Transcatheter Aortic Valve Implantation Assisted by Extracorporeal Membrane Oxygenation for the Treatment of Aortic Stenosis with Cardiogenic Shock.

Introdução

A estenose aórtica é uma doença valvular cardíaca comum, geralmente causada por uma doença degenerativa da válvula aórtica nos idosos. A estenose aórtica obstrui o fluxo para a frente do ventrículo esquerdo até a aorta, levando a um diferencial de pressão entre o ventrículo esquerdo e a aorta e o aumento da pressão do ventrículo esquerdo secundário à hipertrofia do ventrículo esquerdo. À medida que a doença avança, ela leva à disfunção diastólica e sistólica do ventrículo esquerdo e à isquemia miocárdica devido à diminuição do fluxo sanguíneo coronário. Entretanto, o choque cardiogênico secundário à estenose aórtica é uma das complicações mais sérias e tem um alto índice de mortalidade devido a seu efeito terapêutico limitado. Desde seu início em 2002, o implante percutâneo da válvula aórtica (TAVI) se tornou o tratamento de escolha para pacientes idosos com estenose aórtica grave e alto risco cirúrgico devido a suas vantagens de ser minimamente invasivo, circulação não extracorpórea, e boa eficácia de meio e longo prazo.- Com o desenvolvimento da tecnologia dos dispositivos e sistemas de transmissão de baixa resistência, o TAVI demonstrou recentemente ser tão eficiente do que a cirurgia tradicional, mesmo em pacientes de risco médio. Entretanto, para pacientes com histórico médico longo, ele diminuiu significativamente a fração de ejeção cardíaca (FE), choque cardiogênico, doença da válvula aórtica descompensada e complicações graves, tais como a instabilidade hemodinâmica intraoperatória e arritmia maligna, ainda existem durante a cirurgia com TAVI, aumentando significativamente o risco de TAVI. Neste estudo, relata-se um caso de estenose aórtica grave complicada por choque cardiogênico que foi tratado com sucesso com TAVI auxiliado pela oxigenação por membrana extracorpórea.

