XXIII Congresso da Sociedade Brasileira de Circulação Extracorpórea

Fisiologia da CEC na Criança

Dr. Alfredo Inácio Fiorelli

XXIII Congresso da Sociedade Brasileira de Circulação Extracorpórea

Fisiologia da CEC na Criança

Dr. Alfredo Inácio Fiorelli

em 1953. . . . em 1953. . . . em 1953. . . . em 1953. . . .

Bigelow

Hipotermia

• Reduzir o metabolismo celular

• Preservação de ATP

• Proteção Cerebral e Miocárdica

• Normo - Hipofluxo – Parada Circulatória

Total

Hipotermia

Efeitos celulares:

• Atividade de membrana: K+, Ca++, Na+ e gradiente

elétrico.

• pH – alcalinização – ↓1°C pH > 0,015.

• Solubilidade do CO2 aumenta

• pH stat diminui a mortalidade

• Hipotermia + Fluxo não pulsátil

Renina/Angiotensina/ADH = vasoconstrição e Fluxo

renal.Gráfico temp x metabolismo x consumo

Hipotermia

Efeitos celulares:

• Hipotermia + Fluxo não pulsátil• Ativação de leucócitos, desgranulação e lesão de

membrana.

• Extravasamento para o interstício.

• Mais grave nas crianças cianóticas

• Neonato = imaturidade dos órgãosGráfico temp x metabolismo x consumo

Hipotermia

Hipotermia

Consumo de O2 Consumo de O2 xx Hipotermia HipotermiaConsumo de O2 Consumo de O2 xx Hipotermia Hipotermia

0

1

2

3

4

5

37 37 32 28 22 18 15

MVOMVO22

ml/min/100g VEml/min/100g VE

MVOMVO22

ml/min/100g VEml/min/100g VE

°C°C

Chitwood et al. – Chitwood et al. – Ann Surg 190:106-16,1976Ann Surg 190:106-16,1976

Complicações Neurológicas

Circulação Extracorpórea

Complicações Neurológicas

Circulação Extracorpórea

CECCEC MorbidadesMorbidades Erro HumanoErro Humano

Diabetes

Vasculopatia

Carótida

Tabagismo

Insuf. Renal

Insuf. Hepática

Diabetes

Vasculopatia

Carótida

Tabagismo

Insuf. Renal

Insuf. Hepática

CardiopatiaCardiopatia

Mecânicos

Temperatura

Embolia:

Aérea / Fragmentos

Ao Ascendente

Canulação

Mecânicos

Temperatura

Embolia:

Aérea / Fragmentos

Ao Ascendente

Canulação

Cirurgião

Perfusionista

Anestesiologista

Cirurgião

Perfusionista

Anestesiologista

Aorta

Trombos em VE

Calcificação

Defeitos Complexos

• Infarto CerebralTipo e Extensão

• Alterações Neuropsicológicas

• Lesões em Nervos Periféricos

Estratégias de redução das complicaçõesneurológicas relacionadas à cec

Segunda maior causa de óbito emCirurgia Cardíaca

Desenvolvimento e MaturaçãoSistema Nervoso Central

Desenvolvimento e MaturaçãoSistema Nervoso Central

Gestacional Pós-natal0s 20s Nasc. 20s 40s

Proliferação

Migração

Diferenciação

Axônio

Sinápses

Mielinização

Gestacional Pós-natal0s 20s Nasc. 20s 40s

Proliferação

Migração

Diferenciação

Axônio

Sinápses

Mielinização

Gestacional Pós-natal0s 20s Nasc.

Atividade Elétrica 16a

Vascular

Crânio

Fluxo Sangüíneo

Extração de O2

Metabolismo Substrato-P Glicose

Gestacional Pós-natal0s 20s Nasc.

Atividade Elétrica 16a

Vascular

Crânio

Fluxo Sangüíneo

Extração de O2

Metabolismo Substrato-P Glicose

Desenvolvimento e MaturaçãoSistema Nervoso Central

Desenvolvimento e MaturaçãoSistema Nervoso Central

• Mudanças abruptas no padrão da circulação• circulação fetal → circulação pós-natal• 3 shunts: Foramen Oval, Ductus Arteriosus e Ductus Venosus.

• 1° Trimestre → Pressão Arterial = 40 - 45 mmHg.

• Mudanças abruptas no padrão da circulação• circulação fetal → circulação pós-natal• 3 shunts: Foramen Oval, Ductus Arteriosus e Ductus Venosus.

• 1° Trimestre → Pressão Arterial = 40 - 45 mmHg.

