Kirurgi för transposition av stora artärer: Ett historiskt perspektiv | CDhistory

Det mänskliga hjärtat ansågs under större delen av vetenskapshistorien vara ”kirurgiskt oåtkomligt”. Hjärtkirurgins vetenskap och konst har gjort snabba framsteg under de senaste 65 åren. Operationen för transposition av stora artärer (TGA) symboliserar det sätt på vilket hjärtkirurgin har gjort framsteg. Den slutligen framgångsrika lösningen i form av den numera populära arteriella bytesoperationen (ASO) togs fram efter flera bidrag från flera kirurgiska stjärnskott och genier under mer än 25 år. I denna översikt spåras de olika milstolparna längs denna resa.

Den första morfologiska beskrivningen av TGA kan tillskrivas Baillie 1797, medan termen ”transposition av stora artärer” användes för första gången av Farre 1814. Även om termen ”transposition” användes felaktigt i litteraturen fram till 1970, löstes tvetydigheten av Van Praagh et al. 1971, som sade att det hänvisar till att aorta och lungartär (PA) är förskjutna över ventrikelseptum.

Den första krediten för kirurgisk behandling av TGA går till Alfred Blalock och hans dåvarande AT-läkare, Rollins Hanlon från Johns Hopkins. År 1948 beskrev de i en gemensam artikel kärnan i en framgångsrik kirurgisk ”behandling” av TGA genom att möjliggöra en effektiv blandning av de båda parallella cirkulationerna. Efter att ha analyserat 123 fall av TGA från olika källor drog de slutsatsen att förekomsten av en ventrikelseptumdefekt var gynnsam för överlevnad, följt av förekomsten av en förmaksseptumdefekt. En kombination av de två defekterna var den mest gynnsamma situationen. Beväpnade med denna information insåg de att ett kirurgiskt skapande av ett blandningsställe skulle förbättra livslängden för dessa patienter. Eftersom hjärt-lungmaskinen ännu inte hade tagits i kliniskt bruk var ett förfarande med stängt hjärta den enda möjliga lösningen. I samma artikel beskrev de vidare sina hundförsök som innebar att lungvenöst blod omdirigerades till den högra förmaksbilagan eller den övre vena cava med hjälp av speciella ocklusiva klämmor genom thorakotomi. Det visade sig att omledningen av det pulmonalvenösa blodet till SVC var bättre när det gäller genomsläpplighet och kunde utvärderas ytterligare som en möjlig behandlingsmetod för TGA. År 1950 rapporterade de för första gången om användningen av en kirurgiskt skapad förmaksseptumdefekt som behandling av TGA, kallad ”Blalock-Hanlon Septectomy” . Intressant nog hade Blalocks assistent Vivien Thomas, liksom Blalock-Taussig-shunten (BTS), kommit på idén och utfört den felfritt i djurmodeller i slutet av 1940-talet. Trots att det var ett palliativt ingrepp lade denna operation grunden för den kirurgiska behandlingen av TGA och har träffande beskrivits som ett kirurgiskt geni. I och med tillkomsten av ”ballongförmaksseptostomi (BAS) blev Blalock-Hanlon-septostomin så småningom överflödig.

En historisk genomgång av den kirurgiska behandlingen av TGA blir inte fullständig utan att erkänna den roll som BAS spelar och som för första gången beskrevs av Rashkind och Miller från Philadelphia 1966. Den största fördelen med BAS var att det inte krävdes någon operation och därför möjliggjorde den en effektiv palliation med relativt låg risk i en prekär patientgrupp. Senare införde Park et al. en modifiering genom att inkludera ett litet blad i kateterspetsen för att möjliggöra en effektiv septostomi i ett tjockt septum.

Edwards et al. (1964) noterade att förmaksseptomin resulterade i en övervägande höger-vänster-shunt än den önskade vänster-högershunten, och att det pulmonella blodflödet därmed ökade. Detta identifierades vara orsaken till dåliga resultat hos yngre patienter, även om relativt äldre patienter verkade klara sig bra. För att kringgå detta problem införde de en modifiering som innebar att de högra lungvenerna omdirigerades till höger förmak.