Relato de Caso

Uma paciente de 64 anos, do sexo feminino, foi hospitalizada devido a “pressão no peito e fadiga por mais de 2 meses e agravamento por 3 dias”. Ela tinha história prévia de colecistectomia por 10 anos. O exame físico na admissão indicou uma temperatura de 36,8 °C, 18 respirações/minuto, pulso de 46 batimentos/minuto, e pressão arterial de 136/92 mmHg. A paciente tinha ortopneia. Os sons pulmonares de ambos os lados eram grossos, e podia ser ouvido um ronco úmido. O sopro sistólico podia ser ouvido na auscultação da válvula aórtica e havia um ligeiro linfedema em ambas as pernas. Exames laboratoriais mostraram peptídeo natriurético pró-cerebral N-terminal (NT-proBNP)>25000 pg/mL, Troponina I (TnI) 0,12 μg/L. Os índices de função renal e hepática também aumentaram significativamente. O ecocardiograma sugeriu estenose aórtica grave com insuficiência leve, o gradiente de pressão sistólica máximo era de 130mmHg e o ventrículo esquerdo foi significativamente aumentado (LVIDd:58,3mm) com disfunção diastólica e sistólica. A FE foi medida em 23,5% pelo método biplanar (Figura 1). O TC do tórax demonstrou exsudato pleural duplo, edema intersticial pulmonar, efusão encapsulada de ambos os pulmões, com insuficiência pulmonar. O ECG dinâmico de 24 horas sugere o ritmo sinusal com batimentos prematuros atriais e ventriculares frequentes. Os resultados da aferição da pressão arterial ambulatorial demonstrou que a pressão arterial foi de 96/64 mmHg durante o dia, 98/65 mmHg durante o dia, e 93/62 mmHg à noite. A avaliação do TAVI por imagens dos pacientes, e os resultados demonstraram estenose aórtica típica com malformação bicúspide (tipo 0) e calcificação moderada (Figura 2). Os diagnósticos foram estenose aórtica e choque cardiogênico com uma função cardíaca de classificação NYHA IV. O paciente recebeu cardiotônicos, diuréticos, ventilação não invasiva adjuvante, mas a insuficiência cardíaca e os sintomas respiratórios não melhoraram. Considerando que o paciente tinha alto risco de choque cardiogênico e insuficiência cardíaca causada pela estenose aórtica, não houve condições de realização de uma cirurgia aberta. O risco da cirurgia TAVI também era muito alto. Então, depois de uma consulta multidisciplinar, foi proposto um plano de tratamento com cirurgia TAVI auxiliada por ECMO. A intubação traqueal foi inserida sob anestesia geral. O cateter guia 6F estava intravesical à veia jugular direita, e, em seguida, o marca-passo temporário foi inserido no ventrículo direito pelo cateter guia. A artéria femoral direita foi puncionada com uma agulha de microperfuração 4F, o cateter, de 6F a 11F, foi utilizado para expandir, e 2 dispositivos de fechamento Perclose Proglide (Abbott Vascular, Minneapolis, MN, EUA) foram inseridos para aplicação em standby, e, em seguida, o tubo 18F foi inserido. A oxigenação por membrana extracorpórea venoarterial (VA-ECMO) foi realizada inserindo-se uma cânula arterial 16F e uma cânula venosa 22F na artéria femoral esquerda e na veia femoral, respectivamente. O fluxo assistido por circulação era de 2,7 L/min, e a pressão arterial foi mantida em aproximadamente 120 mmHg. Durante a operação, é necessário garantir que a posição das cânulas arterial e venosa está em boa condição para evitar puxões, dobras, deslocamento e prolapso. Também é importante observar a cor do sangue e a tensão do lúmen, se há instabilidade no lúmen, se há coágulos sanguíneos, e se a hemodinâmica está estável durante o período de circulação assistida. Um cateter foi colocado no ventrículo esquerdo via o cateter guia da artéria radial esquerda e apresentou pressão de VE de 167/25 mmHg e pressão arterial aórtica de 100/77 mmHg. O fio guia foi enviado ao ventrículo esquerdo pelo cateter guia 18F e, em seguida, colocado no balão Numed 18 mm e expandido após definir o ritmo cardíaco temporário em 180 batimentos/min. Baseado nos dados medidos da reconstrução de TC, foi selecionada uma válvula Venus A-Valve de 23 mm (Venus MedTech, Hangzhou, China). A válvula foi liberada em um posicionamento preciso e ritmo cardíaco temporário de 160 batimentos/min. Os resultados indicaram que a forma e a posição da válvula eram boas, e a angiografia indicou uma pequena quantidade de vazamento perivascular (Figura 3).

Figura 1

A e B) O ecocardiograma pré-operatório indicado indicou que o gradiente de pressão e a velocidade da válvula aórtica aumentaram, a abertura da válvula aórtica se calcificou, e ocorreu estenose aórtica grave.

Figura 2

Reconstrução tridimensional da válvula aórtica (2A), diâmetro anular aórtico (2B), altura do óstio coronário esquerdo (2C), e óstio coronário direito (2D).

Figura 3

A) A válvula utilizada era da China; B) Aortografia antes da dilatação do balão indicou que as artérias coronárias estavam bem desenvolvidas, e que havia estenose grave da válvula aórtica; C) Aortografia com o balão totalmente inflado mostrando a patência das artérias coronárias esquerda e direita; D) Aortografia final após a instalação da válvula e dilatação demonstrou um bom posicionamento da válvula e uma pequena quantidade de vazamento perivalvular.

Após o procedimento, o paciente, confiante no suporte total do ECMO e de fármacos vasoativos para manter a hemodinâmica, foi transferido para a unidade de terapia intensiva (UTI). A hemodinâmica do paciente estava estável e o ECMO foi retirado 20 horas após a cirurgia. Devido à atelectasia pré-operatória e ao edema pulmonar, a intubação traqueal foi extraída três dias após a operação. Os sintomas e sinais pós-operatórios do paciente melhoraram significativamente, os índices de NT-proBNP, TnI, e de função hepática e renal diminuíram significativamente. O ecocardiograma pós-operatório indicou uma função valvular normal acompanhada de uma pequena quantidade de vazamento perivalvular. A velocidade do orifício e o gradiente de pressão foram reduzidos significativamente em comparação aos anteriores à cirurgia, e o FE aumentou para 66% (Figura 4). Devido às condições graves do paciente antes da cirurgia, acamamento pós-operatório longo, desnutrição e influência de drogas, ocorreram sintomas pós-operatórios, tais como transtorno de consciência, infecção pulmonar, e trombose venosa intermuscular bilateral das extremidades. Pela melhoria do equilíbrio do ambiente interno, nutrição, exercícios funcionais anti-infecção e de reabilitação pós-operatório, o paciente finalmente recebeu a alta com sucesso.

