A cirurgia cardíaca juntamente com a circulação extracorpórea desde o século XX foi umas das maiores conquistas na área da saúde, pois trouxe um grande avanço na medicina, diminuindo significativamente o número de óbitos e trazendo a possibilidade para novas curas em doenças cardíacas.

Em 1953, John H. Gibbon realizou a primeira cirurgia cardíaca com sucesso utilizando a técnica de circulação extracorpórea (CEC). Esse procedimento tem por finalidade assumir a função temporária do coração e pulmão quando o paciente passa por um processo cirúrgico cardíaco. Assim, um conjunto de máquinas, aparelhos e circuitos mantém a circulação do sangue ativo, enquanto esses órgãos ficam excluídos da circulação.

De acordo com Lima (1997), nem todos os pacientes submetidos à cirurgia cardíaca utilizam a técnica da circulação extracorpórea, pois embora seja um método que melhorou bastante nos resultados, sabe-se que certos inconvenientes ainda existem, como: reação inflamatória, hemodiluição, acidente vascular encefálica, morbidade diversa, além do aumento dos custos. Portanto, quando possível, utilizam-se outras técnicas sem o auxílio da CEC para menor agressão ao paciente.

Com o surgimento da CEC, apareceram novos estudos ligados a uma fisiologia diferenciada. Entretanto, estes conhecimentos beneficiaram não só as cirurgias cardiovasculares, mas também todas as especialidades, obtendo conceitos para os cuidados dos pacientes durante a realização cirúrgica e incluindo o subsequente período pós-operatório.

Durante a CEC, as funções de bombeamento do coração são desempenhadas por uma bomba mecânica e as funções dos pulmões são substituídas por um aparelho capaz de realizar as trocas gasosas com o sangue.

Neste contexto, para entendimento das complicações sistêmicas relacionadas a este procedimento faz-se necessário à compreensão básica sobre o circuito do sangue durante a circulação extracorpórea.

Assim, na CEC, o sangue venoso é desviado do coração e dos pulmões ao chegar ao átrio direito do paciente, através de cânulas colocadas nas veias cavas superior e inferior. Por uma linha comum, o sangue venoso é levado ao oxigenador, reservatório feito de membranas semipermeáveis para separação do sangue e oxigênio para a realização das trocas gasosas.

Do oxigenador, o sangue é bombeado para um ponto do sistema arterial do paciente, geralmente a aorta ascendente, onde é distribuído a todos os órgãos, cedendo oxigênio aos tecidos para a realização dos processos vitais, e recolhendo o dióxido de carbono neles produzido. Após circular pelo sistema capilar dos tecidos, o sangue volta ao sistema das veias cavas superior e inferior, onde será  continuamente reconduzido à máquina de CEC até o fim da cirurgia.

Para a realização de cirurgias cardíacas com CEC alguns procedimentos foram adotados ao longo da história para obtenção de melhores, como a hipotermia, o uso de soluções cardioplégicas e a hemodiluição.

A hipotermia foi associada à circulação extracorpórea com o objetivo de reduzir as necessidades metabólicas dos pacientes e, portanto, o seu consumo de oxigênio, oferecendo proteção adicional ao organismo, especialmente os órgãos vitais, evitando lesões por anóxia. Atualmente, é empregada a hipotermia central que é induzida pelo resfriamento do sangue com água gelada no permutador térmico do oxigenador, assim através da circulação do sangue frio nos órgãos ocorre o resfriamento dos mesmos. A reversão da hipotermia, ou seja, o reaquecimento do paciente se obtém circulando água morna no permutador de calor.

As soluções cardioplégicas, ricas em potássio, são usadas para impedir lesões do miocárdio, levando à parada quase instantânea do coração, sem consumo de energia. Alia-se, portanto, para proteção do miocárdio o uso criterioso de soluções cardioplégicas e a hipotermia, para que, após o processo cirúrgico, ocorra à volta ao estado normal da homeostase metabólica.

Antes do início da CEC, para preencher o reservatório do oxigenador e os demais componentes do circuito, processo conhecido como desareação, usam-se soluções não celulares, de solutos cristalóides ou colóides (chamado de perfusato ou prime), dessa forma, ocorre uma diluição do sangue. Estudos mostraram que esta hemodiluição melhora a oxigenação obtida durante a perfusão, reduzindo a quantidade total de sangue necessária a cada paciente, durante e após a operação, preservando um maior número de plaquetas, além de reduzir as perdas sanguíneas pós-operatórias.

