LVAD implantation, PSV is decreased, EDV is increased and PI-RIs are decreased compared to pre-operative period, HF and SG groups. When the LVAD is classified in the group according to the aortic valve opening, it is seen that the closed group has a smoother flow pattern than the open group. In the neurocognitive functions, the learning performance of the LVAD group was significantly better than the HF and SG groups. In the LVAD group analysis, the response time was shorter and the learning scores were higher when there was no valve opening (completely device dependent flow). According to these findings, cerebral autoregulation is less needed due to the circulatory system that acquires device dependent current pattern, while learning performance is improved while other neurocognitive functions are not worsening.