Figura 4

O ecocardiograma pós-operatório indicado indicou que o gradiente de pressão e a velocidade da válvula aórtica melhoraram significativamente.

Discussão

TAVI é uma nova tecnologia para tratamento de doença aórtica. Depois de mais de uma década de desenvolvimento, o TAVI surgiu como uma opção de tratamento atraente e menos invasiva para a estenose aórtica grave, e é superior ao tratamento farmacológico para pacientes que não podem ser submetidos à cirurgia convencional., Com avanços modernos em equipamentos, o TAVI demonstrou ser tão eficiente quanto a cirurgia tradicional em pacientes com risco intermediário. Entretanto, na prática clínica, alguns pacientes foram associados ao FE baixo, ventrículo esquerdo reduzido, choque cardiogênico, e outros sintomas antes da cirurgia, que, sem dúvidas, aumentaram o risco da cirurgia TAVI. Encontrar um tratamento seguro e eficiente para esses pacientes com risco muito alto é sempre um desafio para os cardiologistas. O ECMO é um dispositivo de suporte circulatório mecânico que tem sido usado para auxiliar o tratamento adjuvante do choque cardiogênico e ressuscitação cardiopulmonar causados por vários motivos nos últimos anos. Para pacientes com instabilidade hemodinâmica, o ECMO pode garantir fluxo sanguíneo e suprimento de oxigênio estáveis e, portanto, tratar a insuficiência cardíaca reversível com eficiência. Entretanto, para pacientes com estenose aórtica grave com choque cardiogênico, a experiência do ECMO no TAVI é limitada. Um estudo observacional examinou os resultados do TAVI transapical em pacientes com choque cardiogênico e detectou que a presença do choque cardiogênico aumentava significativamente a mortalidade 30 dias após o TAVI (19% choque cardiogênico vs. 5% sem choque cardiogênico; p = 0,02). Entretanto, o índice de mortalidade do TAVI no grupo com choque cardiogênico ainda era mais baixo do após a substituição de válvula aórtica convencional (19% vs. 26%), sugerindo que o TAVI pode ser uma opção de tratamento viável para choque cardiogênico. O paciente deste estudo apresentou sintomas de choque cardiogênico grave após a admissão, tais como hipotensão e ortopneia, e tinha um alto risco, com classificação STS de 30,06. A cirurgia de troca de válvula aórtica tradicional tem um risco muito alto. Entretanto, a cirurgia TAVI nesse momento também aumente, sem dúvidas, o risco de instabilidade hemodinâmica intraoperatória, arritmia maligna e até mesmo morte súbita. Além disso, tratamentos conservadores, tais como cardiotônicos, diuréticos, e ventilação mecânica não invasiva não conseguiram melhorar os sintomas do paciente, podendo levar à morte. Portanto, se ocorrer o colapso circulatório, ou o paciente parecer ser intolerante ao TAVI, não se deve hesitar em usar o ECMO. De acordo com nossa experiência prática, o uso intraoperatório do ECMO garante a estabilização da hemodinâmica, permite, a expansão repetida da válvula aórtica doente sem arritmias malignas, tais como taquicardia supraventricular e fibrilação ventricular, reduz significativamente o risco do procedimento do TAVI, reduz significativamente a irritabilidade cardíaca intraoperatória possível em etapas fundamentais da cirurgia, tais como a expansão do balão na válvula aórtica e a liberação da válvula interveniente, e garante efetivamente a segurança da cirurgia em pacientes de alto risco. Ao mesmo tempo, para pacientes com estenose aórtica grave, a pressão arterial foi melhorada em níveis diferentes após a dilatação do balão assistida por ECMO, evitando o risco de colapso circulatório causado pela dilatação do balão em um estado não protegido desses pacientes, de forma que os pacientes possam se beneficiar ao máximo.

