abc Arquivos Brasileiros de Cardiologia Arq. Bras. Cardiol. 0066-782X 1678-4170 Sociedade Brasileira de Cardiologia - SBC São Paulo, SP, Brazil J4dxYgPynqHrjGNsxDfty4q 00003 S0066-782X2011001400003 S0066-782X(11)09700503 10.1590/S0066-782X2011005000097 Artigos Originais Glicemia perioperatória e complicações pós-operatórias em cirurgia cardíaca pediátrica Alves Rodrigo Leal Cerqueira Macius Pontes Kraychete Nadja Cecília de Castro Campos Guilherme Oliveira Martins Marcelo de Jesus Módolo Norma Sueli Pinheiro Salvador Hospital Ana Nery Brazil Botucatu São Paulo Universidade Estadual Paulista Faculdade de Medicina de Botucatu Brazil Salvador Bahia Universidade Federal da Bahia Brazil Salvador Hospital São Rafael Brazil 11 2011 97 5 372 379 15 02 2011 15 02 2011 26 04 2011 This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

FUNDAMENTO: Anestesia para cirurgia cardíaca pediátrica é sistematicamente realizada em pacientes graves sob condições fisiológicas anormais. No intraoperatório, existem variações significativas da volemia, temperatura corporal, composição plasmática e fluxo sanguíneo tecidual, além de ativação da inflamação, com consequências importantes. Medidas seriadas da glicemia podem indicar estados de exacerbação da resposta neuroendocrinometabólica ao trauma servindo como marcadores prognóstico de morbidade nessa população. OBJETIVO: Correlacionar os níveis de glicemia do período perioperatório de crianças submetidas a cirurgia cardíaca com a ocorrência de complicações no pós-operatório e comparar os níveis intraoperatórios de glicemia de acordo com as condições perioperatórias. MÉTODOS: Informações referentes ao procedimento anestésico-cirúrgico e condições perioperatórias dos pacientes foram coletadas em prontuário. Comparações das médias dos valores perioperatórios da glicemia nos grupos de pacientes que apresentaram, ou não, complicações pós-operatórias e as frequências referentes às condições perioperatórias foram estabelecidas conforme cálculo da razão de chances e em análises univariáveis não paramétricas. RESULTADOS: Valores mais elevados de glicemia intraoperatória foram observados nos indivíduos que apresentaram complicações pós-operatórias. Prematuridade, faixa etária, tipo de anestesia e caráter do procedimento não apresentaram influência na média glicêmica do intraoperatório. O emprego de Circulação Extracorpórea (CEC) esteve associado a maiores valores de glicemia durante a cirurgia. Nos procedimentos com CEC, maiores níveis glicêmicos foram observados nos indivíduos que evoluíram com infecção e complicações cardiovasculares, nas cirurgias sem CEC essa mesma associação ocorreu com complicações infecciosas e hematológicas. CONCLUSÃO: Níveis intraoperatórios mais elevados de glicemia estão associados com maior morbidade no pós-operatório de cirurgia cardíaca pediátrica.

 Cardiopatias congênitas cirurgia torácica complicações pós-operatórias glicemia 07 10 2011

Glicemia perioperatória e complicações pós-operatórias em cirurgia cardíaca pediátrica

Rodrigo Leal AlvesI, III; Macius Pontes CerqueiraI; Nadja Cecília de Castro KraycheteI, II; Guilherme Oliveira CamposI, II; Marcelo de Jesus MartinsI; Norma Sueli Pinheiro MódoloIV

IHospital São Rafael, Salvador, BA - Brasil

IIHospital Ana Neri, Salvador, BA - Brasil

IIIUniversidade Federal da Bahia, Salvador, BA - Brasil

IVFaculdade de Medicina de Botucatu - Universidade Estadual Paulista, Botucatu, SP - Brasil

Correspondência

RESUMO

FUNDAMENTO: Anestesia para cirurgia cardíaca pediátrica é sistematicamente realizada em pacientes graves sob condições fisiológicas anormais. No intraoperatório, existem variações significativas da volemia, temperatura corporal, composição plasmática e fluxo sanguíneo tecidual, além de ativação da inflamação, com consequências importantes. Medidas seriadas da glicemia podem indicar estados de exacerbação da resposta neuroendocrinometabólica ao trauma servindo como marcadores prognóstico de morbidade nessa população.

