Open Access

Zhi Zheng

• Objective: Neurologic injury is one of the most damaging complications for cardiac surgery. How to decrease neurologic impairment by improving perioperative monitoring remains a challenge for both cardiac surgeons and anesthetists. For this reason, transcranial doppler (TCD) has been widely used in cerebral monitoring during cardiac surgery. In this study, two experiments of clinical application of TCD for detection of cerebral emboli during cardiac surgery were to be done. One was “Solid and gaseous cerebral emboli during valvular surgery are significantly reduced with axillary artery cannulation”. The other was “Do intraoperative cerebral embolic signals differ between valvular surgery (VS) and CABG”. Methods: In experiment one, 20 valve and combined procedures with aortic cannulation (AoC group) were compared to 18 procedures with axillary cannulation (AxC group) in a prospective non-randomized study. In experiment two, 18 VS patients and 18 CABG patients were matched by extracorporeal circulation (ECC) time retrospectively. Intraoperative monitoring of both middle cerebral arteries was performed with TCD discriminating between solid and gaseous embolic signals (ES). Results: In experiment one, the AxC group had less solid ES than the AoC group (38±22 vs 55±25, P<0.05), but no significant difference was found in gaseous (501±271 vs 538±333, P>0.05) and total (539 ± 279 vs 593 ± 350, P>0.05) ES. The AxC group had less solid ES during arterial cannulation (2.1±1.5 vs 6.6±3.6, P<0.05) and during aortic cross-clamp time (4.4 ±3.1 vs 10.2 ± 5.1, P<0.05) than the AoC group. During ECC, gaseous ES was not significantly different between groups (398±210 vs 448±291, P>0.05). However, AxC showed less gaseous ES (85±68 vs 187±148, P<0.05) and less gaseous ES per minute (1.8±1.5 vs 4.5±3.2, P<0.05) during weaning off extracorporeal circulation than the AoC group. No significant difference in gaseous ES (313±163 vs 261±189, P>0.05) and gaseous ES per minute (3.1±2.2 vs 2.8±2.2, P>0.05) was found between groups from bypass start to aortic declamping. No neurologic complications occurred. In experiment two, no significant difference was found in solid (38±20 vs 40±26, P>0.05) or gaseous (457±263 vs 412±157, P>0.05) ES between the VS and CABG group during the whole recording time. During ECC, solid ES (20±10 vs 24±19, P>0.05) and gaseous ES (368±230 vs 317±157, P>0.05) were comparable between groups. Specifically, during weaning off ECC, the VS group had more gaseous ES/min (5.6±3.6 vs 3.1±1.2, P<0.05) than the CABG group. But this difference in gaseous ES/min was not significant during the period from bypass start to aortic declamping (2.5±1.8 vs 3.0±1.8, P>0.05). Conclusion: Cerebral embolization does occur during cardiac surgery. Through these two experiments, we demonstrated the feasibility and importance of clinical application of transcranial doppler for detection of cerebral emboli during cardiac surgery. Due to the diversity in clinical application of TCD, it is impossible to compare the number of ES between different research centers. More unified standards should be drawn in order to make wider clinical application possible. Up till now, no robust evidence shows the correlation between intraoperative ES and postoperative neurological impairment. The research on intraoperative ES and postoperative neurological impairment should rely on a complete concept.