I september 1953 rapporterade Walton Lillehei och Richard Varco från University of Minnesota sina försök till kirurgisk korrigering av TGA. Hos de fyra första patienterna anastomoserade de de högra lungvenerna till höger förmak. Två av dessa fyra patienter överlevde. Hos de följande fyra patienterna dirigerade de dessutom även blodet från den nedre vena cava inferior till det vänstra förmaket. Tyvärr överlevde ingen av dessa patienter.

På 1950-talet var Thomas Baffes en nyfiken AT-läkare som utbildade sig under dr Willis Potts vid Children’s Memorial Hospital (nuvarande Lurie Children’s Hospital) i Chicago. Hans resonemang om att försöka göra en TGA-korrigering stod i skarp kontrast till det arteriella bytet; ”venous switch”. Den upplevda fördelen var att man undvek en kranskärlsöverföring. 1954-1955 kontaktade Baffes dr Potts som, efter inledande motvilja, inte bara stödde idén och utlovade medel utan också gav tekniska förslag. Med Baffes egna ord: ”När jag för första gången tog upp idén med dr Potts om att konstruera en partiell venös korrigering för transposition av de stora artärerna, rynkade han upp sin mustasch, som han brukade göra, och föll in i djupa tankar. Efter en stund sade han: ”Transposition utgör ungefär hälften av defekterna hos cyanotiska barn som kommer till detta sjukhus. Vi har inte kunnat göra mycket för någon av dem, förutom de speciella som har lungstenos med ventrikelseptumdefekter”. Han funderade lite längre; sedan tindrade hans ögon av spänning. ”Sätt igång! Jag ska skaffa de nödvändiga medlen. Så började jag många lyckliga år av undersökningar och upptäckter under ledning av en mästerkirurg.” Eftersom protestransplantat inte fanns tillgängliga i handeln bestämde de sig för att använda aortahomograft. Homografin användes för att förena den nedre hålvenen med vänster förmak och de högra lungvenerna anastomoserades till höger förmak. Efter att först ha experimenterat på hundar utfördes det första lyckade ingreppet den 6 maj 1955 och rapporterades 1956, överraskande nog av Baffes som ensam författare. År 1960 beskrevs 5-årsresultat för 117 sådana patienter med 29 % överlevnad. Ursprungligen hade dr Baffes planerat att utföra ett andra steg som skulle byta ut den övre vena cava med den vänstra lungvenen, men detta utfördes aldrig kliniskt. Baffes operation förblev behandlingsalternativet för spädbarn med transposition under de kommande 10 åren.

Idén om att försöka korrigera TGA på förmaksnivå med hjälp av en baffle kan tillskrivas Dr. Harold M Albert och kallas ofta för ”Albertprincipen”. Han föreslog att man skulle använda ”plastproteser” för baffeln, men använde perikard i sina hundförsök.

Albert försökte inte denna operation kliniskt. Men denna idé låg till grund för förmaksbytesoperationen; närmare bestämt Mustard-förfarandet. Alberts mentor och vägledare var ingen mindre än dr Willis Potts.

Creech et al. från New Orleans försökte 1956 utföra en förmaksomkoppling på en 9 månader gammal pojke med hjälp av en baffel av polyvinyl (Ivalon) och extrakorporeal cirkulation för att överföra blodflödet från lungvenerna till trikuspidalklaffen. En 100-procentig mättnad uppnåddes och ingreppet var en teknisk framgång. Tyvärr avled patienten 12 timmar senare. En obduktion utfördes som visade att protesen inte var blockerande. Döden tillskrevs andningssvikt på grund av bronkialobstruktion på grund av sekret och nedsatt ventilationsansträngning sekundärt till bilateral thorakotomi.

Den 20 mars 1957 försökte Alvin Merendino från University of Washington i Seattle göra ett förmaksbyte med hjälp av en förgjuten förmaksseptalprotes av Ivalon med hjälp av kardiopulmonär bypass hos två patienter. Den första patienten var en 6,5-årig flicka som dog på bordet på grund av svårstoppat kammarflimmer. Detta berodde möjligen på en lagad reva i vänster kammare (LV) som skapades under en ny sternotomi (patienten hade tidigare genomgått en öppen och stängd sternotomi). Den andra patienten var en sexårig flicka som dog några timmar efter operationen på grund av plötslig bradykardi och apné. Detta tillskrevs en liten missad ventrikelseptumdefekt. Protesen befanns vara perfekt anpassad.

