Mozková ochrana při chirurgii aortálního oblouku

Operace oblouku aorty se používá k léčbě život ohrožujících disekcí aorty, aneuryzmat aorty zahrnujících oblouk a dalších aortálních patologií. Výkon se provádí při hluboké hypotermické zástavě oběhu. Neurologické komplikace jsou pro pacienty škodlivé a invalidizující, i když přežijí. V 90. letech bylo riziko cévní mozkové příhody po operaci aortálního oblouku 48 % při hluboké hypotermické zástavě oběhu. Riziko cévní mozkové příhody se v posledních letech z velké části snížilo na přibližně 3 % po elektivní operaci a 11 % po nouzové opravě oblouku aorty, což je z velké části přičítáno vývoji současných strategií ochrany mozku. Navzdory tomu je riziko cévní mozkové příhody značně vysoké a doprovází devastující postižení pacientů, což vede k delší hospitalizaci a nižší kvalitě života přeživších pacientů.

Neurologické komplikace nejsou bez ekonomické zátěže pro zdravotnický systém NHS. Po analýze 84 184 pacientů přijatých do nemocnice s mrtvicí se uvádí, že průměrné celkové náklady na zdravotní a sociální péči o pacienta s mrtvicí ve Spojeném království jsou 22 429 GBP za 1 rok a tato částka se zvyšuje na 46 039 GBP za 5 let. Náklady také rostou s věkem a závažností mrtvice (obrázek 1).

Elektroencefalogram (EEG) a cerebrální oxymetrie jsou v současnosti používané modality pro monitorování mozkové ischémie, ale nedaří se jim včasnou mozkovou ischémii odhalit. EEG zpracovává pouze data z povrchových oblastí kůry. Je také ovlivněna anestetiky, neuromuskulárními blokátory a dalšími intraoperačními faktory. Cerebrální oxymetrie využívá blízkou infračervenou spektroskopii (NIRS) ke sledování mozkové regionální saturace kyslíkem ve frontálním kortexu. Má slabou prediktivní hodnotu neurologických příhod a neexistují žádná data, která by podporovala optimální práh oxymetrie. Navíc neexistuje žádná souvislost mezi spektroskopickými měřeními a zdvihem. Nejnovější zobrazovací modalitou pro monitorování je transkraniální dopplerovský ultrazvuk. Závisí na operátorovi a snímky jsou obvykle získávány prostřednictvím malého transtemporálního okna. Měří rychlost v kraniálních tepnách, jako jsou střední cerebrální tepny, a stále musí být ověřena většími studiemi. Omezení v těchto monitorovacích modalitách by často mohla zpochybnit přiměřenost ochrany mozku.

Mozek je velmi citlivý orgán na hypoxémii a smíšená venózní saturace kyslíkem může být použita k odhadu dodávky a využití kyslíku v těle měřením krve vracející se do pravé části srdce. Smíšená venózní saturace je ovlivněna mnoha faktory, jako je srdeční výdej, dýchání a okysličení a tkáňový metabolismus v perioperačním období. Intraoperačně by mohl sloužit jako specifičtější marker globální dodávky kyslíku během kardiopulmonálního bypassu, protože průtok pumpou a rychlost metabolismu jsou poměrně konstantní.

Alternativně mohou být monitorovány určité proteiny, jako je protein S100B, neuron-specifická enoláza a gliální fibrilární protein (GFAP). Po poškození mozku se uvolňují do mozkomíšního moku (CSF) a krve. Jejich koncentrace korelují s rozsahem poškození mozku a předpovídají nepříznivé klinické výsledky. S100B a neuron-specifická enoláza však nemohou přesně diagnostikovat mrtvici ani po 6 hodinách od nástupu klinických příznaků. Navíc jejich výsledky měření mohou trvat minimálně 2 hodiny a také spolehlivost měření klesá s použitím kardiopulmonálního bypassu. Jejich použitelnost v hyperakutních podmínkách aortální chirurgie je proto velmi omezená.

Na druhé straně GFAP a ubikvitinová karboxy-terminální hydroláza L1 (UCH-L1) byly popsány jako vznikající biomarkery pro cerebrální poškození v akutním stavu. Konvenční měření GFAP pomocí testů ELISA nemůže spolehlivě detekovat nízké hladiny GFAP, zejména v krvi. Od zavedení přenosného bodového zařízení pro měření hladin GFAP a UCH-L1 v krvi však bylo možné tyto hodnoty měřit již za 10–15 minut. To otevřelo cestu k dalšímu zkoumání role GFAP jako biomarkeru pro časnou identifikaci mozkové ischémie při operaci aortálního oblouku.

Nedávné studie hodnotily úlohu metabolických biomarkerů; glukóza, pyruvát, laktát, glutamát a glycerol v kardiochirurgii za použití metody mikrodialýzy. I když je konvenční analýza biomarkerů obtížná v téměř reálném čase, je proveditelná pomocí metody mikrodialýzy. Je ověřen a klinicky používán již více než 30 let. Mikrodialyzační systém se skládá z malého katétru se semipermeabilní membránou umístěnou v intersticiálním prostoru a fyziologický roztok soli je neustále perfundován v katétru, což umožňuje některým rozpuštěným látkám difundovat z intersticiálního prostoru do mikrodialyzačního katetru podél koncentračního gradientu. Dialyzát pak může být analyzován na koncentrace biomarkerů.

Výběr biomarkerů (glukóza, pyruvát, laktát, glutamát a glycerol) je do značné míry závislý na komerčně dostupné analytické kapacitě mikrodialyzační metody a předchozích studiích biomarkerů v kardiochirurgii. Glukóza je jediným palivem mozku. Rozkládá se v glykolytické dráze za vzniku pyruvátu, který se pak využívá v mitochondriích oxidativním metabolismem prostřednictvím cyklu trikarboxylových kyselin. V nepřítomnosti kyslíku se pyruvát přeměňuje na laktát reakcí laktátdehydrogenázy pro anaerobní glykolýzu. Zvýšení poměru laktátu k pyruvátu se ukazuje jako velmi citlivý biomarker pro hrozící poškození mozku. Glutamát, který působí jako primární excitační neurotransmiter v mozku, se uvolňuje v nadměrném množství po traumatu, různých mozkových patologiích a ischemických příhodách, jako je mrtvice, což vede k excitotoxickému poškození a smrti nervových buněk. Je známo, že glycerol je také citlivým markerem degradace fosfolipidové buněčné membrány po poškození ischemických buněk. Detekce biomarkerů metodou mikrodialýzy v blízkém reálném čase je slibnou cestou k vývoji lepšího mozkového monitorovacího systému během operace aorty k prevenci neurologických komplikací.