• Einleitung: Neurologische Schäden gehören zu den schwerwiegendsten Komplikationen bei herzchirurgischen Eingriffen. Wie diese neurologischen Schäden durch das perioperative Management verringert werden können, stellt eine Herausforderung sowohl für Herzchirurgen als auch für Anästhesisten dar. Aus diesem Grund wird der transkranielle Doppler (TCD) in vielen Fällen zum zerebralen Monitoring während eines herzchirurgischen Eingriffes angewendet. In dieser Studie wurden zwei klinische Anwendungen des TCD zum Nachweis zerebraler Embolien während herzchirurgischer Eingriffe untersucht. Eine Untersuchung war “Solide und gasförmige zerebrale Embolien während Klappeneingrifffen werden signifikant durch die axilläre Kanülierung reduziert”, die andere “Gibt es einen Unterschied bezüglich des Signals der zerebralen Embolie bei Klappeneingriffen (VS) und ACVB?”. Methodik: In der ersten Untersuchung wurden 20 Klappen- und Kombinationseingriffe mit aortaler Kanülierung (AoC Gruppe) mit 18 Eingriffen mit axillärer Kanülierung (AxC Gruppe) in einer prospektiven nicht-randomisierten Studie verglichen. In der zweiten Untersuchung wurden die Patienten von18 Klappeneingriffen und die Patienten von 18 ACVB-Eingriffen in Hinblick auf Dauer der extrakorporalen Zirkulation (ECC) retrospektiv gematcht. Intraoperativ wurden die Arterie cerebri media beidseits durch den TCD untersucht, der zwischen soliden und gasförmigen embolischen Signalen (ES) unterscheiden kann. Ergebnisse: In der ersten Untersuchung hatte die AxC Gruppe weniger solide ES als die AoC Gruppe (38±22 vs. 55±25, P<0.05), es wurde aber kein signifikanter Unterschied zwischen den gasförmigen (501±271 vs 538±333, P>0.05) und absoluten (539 ± 279 vs 593 ± 350, P>0.05) ES gefunden. Die AxC Gruppe hatte weniger solide ES in der Zeit der arteriellen Kanülierung (2.1±1.5 vs 6.6±3.6, P<0.05) und in der Aortenklemmzeit (4.4 ±3.1 vs 10.2 ± 5.1, P<0.05) als die AoC Gruppe. Während der ECC zeigte sich kein signifikanter Unterschied bezüglich gasförmiger ES in beiden Gruppen (398±210 vs 448±291, P>0.05). Jedoch zeigte die AxC Gruppe weniger gasförmige ES (85±68 vs 187±148, P<0.05) und weniger gasförmige ES pro Minute (1.8±1.5 vs 4.5±3.2, P<0.05) während des Weanings von der Herz-Lungen-Maschine als die AoC Gruppe. Zwischen gasförmigen ES (313±163 vs 261±189, P>0.05) und gasförmigen ES pro Minute (3.1±2.2 vs 2.8±2.2, P>0.05) zeigte sich kein Unterschied zwischen den beiden Gruppen vom Beginn der ECC bis zum Öffnen der Aortenklemme. Neurologischen Komplikationen traten keine auf. In der zweiten Untersuchung zeigte sich kein signifikanter Unterschied zwischen soliden (38±20 vs 40±26, P>0.05) oder gasförmigen (457±263 vs 412±157, P>0.05) ES in der VS- oder ACVB-Gruppe während des gesamten untersuchten Zeitraumes. Während der ECC, das Auftreten solider ES (20±10 vs 24±19, P>0.05) und gasförmiger ES (368±230 vs 317±157, P>0.05) war in beiden Gruppen vergleichbar. Im Besonderen traten während des Weanings von der ECC bei der VS Gruppe mehr gasförmige ES/min (5.6±3.6 vs 3.1±1.2, P<0.05) als in der ACVB Gruppe auf. Dieser Unterschied der gasförmigen ES/min war nicht signifikant während des Zeitraumes vom Beginn des Bypasses bis zum Zeitpunkt des Öffnens der Aortenklemme (2.5±1.8 vs 3.0±1.8, P>0.05). Schlussfolgerung: Während eines herzchirurgischen Eingriffes können zerebrale Embolien entstehen. Durch diese beiden Untersuchungen wiesen wir die Möglichkeit und die Wichtigkeit der transkraniellen Doppleruntersuchung zum Nachweis zerebraler embolischer Ereignisse während herzchirurgischer Eingriffe nach. Durch die Vielfältigkeit der klinischen Anwendung des TCD erscheint es unmöglich die Anzahl der ES zwischen verschiedenen Forschungseinrichtungen zu vergleichen. Es sollten mehr vereinheitlichte Standards definiert werden um eine grössere klinische Anwendbarkeit zu ermöglichen. Bis jetzt gibt es keinen evidenten Nachweis einer Korrelation zwischen intraoperativen ES und postoperativen neurologischen Auffälligkeiten. Die Forschung in Hinblick auf intraoperative ES und postoperative neurologische Komplikationen sollte auf der Basis eines ganzheitlichen Konzeptes durchgeführt werden.