Desde o início do século XVII a história da cirurgia cardíaca está relacionada com as descobertas da fisiologia da circulação sanguínea e sua importância para a manutenção do organismo humano e o funcionamento de seus diversos órgãos. Considerando a união das funções do coração e da circulação sanguínea, podemos dizer que a CEC é um artifício de suporte cirúrgico, que com a ajuda de aparelhos e máquinas podem substituir as funções do coração e dos pulmões quando um paciente se submete à uma cirurgia cardíaca. A primeira cirurgia cardíaca com CEC com sucesso foi realizada em 6 de maio de 1953, no Jefferson Hospital (Filadélfia), pelo Drº John Gibbon e sua esposa Mary H. Gibbon.

O termo “Perfusão” é derivado do latim perfusione, que significa a passagem de substância através de um órgão. O processo de retirada e de devolução do sangue do paciente através de um tubo ou órgão artificial é denominado CEC (circulação extracorpórea), também conhecido popularmente como perfusão. O advento da CEC confunde-se um pouco com a evolução da cirurgia cardíaca, portanto, faz-se necessário relatarmos essa relação histórica. Entre todas as categorias de cirurgia que conhecemos até hoje, a cirurgia cardíaca destaca-se por ser uma das áreas mais exploradas e com maior evolução neste último século.

Nesta área os cirurgiões têm percorrido caminhos incógnitos. O que antes era pedra bruta foi lapidado pela ciência e pela pesquisa, e hoje já sabemos a preciosidade que há na possibilidade de cura e de correção para defeitos no coração jamais imaginados na primeira metade do século passado. 4 3 O primeiro relato de intervenção cirúrgica é atribuído a Ludwing Rehn, em setembro de 1896, por suturar um ferimento cardíaco com sucesso. Porém, acredita-se que o início da cirurgia cardíaca ocorreu bem antes, por volta de 1810, onde há relatos de drenagens cirúrgicas do pericárdio na Espanha, por Francisco Romero e na França, por Jean Larrey.

Segundo PRATES P. R., no ano de 1896, Stephen Paget relata em seu livro intitulado Surgeryofthe Chest, que a cirurgia do coração provavelmente tenha atingido seus limites, logo que nenhum método novo e nenhuma descoberta poderiam ultrapassar as barreiras externas do coração. Entretanto, observamos que no próximo século, por volta dos anos 30 e 40 surgiriam muitas equipes de cirurgiões interessados em tratar ferimentos, defeitos vasculares e intracardíacos e que se empenhavam para desenvolver uma máquina coração-pulmão. Em 1937, Graybiel, Streider e Boyer realizaram a ligadura do canal arterial em um paciente de 22 anos com endocardite bacteriana, no entanto o paciente faleceu dias após.

Em 1939, Robert E. Gross e John P. Hubbard realizaram o mesmo procedimento em uma menina de 7 anos, usando um único fio de seda n° 8. Com sucesso, este caso é considerado como o marco inicial da cirurgia cardíaca moderna. Em abril de 1951 o Drº Clarence Dennis desenvolveu um equipamento cirúrgico usado para fechar um defeito do septo interatrial em um paciente de 6 anos. O paciente faleceu logo após o procedimento. Mas foi em 1953, no dia 6 de maio que o Drº John Gibbon e sua esposa Mary Gibbon ficaram conhecidos mundialmente como os primeiros a realizarem uma cirurgia cardíaca com sucesso utilizando-se da máquina de circulação extracorpórea. A cirurgia foi realizada no Hospital General Massachusetts em uma paciente de 18 anos chamada Cecília Bavolek, portadora de um defeito do septo interatrial. Gibbon já estava envolvido com pesquisas sobre oxigenadores desde 1937, e apesar de deixar sua marca como pioneiro nos procedimentos com CEC, logo após o sucesso realizou mais cinco cirurgias semelhantes, porém sem sucesso e com isso abandonou a profissão.

1812. Le Gallois sugere a possibilidade da perfusão extracorpórea. Ele postula que ´´se fosse possível substituir o coração por uma forma artificial de bombeamento do sangue, não seria difícil manter vivo, por um tempo indeterminado, qualquer parte do organismo“.

1848-1858. Broen-Sequad obteve sangue ´´oxigenado“ pela agitação de sangue com o ar, que serve de base na construção de oxigenadores artificiais.

1882. Von Schroeder constrói o primeiro oxigenador de bolhas.

1884. Von Frey e Grinber construíram o primeiro oxigenador de película.

1916-1918. McLean, Hawell e Holt descobriram a ação da heparina. 6 1934. De Bakey desenvolve a bomba de roletes para transfusão direta.