Entretanto, a incidência de complicações associadas ao ECMO (tais como isquemia de membros inferiores, acidente vascular cerebral, lesão vascular, lesão renal aguda, sangramento, e infecção) é tão alta que é essencial, para o uso eficiente e racional do ECMO por uma equipe de saúde experiente. Por outro lado, após a retirada bem-sucedida do ECMO, deve-se prestar mais atenção ao controle pós-operatório para melhorar os resultados pós-operatórios, tais como o uso de medicamento para insuficiência cardíaca, intervenção abrangente em comorbidades, reabilitação cardíaca prolongada, e acompanhamento ambulatorial próximo. O paciente deste estudo apresentou transtorno de consciência pós-operatório, e o TC não revelou sinais de infarto cerebral ou hemorragia cerebral, que poderiam ser causados pelo uso excessivo de sedativos. Assim, tomamos a decisão de interromper o uso de sedativos e administramos terapia neurotrófica. A alta antecipada da unidade de terapia intensiva pode reduzir a incidência de infecção cruzada e infecção iatrogênica após a operação. Além disso, exercícios de reabilitação pós-operatória, tais como, sair da cama, vibração pulmonar e drenagem de secreção também podem evitar a infecção pulmonar e a trombose venosa de membros inferiores.

Concluindo, esta experiência pode oferecer uma solução para esses pacientes. Entretanto, ainda são necessários estudos conduzidos com grandes amostras para se encontrar o melhor tratamento.

Conclusão

O TAVI assistido por ECMO pode ser uma escolha razoável para pacientes com estenose aórtica grave pré-operatório complicada por FE baixo, insuficiência cardíaca, ou até mesmo choque cardiogênico. Por enquanto, um controle pós-operatório razoável pode evitar efetivamente complicações relacionadas ao ECMO e melhorar o prognóstico dos pacientes.

Introduction

Aortic stenosis is a common heart valve disease, mostly caused by degenerative aortic valve disease in the elderly. Aortic stenosis obstructs the forward flow of the left ventricle to the aorta, leading to a pressure differential between the left ventricle and the aorta and increased left ventricular pressure secondary to left ventricular hypertrophy. As the disease progresses, it leads to left ventricular systolic and diastolic dysfunction and myocardial ischemia due to decreased coronary blood flow. However, cardiogenic shock secondary to aortic stenosis is one of the most serious complications and has a high mortality rate due to its limited therapeutic effect. Since its inception in 2002, transcatheter aortic valve implantation (TAVI) has become the first choice of treatment for elderly patients with severe aortic stenosis and high surgical risk due to its advantages of minimally invasive, non-extracorporeal circulation, and good medium-long term efficacy.- With the development of device technology and low-resistance transmission systems, TAVI has recently been shown to be no less effective than traditional surgery, even in medium-risk patients. However, for patients with a long medical history, significantly reduced cardiac ejection fraction (EF), cardiogenic shock, decompensated aortic valve disease, and severe complications such as intraoperative hemodynamic breakdown and malignant arrhythmia, still exist during TAVI surgery, greatly increasing the risk of TAVI. The present study reports a case of severe aortic stenosis complicated by cardiogenic shock that was successfully treated with TAVI assisted by extracorporeal membrane oxygenation.