OBJETIVO: Correlacionar os níveis de glicemia do período perioperatório de crianças submetidas a cirurgia cardíaca com a ocorrência de complicações no pós-operatório e comparar os níveis intraoperatórios de glicemia de acordo com as condições perioperatórias.

MÉTODOS: Informações referentes ao procedimento anestésico-cirúrgico e condições perioperatórias dos pacientes foram coletadas em prontuário. Comparações das médias dos valores perioperatórios da glicemia nos grupos de pacientes que apresentaram, ou não, complicações pós-operatórias e as frequências referentes às condições perioperatórias foram estabelecidas conforme cálculo da razão de chances e em análises univariáveis não paramétricas.

RESULTADOS: Valores mais elevados de glicemia intraoperatória foram observados nos indivíduos que apresentaram complicações pós-operatórias. Prematuridade, faixa etária, tipo de anestesia e caráter do procedimento não apresentaram influência na média glicêmica do intraoperatório. O emprego de Circulação Extracorpórea (CEC) esteve associado a maiores valores de glicemia durante a cirurgia. Nos procedimentos com CEC, maiores níveis glicêmicos foram observados nos indivíduos que evoluíram com infecção e complicações cardiovasculares, nas cirurgias sem CEC essa mesma associação ocorreu com complicações infecciosas e hematológicas.

CONCLUSÃO: Níveis intraoperatórios mais elevados de glicemia estão associados com maior morbidade no pós-operatório de cirurgia cardíaca pediátrica.

Palavras-chave: Cardiopatias congênitas, cirurgia torácica, complicações pós-operatórias, glicemia.

Introdução

O perioperatório da cirurgia cardíaca pediátrica representa um momento crucial na evolução de crianças portadoras de cardiopatias congênitas e adquiridas. Nesse período, os pacientes são submetidos a variações significativas na volemia, temperatura corporal, composição plasmática e fluxo sanguíneo tecidual com consequências fisiopatológicas importantes1. Agressões adicionais, por vezes inevitáveis, como circulação extracorpórea (CEC) e parada circulatória total, contribuem para agravar ainda mais o desarranjo orgânico no intraoperatório1. O estresse gerado pela cirurgia evoca diversos mecanismos de defesa do organismo, definidos como "Resposta Neuro-Endócrino-Imuno-Metabólica ao Trauma", com o intuito de sobreviver ao evento lesivo inicial. As modificações endócrinas e as respostas imunológicas deflagradas levam a um conjunto de alterações metabólicas para proteger as principais funções fisiológicas2. No entanto, à semelhança de outros mecanismos adaptativos, a exacerbação dessa resposta pode contribuir na perpetuação do estado patológico e na ocorrência de complicações clínico-cirúrgicas3.

As variações hormonais ao estresse, como elevações de catecolaminas circulantes, glucagon, cortisol e hormônio do crescimento, desencadeiam um estado de resistência tecidual ao efeito da insulina com gliconeogênese e catabolismo da massa magra4,5. A hiperglicemia gerada, por muito tempo menosprezada e tida como um evento secundário, é hoje reconhecida como fator preditivo de mal prognóstico no paciente crítico6,7. Estudos em adultos que investigaram a elevação intraoperatória da glicemia em cirurgia cardíaca também evidenciaram uma correlação positiva com morbimortalidade pós-operatória tanto em indivíduos diabéticos como em não diabéticos8-10.