År 1957 utförde Ake Senning , som hade utbildats av dr Clarence Crafoord, det första lyckade förmaksbytet med hjälp av förmaksflikar på Karolinska sjukhuset i Stockholm, Sverige. Den publicerades 1959, som ensam författare. I samma artikel beskrivs också misslyckade försök till en arteriell switch. Förfarandet misslyckades hos de två första patienterna. Det tredje fallet, en 9-årig pojke, överlevde. En hjärtkateterisering som gjordes 6 veckor efter detta ingrepp visade utmärkta resultat. Med samma teknik opererade Kirklin et al. 11 patienter på Mayo-kliniken och rapporterade fyra överlevande.

När han ombads kommentera användandet av ett artificiellt material till förmaksbaffeln, svarade William T Mustard skämtsamt: ”Använd perikardium! Den enda ursäkten för att använda Dacron är om du tappar perikardiet på golvet”. Den 16 maj 1963 opererade Mustard på sjukhuset för sjuka barn i Toronto en 18 månader gammal flicka som tidigare hade genomgått en Blalock-Hanlon-operation. Han reparerade den ventrikulära septumdefekten och utförde sedan en förmaksväxling med hjälp av en autolog perikardiell baffel. Operationen var konceptuellt baserad på Albert-principen, vilket Dr Mustard vederbörligen erkände. Patienten återhämtade sig obehindrat och var frisk fram till den sista rapporteringen 2001. I denna artikel uppgav Mustard följande: ”I mitt manuskript gav jag Dr Albert beröm för hans ursprungliga principer; det enda problemet med dessa förfaranden var att de inte fungerade”.

Senning-operationen uppfattades som ”även om den var genial, var den tekniskt ytterst svår hos spädbarn eller småbarn”. Den övergavs praktiskt taget och under det följande decenniet användes Mustardproceduren universellt av kirurger, inklusive dr Senning själv.

Men 1975 avslöjade Mustardproceduren dock sina brister, inklusive obstruktion av baffeln och bristande tillväxtpotential. Detta ledde till att Senning-förfarandet återuppstod och förblev en favorit under det följande decenniet.

Till trots att den arteriella bytet framgångsrikt lades till det kirurgiska arsenalen 1975, hade flera men till synes misslyckade försök redan gjorts av Mustard et al. 1952 med användning av aplunga som syrgasgivare, Bailey et al. 1952 och även Senning 1955. Den största svårigheten var koronaröverföringen.

Adib Dominos Jatene , en brasiliansk kirurg av libanesiskt ursprung, utförde för första gången framgångsrikt en verkligt anatomisk korrigering i form av en ASO 1975 vid Sao Paulos hjärtinstitut, Sao Paulo, Brasilien. De två första patienterna opererades med djup hypotermi och totalt cirkulationsstillestånd. Koronarknapparna avlägsnades och de öppningar som skapades stängdes med homolog dura mater. Efter avslutad kranskärlsöverföring till den nya platsen transekterades de stora kärlen, och den ventrikulära septumdefekten stängdes med ett Dacronplåster genom en höger ventrikulotomi . Den första patienten, en 11 dagar gammal kvinna, extuberades 6 timmar efter operationen, men avled den tredje postoperativa dagen på grund av njursvikt. Nekropsundersökningen visade en god anatomisk korrigering. Den andra patienten var en 40 dagar gammal man som kunde skrivas ut 3 veckor efter operationen. Jatene et al. betonade två tekniskt viktiga punkter – att man ska skära bort kranskärlsknapparna och transektera de stora kärlen bort från klaffarna. Tyvärr avled de följande fem patienterna inom några timmar efter operationen. Resultaten presenterades vid det 56:e årsmötet för American Association of Thoracic Surgery i Los Angeles i april 1976 och dess betydelse som en kirurgisk milstolpe erkändes omedelbart.