1937. Gibbon comunica a perfusão extracorpórea bem sucedida em animais de experimentação.

1951. Dogliotti e Constantini utilizam pela primeira vez um oxigenador em um paciente, visando remover um tumor mediastinal. Dennis e associados realizam a primeira perfusão extracorpórea para reparo de uma comunicação interatrial, sem sucesso.

1952. John Lewis faz correção de comunicação interatrial com hiportemia moderada e oclusão das cavas. Primeira cirurgia a céu aberto com sucesso.

1953. Gibbon realizou com sucesso a correção de comunicação interatrial utilizando a perfusão extracorpórea.

1955. Lillehey e colaboradores utilizam circulação cruzada em 8 pacientes, com 2 óbitos. De Wall desenvolve o oxigenador de bolhas com reservatório helicoidal.

1956. Oxigenadores de bolha, disco e membrana começam a ser utilizados com sucesso. 1962. Cooley e Beall propuseram o uso de oxigenadores descartáveis.

1966. Magalhães e Jatene desenvolvem oxigenador de bolha a partir do modelo proposto por De Wall. 1973. Moraes desenvolve oxigenador de bolha descartável.

1979. Oxigenadores de membrana descartáveis são utilizados em cirurgias cardíacas.

1980. Bombas centrífugas ficam disponíveis para a circulação extracorpórea.

A partir daí, iniciou a temporada dos equipamentos para a CEC, onde expandiuse a tecnologia para outros países. Outros grandes nomes nacionais também foram importantes na criação dos equipamentos da máquina de CEC, como: Marcos Cunha, Hélio Pereira Magalhães, Otoni Moreira Gomes e Domingo Marcolino Braile. O que consolidou a era dos descartáveis no Brasil foi o oxigenador de Jatene-Macchi, por Adib Jatene, e o oxigenador Gomes-Flumen, por Otoni Moreira Gomes.

 

COMPONENTES DA CEC

A CEC é constituída por circuitos e cânulas que fazem interligação entre o oxigenador, o reservatório venoso, a bomba e o paciente, e dispositivos especiais.

CIRCUITO E CÂNULAS

O circuito é composto por cânulas, tubos, filtros e conectores. Existem diferentes tipos e modelos de cânulas, únicas ou duplas, e são colocadas através do átrio direito em direção as veias cavas, para oferecer melhor drenagem venosa e ajustar ao débito da perfusão. A cânula única denominada também 9 como cavo-atrial, e é utilizada para drenagens mais simples, rápida e menos traumática. A cânula bicaval é utilizada para cirurgias mais complexas. O calibre dos tubos é ajustado para oferecer menor resistência ao fluxo sanguíneo. O circuito deve conter menor numero possível de conexões para evitar focos de turbilhonamento e redução no trauma celular e hemólise. As características dos tubos são: transparência, flexibilidade, biocompatibilidade com sangue, resistência ao colapso ruptura e esterilização térmica. O filtro arterial é um dispositivo utilizado para reter microbolhas, desta forma evitando uma microembolização no paciente. O reservatório recebe todo sangue da drenagem venosa. Em seu interior possui um filtro de absorção de taxa de hemólise e acúmulos de plaquetas e a formação de microêmbolos.

OXIGENADORES

Os oxigenadores são aparelhos que substituem a função cardiopulmonar e permitem acesso ao interior do coração. A oxigenação é a remoção de dióxido de carbono para infusão contínua do sistema arterial de um paciente. Tipos de oxigenadores: Oxigenadores de películas: foram usados nos primeiros tempos da circulação extracorpórea. Os principais tipos são: oxigenador de tela, oxigenador de cilindros e oxigenadores de disco. Oxigenadores de tela: foi o primeiro a ser utilizado com sucesso por Gibbon. Oxigenadores de cilindros: em 1949, Karlson utilizou a primeira vez sem sucesso. Em 1952, Kunlin aperfeiçoou o oxigenador para aumentar o contato da troca gasosa. Em 1957, Crafoord, Norberg e Senning contribuíram um oxigenador de cilindro com seis cilindros. Porém, esses oxigenadores não foram utilizados com muita freqüência. Oxigenadores de disco: foi construído por Coube a Bjork em 1948. Em 1956 foi proposto por Kay e Cross a construção do oxigenador de disco giratório mais eficiente. No mesmo ano, Hugo Felipozzi utilizou a bomba coração-pulmão equipada com oxigenador de discos modelo Kay-Cross. Em 1957, Kay modificou o oxigenador. Em 1958, Felipozzi e colaboradores construíram a nova versão de oxigenadores de discos. Oxigenadores de bolhas: em 1950 e 1952, Clark construiu o primeiro oxigenador de bolha. Em 1956, De Wall descreveu o oxigenador helicoidal, que foi eficiente para o crscimento da cirurgia cardíaca. Em 1958, Domingos Junqueira de Moraes utilizou um oxigenador de bolhas modelo De Wall-Lillehei.Em 1959, uma máquina de CEC foi equipada com oxigenador de bolhas modelo Lillehei-De Wall-Zuhdi. Em 1960, Jasbik e Jatene construíram oxigenadores de bolhas reutilizáveis. Em 1968, Paulo Rodrigues da Silva, construiu um oxigenador de bolhas reutilizável com o permutador de calor em espiral. Oxigenadores de bolhas concêntricos: é uma adaptação de diversos componentes, tornando mais fáceis de montar e usar, construído por Cooley. Oxigenação de membrana: construído por Kolff em 1955.