Espera-se que, à semelhança de adultos, a elevação da glicemia em crianças seja um marcador biológico precoce de evolução clínico-cirúrgica, possibilitando a identificação de grupos de risco ainda no intraoperatório. A interpretação e o manejo dessas alterações, no entanto, são adaptações de conclusões e observações generalizadas sem a devida comprovação em pediatria. O presente estudo tem como objetivo analisar os níveis glicêmicos perioperatórios em crianças submetidas a cirurgia cardíaca de baixo e moderado risco e compará-los conforme as condições anestésico-cirúrgicas e a ocorrência de complicações infecciosas, cardiovasculares, respiratórias, renais, neurológicas, hematológicas e óbito no pós-operatório.

Métodos

Após aprovação pelo Comitê de Ética e Pesquisa Médica, estudamos retrospectivamente 160 cirurgias cardíacas consecutivas realizadas em crianças diferentes de até 16 anos de idade nos hospitais São Rafael e Ana Neri em Salvador (BA) nos anos 2007 e 2008. Foram selecionados para a pesquisa todos a os procedimentos dos tipos 1, 2 e 3 segundo classificação de Risk Adjustment for Congenital Heart Surgery (RACHS-1)11.

As variáveis perioperatórias foram coletadas em ficha padronizada com informações referentes a dados demográficos, condições pré-operatórias, tipo e complexidade do procedimento realizado, tipo de anestesia, emprego e duração de CEC e utilização de hemocomponentes. Todos os pacientes foram submetidos a cateterismo arterial para medição contínua da pressão arterial e coletas de amostras foram empreendidas em pelo menos dois momentos do intraoperatório (logo após o cateterismo arterial e ao final do procedimento) com outras amostragens no decorrer da cirurgia conforme discrição da equipe anestésico-cirúrgica. Diurese, perdas insensíveis e o volume de cristaloides e coloides administrados foram computados no cálculo final do balanço hídrico, assim como o peso de compressas e gases, volume de aspirador, perda estimada no circuito de CEC, e volume de hemocomponentes administrados foram utilizados no balanço de sangue.

Quanto às condições pré-operatórias, foram coletadas informações referentes a gênero, idade, prematuridade, peso, cardiopatia primária (com maior impacto clínico na criança), doenças associadas (incluindo cardiopatias secundárias), presença de cianose, hipertensão pulmonar, insuficiência cardíaca congestiva ou ventilação mecânica antes da cirurgia e caráter do procedimento (eletivo ou emergencial). Foram levantados também os últimos exames laboratoriais do pré-operatório, incluindo a glicemia de jejum.

No intraoperatório foram coletadas informações referentes ao ato anestésico-cirúrgico como: tipo de anestesia (anestesia geral isolada x anestesia geral com raquianestesia), cirurgia realizada, dados da CEC, administração de hemocomponentes e a utilização de drogas vasoativas, insulina e corticoesteroides, além da administração de glicose em qualquer forma ou diluição. Os exames laboratoriais do período foram efetuados em processador automático de gasometria (Radiometer Medical ABL 700, Copenhagen), mesma marca e modelo nos dois hospitais pesquisados, com amostras sanguíneas colhidas a partir do sistema de pressão arterial invasiva ou da linha arterial da CEC. O referido gasômetro mensura não só o perfil gasométrico da amostra (pH, PCO2, PO2, HCO3- e BE), como nível glicêmico, eritrograma (hematócrito e hemoglobina), lactatemia e eletrólitos (sódio, potássio, cálcio e cloro). Em razão da grande variabilidade de número e momentos das amostras intraoperatórias, foram registrados os valores iniciais e máximos da glicemia durante a cirurgia e a média dos valores glicêmicos coletados nesse período.