Det insågs snart att en tekniskt perfekt kranskärlsöverföring var det mest kritiska steget i en lyckad ASO. Som Jatene citerar ”att dela, kontraponera och sedan återanastomera de stora artärerna är inte ett kirurgiskt problem. Den största tekniska svårigheten med detta tillvägagångssätt har varit överföringen av kranskärlen” Därför var en detaljerad förståelse av de möjliga variationerna i kranskärlens ursprung och förlopp och dess kirurgiska hantering ett viktigt steg på vägen dit.

Yacoub och Radley-Smith från Harefield Hospital, Storbritannien, delade in den möjliga kranskärlsanatomin i fem typer (A-E) baserat på ursprung, förlopp och förgreningsmönster. De beskrev också metoden för kirurgisk överföring av varje typ 1978, vilket gav nyare insikter och populariserade operationen ytterligare.

Det mest allmänt accepterade systemet för klassificering av koronaranatomi vid TGA kallas Leidenkonventionen. Det föreslogs ursprungligen av Gittenberger-DeGroot et al. i samarbete med Quaegebeurs grupp baserad i Leiden, Nederländerna. I detta system numreras aortainsiderna utifrån perspektivet hos en imaginär person som tittar från aorta till PA. Detta har ytterligare förenklat förståelsen och genomförandet av ASO.

År 1981 beskrev Lecompte från Laennec-sjukhuset i Paris, Frankrike, en tekniskt viktig modifiering som innebär att de stora kärlen translokeras kirurgiskt, vilket gör att man undviker att använda proteskanaler. Detta kallas nu populärt för ”Lecompte-manöver”. Detta förenklade avsevärt metoden för rekonstruktion av högerkammarens utflödeskanal under ASO, och gav dessutom ett bättre anatomiskt läge för kranskärlen och den nyligen rekonstruerade aortaanastomosen. Detta var nästan en revolution och nästan alla kirurger runt om i världen utför rutinmässigt denna manöver under ASO.

1984 introducerade Castaneda och kollegor från barnsjukhuset i Boston begreppet neonatal arteriell switch genom att beskriva sina erfarenheter av 14 nyfödda barn. Detta betonade den neonatala LV:s förmåga att framgångsrikt hantera den systemiska cirkulationen. I dag är neonatal arteriell switch fortfarande den bästa behandlingen för TGA med anmärkningsvärt låg mortalitet.

Det insågs snart att arteriell switch inte gav acceptabla resultat efter den första levnadsmånaden. LV:s oförmåga att fungera vid ett systemiskt tryck efter regression av neonatal pulmonell hypertension identifierades som problemet. Sir Magdi Yacoub från Harefield Hospital i Storbritannien föreslog en tvåstegsreparation genom att först utföra PA-banding för att träna LV följt av en andra etapp av arteriell switch flera månader eller ett år senare. På så sätt uppstod begreppet ”vänster ventrikelträning”.

Konceptet med snabb tvåstegs arteriell switch för patienter med TGA med intakt septum som presenteras efter den neonatala perioden introducerades av Jonas och kollegor 1989. Konceptet baserades på studier om molekylärbiologi för hjärthypertrofi av den dåvarande kardiologichefen vid Boston Childrens’ Hospital, dr Bernardo Nadal-Ginard. Hans arbete visade att som svar på tryckbelastning skedde en förskjutning av isoformerna av den tunga myosinkedjan och att förändringarna var maximala 48 timmar efter tryckbelastningens början. I ett snabbt förfarande i två steg består det första steget av ett lungband för att ge efterbelastning med en modifierad BTS för att ge en förbelastning och förbättra den systemiska syremättnaden. Detta följs av ett korrigerande andra steg av arteriell switch 5-7 dagar senare.

Tillgången till mekaniskt cirkulatoriskt stöd gjorde det möjligt att flytta åldersgränserna för att utföra arteriell switch ytterligare. Det bevisades senare att LV behåller sin förmåga att stödja den systemiska cirkulationen långt efter neonatalperioden. Den tid det tar för LV att genomgå ”rekonditionering” är dock en funktion av åldern för operationen. Om denna period av tillfällig LV-dysfunktion tas om hand med hjälp av mekaniskt stöd som extrakorporeal membranoxygenering (ECMO) kan åldersgränsen skjutas upp till så mycket som sex månader. ECMO-understödd metod har dessutom fördelar i form av en enda operation, normoxemi, progressiv förbättring av LV-prestanda oberoende av efterbelastningen och snabbare rekonditioneringsperiod jämfört med den PA-band-BTS-baserade tvåstegsmetoden. Den ECMO-baserade fördröjda arteriella switchen har rapporterats framgångsrikt hos patienter så gamla som 9 år.