Desenvolvimento e MaturaçãoSistema Cardiovascular

Desenvolvimento e MaturaçãoSistema Cardiovascular

Imaturidade x Maturidade no MiocárdioImaturidade x Maturidade no Miocárdio

Criança Adulto

Elementos Contráteis Elementos Contráteis

Mitocondrias Mitocondrias

Reticulo Sarcoplasmático Reticulo Sarcoplasmático

Túbulos T Túbulos T

Atividade ATPase miofibrilar Atividade ATPase miofibrilar

Potencial Glicolítico Tolerâmcia à Anóxia

Metabolismo Oxidativo Tolerâmcia à Anóxia

DC com pré-carga Habilidade em manter o DC

Miocárdio da criança é mais vulnerável do que o do adultoMiocárdio da criança é mais vulnerável do que o do adulto

Anestesia x CECCirurgia CardiopediátricaAnestesia x CECCirurgia Cardiopediátrica

Idade / Cardiopatia / Hipotermia / Hemodiluição

• Monitorização Adequada

Idade / Cardiopatia / Hipotermia / Hemodiluição

• Monitorização Adequada

Anestesia x CECCirurgia Cadiopediátrica

Anestesia x CECCirurgia Cadiopediátrica

Idade / Cardiopatia / Hipotermia / Hemodiluição

• Monitorização Adequada

• Indução / Manutenção → Opiáceos

• Inalatórios → Depressão Miocárdica Sevoflurane / Desflurane > Halotano / Isoflurane

• Benzodiazepínicos → Midazolan

• Agentes Voláteis → Linha do O2 na CEC

Idade / Cardiopatia / Hipotermia / Hemodiluição

• Monitorização Adequada

• Indução / Manutenção → Opiáceos

• Inalatórios → Depressão Miocárdica Sevoflurane / Desflurane > Halotano / Isoflurane

• Benzodiazepínicos → Midazolan

• Agentes Voláteis → Linha do O2 na CEC

Anand et al. – N Engl J Med 326: 1-9, 1992Anand et al. – N Engl J Med 326: 1-9, 1992

Halotano/Morfina

Opiáceos

Halotano/Morfina

Opiáceos

Anestesia x CECCirurgia Cadiopediátrica

Anestesia x CECCirurgia Cadiopediátrica

Anand et al. – N Engl J Med 326: 1-9, 1992Anand et al. – N Engl J Med 326: 1-9, 1992

Halotano/Morfina

Opiáceos

Halotano/Morfina

Opiáceos

Anestesia x CECCirurgia Cadiopediátrica

Anestesia x CECCirurgia Cadiopediátrica

Criança3Kg

Adulto80Kg

Pressão 30 – 40 mmHg 50 – 80 mmHg

Fluxo 0 – 200 ml/Kg/min 50 – 70 ml/Kg/min

Pressão x Fluxo de PerfusãoPressão x Fluxo de Perfusão

Criança

3Kg

Adulto

80Kg

Circulação

Colateral Aortacomum incomum

Temperatura HipotermiaNormotermiaHipotermia

GlicemiaEuglicemica

150 mg%

Hiperglicemia300 mg%

Pressão x Fluxo de PerfusãoPressão x Fluxo de Perfusão

Criança

3Kg

Adulto

80Kg

Catecolaminas variável constante

UltrafiltraçãoComum

MUFSelecionados

Pressão x Fluxo de PerfusãoPressão x Fluxo de Perfusão

Paciente Fluxo de Perfusão

0 - 3 kg 200 ml/kg/min3 - 10 kg 150 ml/kg/min10 - 15 kg 125 ml/kg/min15 - 30 kg 100 ml/kg/min> 30 kg 75 ml/kg/min>55 kg 65 ml/kg/min

Paciente Fluxo de Perfusão

0 - 3 kg 200 ml/kg/min3 - 10 kg 150 ml/kg/min10 - 15 kg 125 ml/kg/min15 - 30 kg 100 ml/kg/min> 30 kg 75 ml/kg/min>55 kg 65 ml/kg/min

UNIVERSITY OF MICHIGAN MEDICAL CENTERC. S. MOTT CHILDREN'S HOSPITAL

UNIVERSITY OF MICHIGAN MEDICAL CENTERC. S. MOTT CHILDREN'S HOSPITAL

Fluxo de PerfusãoFluxo de Perfusão

A formula to estimate the approximate surface area if height and weight be known

DuBois D, DuBois EF. - Arch Intern Medicine. 17:863-71, 1916.

A formula to estimate the approximate surface area if height and weight be known

DuBois D, DuBois EF. - Arch Intern Medicine. 17:863-71, 1916.