No pós-operatório, analisamos a ocorrência de morte e complicações, a partir de descrição de eventos em evolução médica, até a alta hospitalar do paciente. Os tipos de complicações foram registrados em grupos correlatos conforme definições preestabelecidas. Infecção: situações confirmadas ou suspeitas de sítio infeccioso com uso de antibióticos. Complicações cardiovasculares: ocorrência de arritmias, bloqueio atrioventricular total, tamponamento cardíaco, uso de droga vasoativa por um período superior a 24 horas(infusões acima de 15mcg/Kg/min de dopamina ou qualquer valor de infusão contínua de noradrenalina e/ou adrenalina), uso de droga inotrópica por um período superior a 24 horas (infusões até 15mcg/Kg/min de dopamina ou qualquer valor de infusão contínua de dobutamina ou milrinona), baixo débito cardíaco e hipertensão arterial sistêmica com requerimento de nitroprussiato de sódio para controle pressórico por um período superior a 24 horas. Complicações respiratórias: embolia, edema pulmonar, ventilação mecânica por mais que 48 horas no pós-operatório e lesão pulmonar aguda. Complicações renais: insuficiência renal aguda (elevação maior ou igual a duas vezes o valor basal da creatinina sérica) e/ou requerimento de diálise. Complicações neurológicas: coma, convulsão, déficit neurológico e acidente vascular cerebral. Complicações hematológicas: coagulopatia (tempos de protrombina e tromboplastina parcial ativada superior a duas vezes o valor normal e ou fibrinogênio menor que 100mg/dL e/ou contagem plaquetária inferior a 80.000/mm3), eventos hemorrágicos com ou sem coagulopatia e necessidade de retorno ao centro cirúrgico para revisão de hemostasia. Foi considerada como evento combinado a ocorrência de pelo menos uma das complicações listadas.

Nas unidades de terapia intensiva foram levantadas as dosagens de rotina da glicemia do pós-operatório obtidas com glicosímetros digitais (fita reagente - método glicose oxidase). Os valores de admissão e a média dos valores dessas medidas no 1º dia pós-operatório foram empregados na análise por conta da variabilidade do horário de dosagem (realizadas ao menos quatro vezes ao dia). As unidades nos hospitais estudados tinham como rotina jejum oral de pelo menos 24 horas após a cirurgia com administração de glicose (taxa de infusão entre 5 e 10mg/Kg/minuto) na solução venosa de reposição hidroeletrolítica nesse ínterim. Insulinoterapia para controle da glicemia nas instituições era empregada conforme discrição do médico plantonista, sendo habitualmente iniciada a partir de valores superiores a 250mg/dL.

O efeito da glicemia pré-operatória, inicial, máxima e média do intraoperatório e média do 1º dia pós-operatório sobre a chance de complicação foi calculado por regressão logística binária, ajustada conforme o risco estimado (RACHS-1), e os valores foram expressos na forma de razão de chances com respectivos intervalos de confiança de 95%. As comparações dos diferentes valores da glicemia média intraoperatória de acordo com prematuridade, tipo de anestesia, caráter da cirurgia e utilização de CEC foram feitas pelo teste de Mann-Whitney. As comparações das glicemias médias intraoperatórias conforme a faixa etária e grupo de risco foram feitas pelo teste de Kruskall-Wallis. O teste do Qui-quadrado foi empregado nas comparações das frequências relativas de emprego de CEC e taxas de complicação conforme grupos de risco. Efeitos e diferenças foram considerados estatisticamente significativos se p < 0,05.

Resultados

Dos 160 pacientes estudados, 85 eram do sexo masculino (75 femininos), 90 apresentavam alguma doença associada, e apenas 5 nasceram prematuros. As medianas de idade e peso foram de 36 meses e 13 Kg, respectivamente, com ampla faixa de variação na amostragem (15 dias a 16 anos de vida e 2,3 a 67 Kg de peso). Os procedimentos realizados foram considerados eletivos na maioria das situações (81% dos casos) sendo a anestesia geral isolada a mais empregada (76,8% das anestesias) em oposição a anestesia combinada (geral com raquianestesia). Circulação Extracorpórea foi utilizada em aproximadamente metade das cirurgias (48%) com duração mediana de 70 minutos e tempo de clampeamento aórtico mediano de 55 minutos. Em 62,5% dos casos, transfusão de algum tipo de hemocomponente foi necessária e os pacientes apresentaram uma mediana de diurese intraoperatória de 3,67 mL.Kg-1 com mediana de balanço hídrico e de sangue de + 140 mL e + 20 mL. O uso pré-operatório de corticoesteroide e a administração intraoperatória de glicose ou insulina foram eventos pouco comuns na amostragem. Por conta do protocolo cirúrgico de uso de metilprednisolona (30mg/Kg) na CEC, a taxa de administração intraoperatória de corticoide foi idêntica à taxa de utilização de CEC (Tabelas 1 e 2).