Ett annat tillvägagångssätt för det regredierade LV:t innefattar en förmaksomvandling med PA-band i samma sammanträde för att träna upp LV:t. Detta följs senare av nedtagning och en korrigerande arteriell switch. Detta tillvägagångssätt är inte helt nytt och har prövats tidigare experimentellt. Det verkar dock vara ett attraktivt alternativ i situationer som regredierat LV och bristande tillgång till ECMO och behöver utvärderas ytterligare.

Kirurgiska behandlingar av varianter av TGA med obstruktion av vänster ventrikulära utflödesvägar har utvecklats parallellt. Giancarlo Rastelli från Mayo-kliniken beskrev Rastelli-förfarandet som innebär användning av en kanal för rekonstruktion av lungans utflödeskanal. Bristande tillväxt av kanalen uppfattades som en stor brist, vilket gav upphov till REV-förfarandet (reéparation a la larat ventriculaire) för att rekonstruera lungutflödeskanalen utan att använda en proteskanal som ett alternativ till Rastelli-reparationen 1980. Två år senare beskrev dr Hisashi Nikaidoh från Children’s Medical Center i Dallas, Texas, aortatranslokation med rekonstruktion av biventrikulär utflödeskanal som ett annat kirurgiskt alternativ för patienter där den ursprungliga lungklaffen var oanvändbar som framtida aortaklaff. Begreppet främre lungrotstranslokation introducerades av da Silva och medarbetare från Brasilien som ett alternativ till Rastelli- och REV-förfarandena. Translokationen används för att konstruera den högra ventrikulära utflödesbanan efter att LV har kopplats till aorta. På så sätt undviks en kanal och den naturliga lungklaffen används också i den högra ventrikulära utströmningskanalen. Seriell uppföljning av denna grupp har visat tillväxt av den inhemska pulmonella annulus och gradientfriheten har varit acceptabel.

I takt med att långtidsresultat av arteriell switch rapporteras blir nyare uppsättningar av potentiella kirurgiska problem uppenbara. Progressiv neo-aortisk dilatation (lungklaff vid födseln) har observerats. Denna dilatation leder dock inte nödvändigtvis till aortisk regurgitation (AR) och behov av kirurgi hos alla patienter. Högre ålder vid tidpunkten för ASO, förekomst av ventrikelseptumdefekt och tidigare PA-bandning har visat sig vara riskfaktorer för AR.

Ett alarmerande antal asymtomatiska patienter som har utvärderats med angiografi har påvisat kranskärlsobstruktioner. Ett ännu högre antal har visat proximal excentrisk intimal proliferation vid utvärdering med intravaskulärt ultraljud.

Högre ventrikulära utflödesrörsobstruktion (RVOTO) erkändes som en komplikation inom det första decenniet efter det att ASO utfördes. Det är en av de vanligaste orsakerna till återintervention efter ASO. De erkända orsakerna är bland annat otillräcklig tillväxt vid den neopulmonala anastomosplatsen och otillräcklig mobilisering av grenar av lungartärer under Lecompte-manövern. Även om antalet reinterventioner för RVOTO minskar i takt med att erfarenheten ökar, har det identifierats som en orsak till minskad fysisk prestationsförmåga.

Med undantag för Fontan-palliationen har mycket få kirurgiska behandlingar genomgått en så snabb utveckling genom olika stadier som den för TGA. Historien vittnar om en kombination av lysande innovation, teknisk uppfinningsrikedom och kirurgisk expertis hos flera kirurger som denna artikel är tillägnad. Denna översikt visar att kirurgiska tekniker ständigt måste omvärderas och förfinas. Strävan efter att utföra en perfekt arteriell switch förblir en ständig strävan. Resan har kanske bara börjat.