PERMUTADORES DE CALOR

Os permutadores de calor têm a função de remover e ceder o calor ao sangue, e foram criados nos primeiros anos da circulação extracorpórea. Coube e Gollan, em 1952, insere um espiral de prata no interior do oxigenador de bolhas com a finalidade de induzir a hipotermia e depois promover o reaquecimento. Em 1954 Ross, criou um espiral duplo. Em 1960 Zuhdi criou o permutador helicoidal De Wall, utilizando o principio de Ross, dando a CEC a hipotermia com baixo fluxo de sangue arterial, nessa mesma época Urschell descreveu um permutador térmico.

BOMBAS DE PROPULSÃO

Há três tipos de bombas de propulsão utilizadas: a bomba rolete é de grande importância na CEC e é a mais usada, devido a facilidade, manutenção e o custo. Infelizmente não é a melhor, pois, apresenta resultados desanimadores em paciente com quadro de baixo debito cardíaco, a bomba centrifuga demonstra vantagens superiores á bomba rolete e oferece suporte circulatório melhor, com uma menor taxa de hemólise. Essas bombas não são válvulas e existem dois modelos fundamentais de bombas centrífugas: com e sem haletes; tem um formato cônico e utiliza força centrifuga para impulsionar o sangue através de um orifício de saída na base.

DISPOSITIVOS ESPECIAIS E SUAS FUNÇÕES

Outros dispositivos são acrescentados, a fim de melhorar a circulação extracorpórea: reservatório de cardioplegia, filtro de cardioplegia, hemoconcentrador e monitores de linha. Para utilização desses dispositivos especiais depende do tipo de cirurgia, do tipo de proteção miocárdica a ser utilizado ou da gravidade do paciente. O reservatório de cardioplegia armazena o esfriamento ou aquecimento da solução cardioplégica, que será utilizado para proteção miocárdica. E seu respectivo filtro tem a função de reter partículas em suspensão indesejável. O hemoconcentrador é usado para remover o excesso de água pelo método da ultrafiltração. Permite também o reaproveitamento do sangue residual do circuito. A monitorização contínua de linha permite obter informações dos parâmetros eletrolíticos e gasométricos.

MONITORIZAÇÃO DURANTE A PERFUSÃO

A monitorização é realizada através da hemodinâmica, que permite o controle da pressão arterial média, do fluxo de gás, que controla a troca gasosa, da temperatura, que controla as temperaturas do sangue arterial, da água do permutador e da cardioplegia, e da anticoagulação, que é controlada pela heparina e pela protamina.

 Instrumentadoras de Plantão

 

Referências Bibliográficas:

1. ALTERAÇÕES SISTÊMICAS ASSOCIADAS À CIRCULAÇÃO EXTRACORPÓREA (CEC)

Graziela Silveira Araújo Alves¹, Jeffchandler Belém de Oliveira²

1 Aluna de Pós Graduação em Circulação Extracorpórea e Órgãos Artificiais

2 Professor do Curso em Circulação Extracorpórea e Órgãos Artificiais

2. HISTÓRIA E DESENVOLVIMENTO DA CIRCULAÇÃO EXTRACORPÓREA NA CIRURGIA CARDÍACA – Gabriela Bragança Amarantea.; Jacqueline Ferreira Trindade de Souzaa.; Luana Marques de Carvalhoa.; Walter Montagna Filhoa.; Complexo Educacional Faculdades Metropolitanas Unidas. Núcleo de Ciências Biológicas e da Saúde – Curso de Biomedicina