O gráfico 1 mostra a evolução dos valores da glicemia em diferentes momentos do perioperatório nos pacientes que apresentaram, ou não, pelo menos uma das complicações previamente listadas (evento combinado). Observa-se diferença estatisticamente significante nos valores máximos e na média glicêmica do intraoperatório com níveis mais elevados destesentre aqueles que evoluíram com algum evento mórbido. Como a média glicêmica, obtida a partir de todas as amostras durante a cirurgia, provavelmente reflete melhor o estado metabólico que medidas unitárias do pico glicêmico nesse período, optamos por analisar sua associação com complicações pós-operatórias e o impacto de possíveis variáveis de confusão sobre os mesmos.

As tabelas 3 e 4 mostram que prematuridade, caráter da cirurgia, tipo de anestesia e faixa etária não estiveram associados a diferenças na média glicêmica durante a cirurgia. A CEC, com administração concomitante de altas doses de corticoesteroide, no entanto, esteve associada a níveis significativamente mais altos de glicemia nesse período (tab. 4).

O risco cirúrgico estimado RACHS-111 também apresentou influência nesses valores, com níveis mais baixos de glicemia no grupo 1, constituído pelas operações de menor complexidade (tab. 5). Ainda que a classificação RACHS-1 categorize as cirurgias cardíacas pediátricas em seis grupos conforme mortalidade em curto prazo (em ordem crescente), as maiores médias glicêmicas foram evidenciadas no grupo 2, com risco intermediário, e não no grupo 3, com maior risco presumido. Essa ocorrência provavelmente reflete a maior taxa de utilização da CEC nas cirurgias do grupo 2 (tab. 5), que concentrou os procedimentos intracavitários de longa duração, como correção total de tetralogia de Fallot. Na presente amostragem, o grupo 3 foi constituído especialmente por procedimentos vasculares de curta duração, sem CEC, com taxas de complicação semelhantes ao grupo 2, como cerclagem pulmonar e anastomoses sistêmico-pulmonares. Por conta do impacto presumido da CEC nos valores de glicemia do intraoperatório, a amostragem cirúrgica foi subdividida conforme sua utilização para uma melhor análise dos grupos.

Na tabela 6 podemos observar que, nas cirurgias sem emprego de CEC, os pacientes que evoluíram com complicações infecciosas e hematológicas apresentaram maiores médias de glicemia intraoperatória que aqueles que evoluíram sem tais complicações. Nas cirurgias em que a utilização de CEC foi necessária (tab. 7), essa associação foi evidenciada para complicações infecciosas, cardiovasculares e eventos combinados (ocorrência de pelo menos uma das complicações levantadas). A taxa de óbito não esteve associada com a média de glicemia intraoperatória, tanto nos procedimentos com CEC como nos sem CEC.

Discussão

Ainda que, em adultos, valores mais elevados de glicemia intraoperatória e pós-operatória estejam associados a uma maior morbimortalidade em cirurgia cardíaca6-10, pouco se sabe dessa relação na população pediátrica. Um grande número de possíveis fatores de confusão, como prematuridade dos sistemas fisiológicos, maior variabilidade de procedimentos cirúrgicos disponíveis e menor uniformidade de condição clínica pré-operatória, dificulta a obtenção de resultados conclusivos a respeito.

