Risk of development of neurological complications in prosthetic repair of the aortic ascending portion and arch

Angiol Sosud Khir. 2017;23(1):124-135.
[Article in English, Russian]

Abstract

The study comprised a total of 68 patients (presenting) with chronic dissection of the aortic ascending portion and arch, undergoing surgery and subjected to measuring at various stages of the operation the level of cerebral oxygenation (rSO2) of the right and left hemispheres by means of bilateral transcranial spectroscopy. The aim of the study was to examine the risk for the development of neurological complications in patients with chronic dissection of the aortic ascending portion and arch in various methods of cerebral protection during aortic prosthetic reconstruction. Group One consisted of thirty-one 40-to-61-year-old (mean age 51 years) patients who during circulatory arrest (CA) were as cerebral protection subjected to antegrade cerebral perfusion (ACP) on the background of moderate hypothermia (23-24°C). Group Two included thirty-seven 40-to-58-year-old (mean age 48 years) patients who during CA were subjected to cerebral protection consisting in craniocerebral hypothermia on the background of total deep hypothermia (18°C). Prior to surgery and in the immediate period thereafter, all patients underwent clinical and instrumental examination of the neurological status. During CA while aortic arch repair in Group One patients at the expense of maintaining cerebral perfusion a decrease in rSO2 registered in the right and left hemispheres amounted to only 11.8 and 8.7%, respectively, compared with the baseline values. In Group Two patients during CA a decrease in rSO2 along the right and left hemispheres amounted to 29.6 and 30.9% compared with the initial values, which was statistically significantly more than in Group One (p=0.002 and p=0.003). Thus, in Group Two patients during CA cerebral hypoperfusion resulted in a considerable decrease in oxygen supply of the brain, in spite of systemic deep hypothermia and craniocerebral hypothermia, promoting reduction of cerebral metabolism. Using ACP during CA in Group One patients maintained the oxygen status of the brain at an optimal level. In Group One patients, in the early postoperative period neurological complications were registered in 12.9% of cases. In Group Two, neurological complications were noted in 35.1% of cases. The univariate logistic regression analysis demonstrated that the risk for the development of any neurological complications depended on the degree of a decrease in rSO2 during CA while prosthetic repair of the aortic arch relative to the previous values - OR 1.25; 95% CI 1.11-1.65; p=0.02. Hence, deep hypothermia and craniocerebral hypothermia used as cerebral protection during CA turned out to be less effective compared with ACP, because despite reduction of metabolic requirements of the brain, cerebral hypoperfusion substantially of neurological status impairments in the early postoperative period.

У 68 больных с хроническим расслоением восходящего отдела и дуги аорты на различных этапах операции исследовался уровень церебральной оксигенации (rSO2, %) правого и левого полушарий методом билатеральной транскраниальной спектроскопии. Цель исследования: изучить риск развития неврологических осложнений у пациентов с хроническим расслоением восходящего отдела и дуги аорты при различных методах церебральной защиты во время протезирования аорты. Первую группу составили 31 больной возрастом 51 (40–61) год, которым во время остановки кровообращения (ОК) в качестве церебральной защиты применялась антеградная перфузия головного мозга (АПГМ) на фоне умеренной гипотермии (23–24°C). Вторую группу составили 37 больных возрастом 48 (40–58) лет, у которых во время ОК церебральная защита осуществлялась в виде краниоцеребральной гипотермии на фоне общей глубокой гипотермии (18°C). До операции и в ближайшие сроки после оперативного лечения всем пациентам было проведено клинико-инструментальное исследование неврологического статуса. Во время ОК при протезировании дуги аорты в 1 группе больных за счет поддержания церебральной перфузии снижение rSO2 по правому и левому полушариям регистрировалось только на 11,8 и 8,7% по сравнению с исходными показателями. Во 2 группе больных во время ОК снижение показателей rSO2 по правому и левому полушариям достигало 29,6 и 30,9% относительно исходных значений, что статистически значимо больше, чем в 1 группе (p=0,002) и (p=0,003). То есть, во 2 группе больных во время ОК церебральная гипоперфузия приводит к значительному снижению кислородного обеспечения головного мозга (ГМ), несмотря на системную глубокую гипотермию и краниоцеребральную гипотермию, способствующие снижению метаболизма ГМ. Применение во время ОК АПГМ в 1 группе больных поддерживает кислородный статус ГМ на оптимальном уровне. В 1-ой группе больных в раннем послеоперационном периоде неврологические осложнения регистрировались в 12,9% случаев. Во 2 группе неврологические осложнения отмечались в 35,1% случаев. Одномерный логистический регрессионный анализ показал, что риск развития любых неврологических осложнений зависит от степени снижения rSO2 при ОК во время протезирования дуги аорты по отношению к предыдущим значениям – ОШ 1,25; 95% ДИ 1,11–1,65; p=0,02. Таким образом, применение в качестве церебральной защиты при ОК глубокой гипотермии и краниоцеребральной гипотермии менее эффективно в сравнении с АПГМ, так как несмотря на снижение метаболических потребностей ГМ церебральная гипоперфузия значительно увеличивает шансы развития нарушений неврологического статуса в ранний послеоперационный период.

MeSH terms

  • Aged
  • Aorta / pathology
  • Aorta / surgery
  • Aorta, Thoracic / pathology
  • Aorta, Thoracic / surgery
  • Aortic Aneurysm / diagnosis
  • Aortic Aneurysm / surgery*
  • Aortic Dissection / diagnosis
  • Aortic Dissection / surgery*
  • Blood Vessel Prosthesis Implantation* / adverse effects
  • Blood Vessel Prosthesis Implantation* / methods
  • Cerebrovascular Circulation / physiology
  • Female
  • Humans
  • Hypothermia, Induced / methods*
  • Male
  • Middle Aged
  • Nervous System Diseases* / diagnosis
  • Nervous System Diseases* / etiology
  • Nervous System Diseases* / metabolism
  • Nervous System Diseases* / prevention & control
  • Outcome and Process Assessment, Health Care
  • Oxygen Consumption
  • Postoperative Complications* / diagnosis
  • Postoperative Complications* / metabolism
  • Postoperative Complications* / prevention & control