BSA = (W 0,425 x H 0,725) x 0,007184BSA = (W 0,425 x H 0,725) x 0,007184

Ano Priming

Gibbons 1953 Sangue Total

Kirklin 1956 Sangue Total

Lillehei 1955 Sangue Total

Panico 1959 Solução Salina

Long 1961 Dextrana e Glicose 5%

Dewall & Lillehei

1962 Glicose 5%

Cooley 1962 Glicose 5%

HemodiluiçãoHemodiluição

HemodiluiçãoHemodiluição

Criança3Kg

Adulto80Kg

Volemia 85ml/Kg 80ml/Kg

Total 255ml 6400ml

Primer 400 – 800ml 1200 – 1800ml

Δ% 60% – 200% 25% – 35%

HemodiluiçãoHemodiluição

DébitoCardíacoDébito

CardíacoPressão ArterialPressão Arterial

Resistência Sistêmica TotalResistência Sistêmica Total==

Fluxode

Perfusão

Fluxode

Perfusão

Pressão de PerfusãoPressão de Perfusão

Resistência Vascular . ViscosidadeResistência Vascular . Viscosidade==

Gordon et al. - J Thorac Cardiovasc Surg 69;552-561, 1975.

• DesnaturaçãoDesnaturação de Proteínas de Proteínas -- 19701970

• SSíndrome índrome PPós-perfusãoós-perfusão Kirklin - 1983Kirklin - 1983

• Resposta Inflamatória SistêmicaResposta Inflamatória Sistêmica•Bone et al. – 1992Bone et al. – 1992

• Ativação de CascatasAtivação de Cascatas Westaby - 1983Westaby - 1983

• ComplementoComplemento • • CoagulaçãoCoagulação• CalicreinaCalicreina •• Fibrinolíticos e OutrosFibrinolíticos e Outros

• DesnaturaçãoDesnaturação de Proteínas de Proteínas -- 19701970

• SSíndrome índrome PPós-perfusãoós-perfusão Kirklin - 1983Kirklin - 1983

• Resposta Inflamatória SistêmicaResposta Inflamatória Sistêmica•Bone et al. – 1992Bone et al. – 1992

• Ativação de CascatasAtivação de Cascatas Westaby - 1983Westaby - 1983

• ComplementoComplemento • • CoagulaçãoCoagulação• CalicreinaCalicreina •• Fibrinolíticos e OutrosFibrinolíticos e Outros

????

Ativação do Sistema ComplementoAtivação do Sistema Complemento Ativação do Sistema ComplementoAtivação do Sistema Complemento

C5

C3aC3a

C5bC5b

Via ClássicaAg-Ac

Via ClássicaAg-Ac

Via AlternativaIg, Contato

Via AlternativaIg, ContatoC3

C3b

C5aC5a

• GranulócitosIL-1

histamina

• Lise em Membrana• Lise Tecidual• Fagocitose

• GranulócitosIL-1

histamina

• Lise em Membrana• Lise Tecidual• Fagocitose

• Permeabilidade Vascular• Coagulação & Fibrinólise• Formação de Citocinas

• Permeabilidade Vascular• Coagulação & Fibrinólise• Formação de Citocinas

C3a - ng/mlC3a - ng/ml

Chenoweth et al.Chenoweth et al. - - N Engl J med, 1981N Engl J med, 1981Chenoweth et al.Chenoweth et al. - - N Engl J med, 1981N Engl J med, 1981

0

100

200

300

400

500

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

40 60 80 100 120 140 160 180

C3a = 882 ng/mlC3a = 882 ng/mlC3a = 882 ng/mlC3a = 882 ng/ml3 m3 m3 m3 m

1 a1 a1 a1 a

2 a2 a2 a2 a

Pro

bab

ilid

ade

de

Dis

fun

ção

Pu

lmo

nar

Pro

bab

ilid

ade

de

Dis

fun

ção

Pu

lmo

nar

Tempo de CEC (min)Tempo de CEC (min)Tempo de CEC (min)Tempo de CEC (min)

Kirklin et al. - J Thorac Cardiovasc Surg, 1983Kirklin et al. - J Thorac Cardiovasc Surg, 1983

Proteínas do SangueProteínas do Sangue

Camada de 200 åCamada de 200 å

são adsorvidas,logo após contato

com ocircuito extracorpóreo.

são adsorvidas,logo após contato

com ocircuito extracorpóreo.

Is the use of albumin in colloid prime solution of cardiopulmonary bypass

circuit justified?

Is the use of albumin in colloid prime solution of cardiopulmonary bypass

circuit justified?

• A adição de albumina não afeta a resistência transoxigenador, níveis de

Protrombina e -Tromboglobulina.

Aumenta o custo e não se justifica.

• A adição de albumina não afeta a resistência transoxigenador, níveis de

Protrombina e -Tromboglobulina.

Aumenta o custo e não se justifica.