O gráfico 1 mostra a variação perioperatória da glicemia entre os pacientes que evoluíram sem intercorrências e aqueles que cursaram com pelo menos uma das complicações analisadas no pós-operatório. A média dos valores e o valor máximo encontrados durante a cirurgia apresentaram associação estatística positiva com a ocorrência de complicações que não foi evidenciada nas dosagens de admissão na UTI e na média do 1º dia pós-operatório. Tal resultado é o oposto do encontrado no trabalho realizado por Polito e cols.12 no qual os autores não encontraram associação entre complicações graves e glicemia intraoperatória, mas evidenciaram maiores níveis glicêmicos nas 72 horas pós-operatórias entre os que complicaram. Outros estudos13-15 também demonstraram níveis mais elevados de glicemia pós-operatória entre as crianças que cursaram com morbidades após cirurgia cardíaca. Rossano e cols.16, no entanto,observaram que recém-nascidos em recuperação de cirurgia para correção de transposição de grandes vasos que se mantinham por um período longo do 1º dia pós-operatório (maior que 50% do tempo) com a glicemia entre 80 e 110mg/dL apresentavam maior risco de eventos adversos que aqueles que se mantinham com níveis glicêmicos acima de 200mg/dL.

Como previamente exposto, diversas variáveis de confusão devem ser levadas em conta na avaliação dos resultados com subdivisões da amostra para melhor análise. Os dados apresentados no gráfico 1 dizem respeito à população geral estudada e, possivelmente, as diferenças encontradas nas medias dos valores e no valor máximo da glicemia no intraoperatório são explicadas pelo uso de altas doses de corticoide atrelado à utilização de CEC. Esses dois fatores estão associados a complicações inerentes e habitualmente indicam situações clínico-cirúrgicas de maior risco, requerendo uma análise específica dos subgrupos. Quanto à media do valor do 1º dia pós-operatório, que não se mostrou diferente nos pacientes com ou sem intercorrências, outras variáveis não controladas, como o uso de insulina ou taxa de administração de glicose na unidade de terapia intensiva conforme discrição do médico plantonista, podem ter tido influência nos níveis glicêmicos dos dois grupos dificultando sua interpretação e comparação com a literatura.

Na análise de possíveis fatores clínico-cirúrgicos com capacidade teórica de influenciar os níveis de glicemia do intraoperatório, observamos que prematuridade, faixa etária, caráter emergencial ou eletivo do procedimento e tipo de anestesia empregada (geral ou geral com raquianestesia) não estiveram associados a diferenças na média glicêmica do período. O emprego de CEC, no entanto, se associou a níveis significativamente mais elevados desses valores (tab. 4). Ainda que a dose protocolar de corticoesteroide possa explicar essa associação, a CEC, por si, representa um dos maiores desencadeantes de atividade pró-inflamatória na cirurgia, com elevações substanciais de citocinas e interleucinas circulantes17, sendo esperados maiores níveis glicêmicos com sua utilização. Assim, os casos levantados foram subdivididos conforme o emprego de CEC no procedimento cirúrgico para uma análise da relação entre a média glicêmica intraoperatória e a ocorrência de complicações específicas dos grandes sistemas orgânicos em cada situação (tab. 6 e 7).

A partir da análise das taxas de complicações pós-operatórias conforme a utilização de CEC, ficou demonstrado no estudo que complicações infecciosas estavam associadas a maiores valores de glicemia intraoperatória, independentemente do seu uso. Nos procedimentos sem CEC, complicações hematológicas estiveram associadas a maiores médias glicêmicas na cirurgia, enquanto nos procedimentos com CEC essa associação ocorreu com complicações cardiovasculares.