Case Report

A 64-year-old female patient was hospitalized due to “repeated chest tightness and fatigue for more than 2 months and aggravation for 3 days”. She had a previous history of cholecystectomy for 10 years. The physical examination upon admission indicated a temperature of 36.8°C, 18 breaths/min, a pulse of 46 beats/min, and blood pressure 136/92 mmHg. The patient had an orthopnoea. The breathing sounds of both lungs were coarse, and a moist rhonchus could be heard. Systolic blowing murmur could be heard in the aortic valve auscultation, and there was slight pitting edema over both legs. Laboratory examination showed N-terminal pro-brain natriuretic peptide (NT-proBNP)>25000 pg/mL, Troponin I(TnI) 0.12 μg/L. The indexes of liver and kidney function also increased significantly. Echocardiography suggested severe aortic stenosis with mild insufficiency, the maximum systolic pressure gradient was 130mmHg, and the left ventricle was significantly enlarged (LVIDd:58.3mm) with systolic diastolic dysfunction. The EF was measured as 23.5% by biplane method (Figure 1). Chest CT showed double pneumonia exudate, pulmonary interstitial edema, encapsulated effusion of both lungs with pulmonary insufficiency. A 24h dynamic ECG suggested a sinus rhythm with frequent atrial and ventricular premature beats. The results of ambutral blood pressure examination showed that the blood pressure was 96/64mmhg throughout the day, 98/65mmhg during the day, and 93/62mmhg at night. TAVI imaging evaluation of the patients was conducted, and the results showed typical aortic stenosis with bicuspid malformation (type 0) and moderate calcification (Figure 2). The diagnoses were aortic stenosis and cardiogenic shock with a heart function classification of NYHA IV. The patient was given cardiotonics, diuretics, non-invasive ventilator adjuvant treatment, but the heart failure and respiratory symptoms did not improve. Considering that the patient was at high risk of cardiogenic shock and heart failure caused by aortic stenosis, there were no conditions for routine open-heart surgery, and the risk of TAVI surgery was also very high. Thus, after a multidisciplinary consultation, we proposed the treatment plan for ECMO-assisted TAVI surgery. Tracheal intubation was inserted under general anesthesia. The 6F sheath tube was indwelling in the right jugular vein, and then the temporary pacemaker was inserted into the right ventricle through the sheath tube. The right femoral artery was punctured with a 4F micropuncture needle, and the sheath of 6F and 11F was used to expand, and 2 Perclose Proglide closure devices (Abbott Vascular, Minneapolis, MN) were inserted for standby application, and then the 18F sheath tube was inserted. Then venoarterial extracorporeal membrane oxygenation (VA-ECMO) was performed by inserting 16F arterial cannula and 22F venous cannula into the left femoral artery and femoral vein respectively. The circulation assisted flow was 2.7L/min, and the blood pressure was maintained at about 120mmHg. During the operation, it is necessary to ensure that the position of the artery and vein cannula is in good condition to prevent pulling, bending, displacement, and prolapse. It is also important to observe the blood color and tension of the lumen, whether the lumen is quivering, whether there is blood clot, and whether the hemodynamics is stable during the period of circulation assistance. A left ventricular catheter was placed via the left radial artery sheath and showed an LV pressure of 167/25mmHg and aortic blood pressure of 100/77 mmHg. The guide wire was sent into the left ventricle through the 18F sheath tube and then put into the 18mm Numed balloon and expanded after setting the temporary pacing rate to 180 beats/min. Based on measured data of the CT reconstruction, we selected the 23mm Venus A-Valve (Venus MedTech, Hangzhou, China). The valve was released under precise positioning and temporary pacing rate of 160 beats/min. The results indicated that the valve shape and position were good, and the angiography indicated a small amount of perivalvular leakage (Figure 3).

Figure 1

A and B) Preoperative echocardiography indicated that aortic valve velocity and pressure gradient increased, aortic valve lobe calcified, and severe aortic stenosis occurred.

Figure 2

Three-dimensional reconstruction of the aortic valve (2A), the aortic annular diameter (2B), height of the left coronary ostium (2C), and the right coronary ostium (2D).

Figure 3

A) The valve used was from China; B) Aortography before the balloon dilatation indicated that the coronary arteries were well developed and a severe stenosis of the aortic valve; C) Aortography with the balloon fully inflated showing the patency of both the left and right coronary arteries; D) The final aortography after valve deployment and dilation showed a good position of the valve and a small amount of perivalvular leakage.

After the procedure, the patient, reliant on full ECMO support and vasoactive drugs to maintain hemodynamics, was transferred to the intensive care unit (CCU). The hemodynamics of the patient was stable and ECMO was removed 20 hours after surgery. Due to preoperative atelectasis and pulmonary edema, tracheal intubation was extracted three days after the operation. Postoperative symptoms and signs of the patient were significantly improved, NT-proBNP, TnI and liver and kidney function indexes were significantly decreased. The postoperative echocardiography indicated a normal valve function accompanied by a small amount of perivalvular leakage. The valve orifice velocity and pressure gradient were significantly reduced compared with those before surgery and the EF increased to 66% (Figure 4). Due to the patient's severe condition before surgery, long postoperative bed time, malnutrition, and the influence of drugs, the postoperative symptoms such as consciousness disorder, pulmonary infection and bilateral intermuscular vein thrombosis of the lower extremities occurred. Through the improvement of internal environment balance, nutritional nerve, anti-infection, and rehabilitation function exercise after surgery, the patient was finally discharged successfully.