Boks RH et al. - Ann Thorac Surg 2001 Sep;72(3):850-3 Boks RH et al. - Ann Thorac Surg 2001 Sep;72(3):850-3

• Superfície Artificial• Fluxo não Pulsátil• Trauma Cirúrgico

• Superfície Artificial• Fluxo não Pulsátil• Trauma Cirúrgico

Ativação de Macrofágos Ativação de Macrofágos Ativação do

ComplementoC3 e C5

Ativação do Complemento

C3 e C5

Neutrófilos• Migração

• Penetração

Neutrófilos• Migração

• Penetração

• Sequestro• Desgranulação (Enzimas

Prolíticas)• Liberação de Radicais Livres

• Sequestro• Desgranulação (Enzimas

Prolíticas)• Liberação de Radicais Livres

Lesão Tecidual• Insuf. Renal, Hepática e Resp.• Insuf. Miocárdica

• IMO

Lesão Tecidual• Insuf. Renal, Hepática e Resp.• Insuf. Miocárdica

• IMO

Ativação de Citocinas

TNF e IL1 IL6 e IL8

Ativação de Citocinas

TNF e IL1 IL6 e IL8

• Resposta Inflamatória SistêmicaResposta Inflamatória SistêmicaBone et al. - 1992Bone et al. - 1992

Ativação de CascatasAtivação de Cascatas

• Sist. Cardiovascular, Endotélio, Hemodinâmico,Sist. Cardiovascular, Endotélio, Hemodinâmico,• Complemento, Coagulação, Calicreina,Complemento, Coagulação, Calicreina,

• Fibrinolíticos e Outros.Fibrinolíticos e Outros.

• Resposta Inflamatória SistêmicaResposta Inflamatória SistêmicaBone et al. - 1992Bone et al. - 1992

Ativação de CascatasAtivação de Cascatas

• Sist. Cardiovascular, Endotélio, Hemodinâmico,Sist. Cardiovascular, Endotélio, Hemodinâmico,• Complemento, Coagulação, Calicreina,Complemento, Coagulação, Calicreina,

• Fibrinolíticos e Outros.Fibrinolíticos e Outros.

Fármacos ( Protamina )Citocinas ( TNF- )

Interleucinas (1, 2, 4, 6 e 8)Hipotermia

Outras

Fármacos ( Protamina )Citocinas ( TNF- )

Interleucinas (1, 2, 4, 6 e 8)Hipotermia

Outras

Genetic predisposition in patients undergoing cardiopulmonary bypass surgery is associated

with an increase of inflammatory cytokines

A apolipoproteina E4 é reconhecida como fator para aterosclerose e interfere nas funções dos monócitos.

A presença do alelo E4 está associado com o aumento da liberação de

IL-8 e TNF- após a CEC.

Drabe N. et al. - Eur J Cardiothorac Surg 2001 Sep;20(3):609-13

Genetic predisposition in patients undergoing cardiopulmonary bypass surgery is associated

with an increase of inflammatory cytokines

A apolipoproteina E4 é reconhecida como fator para aterosclerose e interfere nas funções dos monócitos.

A presença do alelo E4 está associado com o aumento da liberação de

IL-8 e TNF- após a CEC.

Drabe N. et al. - Eur J Cardiothorac Surg 2001 Sep;20(3):609-13

Newborn patients exhibit an unusual pattern of interleukin 10 and interferon serum levels in response to cardiac surgery

A. J. Alcaraz et al. - J Thorac Cardiovasc Surg 2002;123:451-458

Newborn patients exhibit an unusual pattern of interleukin 10 and interferon serum levels in response to cardiac surgery

A. J. Alcaraz et al. - J Thorac Cardiovasc Surg 2002;123:451-458

Na cec resposta inflamatória tem diferentes vias:

• Sistema Complemento

• Sistema Kalicreina

• Elementos Celulares

• Sistema imune

• Monócitos macrogafos e Células T

• Polimorfonucleares e Plaquetas

Na cec resposta inflamatória tem diferentes vias:

• Sistema Complemento

• Sistema Kalicreina

• Elementos Celulares

• Sistema imune

• Monócitos macrogafos e Células T

• Polimorfonucleares e Plaquetas

Idade Estado nutricionalIdade Estado nutricional

Newborn patients exhibit an unusual pattern of interleukin 10 and interferon serum levels in response to cardiac surgery

A. J. Alcaraz et al. - J Thorac Cardiovasc Surg 2002;123:451-458

Newborn patients exhibit an unusual pattern of interleukin 10 and interferon serum levels in response to cardiac surgery

A. J. Alcaraz et al. - J Thorac Cardiovasc Surg 2002;123:451-458

IL-10 - Citocina anti-inflamatória

IF-γ - Citocina pro-inflamatória

Neonato produz pouco interferon

IL-10 - Citocina anti-inflamatória

IF-γ - Citocina pro-inflamatória

Neonato produz pouco interferon

•Cortisol

•IF-γ

p < 0,05

•Cortisol

•IF-γ

p < 0,05