Quando comparado a estudos na população adulta, algumas diferenças na ocorrência dos subtipos de complicações podem ser observadas. Ouattara e cols.9, em análise prospectiva, mostraram que um mau controle intraoperatório da glicemia, quatro valores consecutivos acima de 200mg/dL, estava associado a maiores taxas de óbito e complicações cardiovasculares, respiratórias, renais e neurológicas, mas não infecciosas em adultos diabéticos submetidos a revascularização do miocárdio com CEC. Gandhi e cols.8, em cirurgias de revascularizações miocárdicas, encontraram maiores médias glicêmicas intraoperatórias nos indivíduos que evoluíram a óbito e/ou com distúrbios renais e pulmonares, mas não cardiovasculares, neurológicos e infecciosos. Duncan e cols.18, por sua vez, mostraram associação positiva entre glicemias acima de 200mg/dLdurante cirurgias cardíacas diversas com CEC em adultos e a ocorrência de infecção e ventilação mecânica prolongada, mesmo após análise multivariável com controle de prováveis fatores de confusão. Em crianças, os estudos costumam abordar as complicações em conjunto, como eventos combinados, e, habitualmente, focam no pós-operatório de procedimentos complexos com CEC. Em alguns dos poucos trabalhos nessa população, Ghafoori e cols.19 encontraram maior risco de mediastinite nos indivíduos que apresentaram picos glicêmicos superiores a 130mg/dL nas primeiras 24 horas do pós-operatório, enquanto Székely e cols.14 relataram maior ocorrência de insuficiência cardíaca e infecções graves nas crianças com hiperglicemia após cirurgia cardíaca.

Pacientes diabéticos representam um grupo com maior risco de infecção no pós-operatório de diversos procedimentos cirúrgicos. Ainda que os efeitos deletérios da hiperglicemia crônica nos sistemas imune e vascular reconhecidamente aumentem a chance de complicações infecciosas, a hiperglicemia aguda também apresenta seus próprios efeitos adversos. Estudos experimentais demonstram supressão de vários aspectos da imunidade como quimiotaxia, fagocitose, geração de radicais livres e capacidade bactericida de macrófagos20 com a elevação aguda da glicemia. Elevação da concentração de citocinas inflamatórias circulantes também é relatada na hiperglicemia aguda21, ocasionando um estado pró-inflamatório com redução da função imune, justificando maiores taxas de infecção nessas situações.

Redução da produção e liberação de óxido nítrico endotelial, aumento dos níveis de angiotensina II e alterações da reatividade vascular, também associadas a hiperglicemia4, podem ocasionar distúrbios nas circulações sistêmica e pulmonar com complicações cardiovasculares decorrentes. Mesmo arritmias e disfunções miocárdicas após cirurgia cardíaca com CEC podem ser atribuídas a alterações inflamatórias no parênquima do coração22, presumivelmente proporcional à intensidade do estado inflamatório.

Disfunções plaquetárias por diminuição do efeito antiagregante induzidos pelo óxido nítrico foram relatadas em pacientes hiperglicêmicos com síndromes coronarianas agudas23, assim como hipercoagulabilidade associada a elevação da glicemia foi demonstrada em situações de endotoxemia induzida em humanos24 e em pacientes com choque séptico25. Essas alterações na coagulação podem explicar a associação observada entre maiores níveis glicêmicos intraoperatórios e coagulopatia no pós-operatório das cirurgias sem CEC, já que esses dois eventos estão relacionados à magnitude do trauma tecidual e tamanho da área cruenta. Nas cirurgias com CEC, a maior intensidade da anticoagulação empregada e o próprio impacto negativo da CEC nos sistemas fisiológicos de hemostasia constituem as principais causas de coagulopatia no pós-operatório1, o que provavelmente encoberta qualquer efeito da glicemia nessas situações.

O presente estudo apresenta as limitações esperadas em um trabalho retrospectivo. Ainda que associações positivas entre hiperglicemia e complicações pós-operatórias tenham sido observadas, não há como estabelecer causalidade. A ausência de protocolos institucionais para medição e controle da glicemia dificultou um acompanhamento mais longo no pós-operatório e a avaliação mais detalhada de possíveis fatores de influência no intraoperatório (relação dos marcadores com variáveis da CEC, impacto de medidas específicas da anestesia ou cirurgia). O impacto de outras variáveis de confusão, que não as apreciadas, também não pode ser descartado na análise dos dados, já que outros elementos podem justificar as associações encontradas.