Figure 4

Postoperative echocardiography indicated that aortic valve velocity and pressure gradient improved significantly.

Discussion

TAVI is a new technology for the treatment of aortic disease. After more than a decade of development, TAVI has emerged as an attractive, less invasive treatment option for severe aortic stenosis, and is superior to drug therapy for patients who cannot undergo conventional surgery., With modern advances in equipment, TAVI has proven to be no less effective than traditional surgery in patients with intermediate risk. However, in clinical practice, some patients were associated with low EF, small left ventricle, cardiogenic shock and other symptoms before surgery, which undoubtedly increased the risk of TAVI surgery. Finding a safe and effective treatment for these very high risk patients is always a challenge for cardiologists. ECMO is a mechanical circulatory support device, which has been used in the rescue adjuvant therapy of cardiogenic shock and cardiopulmonary resuscitation due to various reasons in recent years. For patients with hemodynamic instability, ECMO can provide stable blood flow and oxygen supply, thus effectively treating reversible heart failure. However, for high-risk aortic stenosis patients with cardiogenic shock, the experience of ECMO in TAVI is limited. An observational study examined the results of transapical TAVI in patients with cardiogenic shock, and found that the presence of cardiogenic shock significantly increased the mortality at 30 days after TAVI (19% cardiogenic shock vs. 5% non-cardiogenic shock; p = 0.02). However, the mortality rate of TAVI in the cardiogenic shock group was still lower than that after emergency routine aortic valve replacement (19% vs 26%), suggesting that TAVI may be a viable treatment option for cardiogenic shock. Our patient presented severe cardiogenic shock symptoms after admission, such as hypotension and orthopnoea, and was at high risk, with an STS score of 30.06. Traditional SVAR surgery carries a very high risk. However, TAVI surgery at this time also undoubtedly increases the risk of intraoperative hemodynamic instability, malignant arrhythmia, and even sudden death. In addition, conservative treatments, such as cardiotonics, diuretics, and non-invasive ventilator assisted ventilation failed to improve the patient's symptoms, the final result may also be death. Therefore if circulatory collapse occurs or the patient seems to be intolerable of TAVI, we should not hesitate to use ECMO. According to our practical experience, the intraoperative use of ECMO effectively guarantees stable hemodynamics, enables the repeated expansion of a diseased aortic valve with no malignant arrhythmias, such as supraventricular tachycardia and ventricular fibrillation appeared, greatly reduces the risk of TAVI procedures, significantly reduces possible intraoperative heart irritability in key surgical stages, such as balloon expansion of the aortic valve and the release of the intervening valve, and effectively guarantees the surgical safety of high-risk patients. At the same time, for patients with severe aortic stenosis, blood pressure was improved to different degrees after balloon dilation assisted by ECMO, avoiding the risk of circulatory collapse caused by balloon dilation in the unprotected state of such patients, so that the patients could benefit to the maximum extent.

However, the incidence of ECMO-related complications (such as lower limb ischemia, stroke, vascular injury, acute kidney injury, bleeding, and infection) is so high that it is critical for effective and rational use of ECMO by an experienced heart team. By contrast, after the successful removal of ECMO, more attention should be paid to postoperative management in order to improve postoperative outcomes, such as the use of medication for heart failure, comprehensive intervention for comorbidities, prolonged cardiac rehabilitation, and close outpatient follow-up. Our patient presented postoperative consciousness disorder, and CT showed no signs of cerebral infarction or cerebral hemorrhage, which may well be caused by an excessive use of sedatives. Therefore, we decided to discontinue sedatives and give neurotrophic therapy. Early transfer out of intensive care unit can reduce the incidence of cross-infection and iatrogenic infection after operation. In addition, early postoperative rehabilitation exercises, such as getting out of bed, lung vibration, and sputum drainage can also prevent pulmonary infection and lower limb venous thrombosis.

In conclusion, our experience can provide a solution for such patients. However, studies conducted with large samples are still needed to find the best treatment.

Conclusion

TAVI assisted by ECMO may be a reasonable choice for patients with preoperative severe aortic stenosis complicated with low EF, heart failure, or even cardiogenic shock. Meanwhile, reasonable postoperative management can effectively prevent ECMO-related complications and improve the prognosis of patients.