Indiscutivelmente, uma série de avanços no conhecimento médico e melhorias no cuidado perioperatório vêm contribuindo de forma favorável para redução da morbimortalidade na cirurgia cardíaca pediátrica. O intraoperatório e o pós-operatório imediato representam um momento importante para adoção de medidas e condutas que possam favorecer a evolução clínica dos pacientes. Portanto, marcadores laboratoriais que indiquem prognóstico devem ser ativamente pesquisados para auxiliar, em tempo hábil, a equipe anestésico-cirúrgica no sentido de melhores decisões terapêuticas. Como demonstrado no estudo, níveis glicêmicos mais elevados durante cirurgias cardíacas em crianças não se correlacionaram com mortalidade, mas apresentaram associação com maior ocorrência de complicações infecciosas, cardiovasculares e hematológicas, conforme a utilização, ou não, de CEC no procedimento. No entanto, o impacto de medidas específicas para seu controle, como administração de insulina na hiperglicemia, não está estabelecido de forma consistente na literatura e mais estudos ainda são necessários para sua determinação.

Potencial Conflito de Interesses

Declaro não haver conflito de interesses pertinentes.

Fontes de Financiamento

O presente estudo não teve fontes de financiamento externas.

Vinculação Acadêmica

Este artigo é parte de dissertação de Mestrado de Rodrigo Leal Alves pela Faculdade de Medicina de Botucatu - Universidade Estadual Paulista.

Correspondência:

Rodrigo Leal Alves

Rua Sargento Astrolíbio, 209, apt 1202, Ed. Paolo Passolini - Pituba

41810-340 -Salvador, BA - Brasil

E-mail:

peres@mail.com,

rlalves@ufba.br

Artigo recebido em 15/02/11; revisado recebido em 15/02/11; aceito em 26/04/11.

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BACKGROUND: Anesthesia for pediatric cardiac surgery is systematically performed in severely ill patients under abnormal physiological conditions. In the intraoperative period, there are significant variations in blood volume, body temperature, plasma composition, and tissue blood flow, in addition to activation of inflammation, with important consequences. Serial measurements of blood glucose levels can indicate states of exacerbation of the neuroendocrine-metabolic response to trauma, serving as prognostic markers of morbidity in that population. OBJECTIVE: To correlate perioperative blood glucose levels of children undergoing cardiac surgery with the occurrence of postoperative complications, and to compare intraoperative blood glucose levels according to perioperative conditions. METHODS: Information regarding the surgical/anesthetic procedure and perioperative conditions of patients was collected from the medical records. The mean perioperative blood glucose levels in the groups of patients with and without postoperative complications and the frequencies of perioperative conditions were compared by use of odds ratio and non-parametric univariate analyses. RESULTS: Higher intraoperative blood glucose levels were observed in individuals who had postoperative complications. Prematurity, age group, type of anesthesia, and character of the procedure did not influence the mean intraoperative blood glucose level. The use of extracorporeal circulation (ECC) was associated with higher blood glucose levels during surgery. In procedures with ECC, higher blood glucose levels were observed in individuals who had infectious and cardiovascular complications. In surgeries without ECC, that association was observed with infectious and hematological complications. CONCLUSION: Higher intraoperative blood glucose levels are associated with higher morbidity in the postoperative period of pediatric cardiac surgery.

 Heart defects, congenital thoracic surgery postoperative complications blood glucose

Rodrigo Leal AlvesI, III; Macius Pontes CerqueiraI; Nadja Cecília de Castro KraycheteI, II; Guilherme Oliveira CamposI, II; Marcelo de Jesus MartinsI; Norma Sueli Pinheiro MódoloIV

IHospital São Rafael, Salvador, BA - Brazil

IIHospital Ana Neri, Salvador, BA- Brazil

IIIUniversidade Federal da Bahia, Salvador, BA - Brazil

IVFaculdade de Medicina de Botucatu - Universidade Estadual Paulista, Botucatu, SP - Brazil

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ABSTRACT

BACKGROUND: Anesthesia for pediatric cardiac surgery is systematically performed in severely ill patients under abnormal physiological conditions. In the intraoperative period, there are significant variations in blood volume, body temperature, plasma composition, and tissue blood flow, in addition to activation of inflammation, with important consequences. Serial measurements of blood glucose levels can indicate states of exacerbation of the neuroendocrine-metabolic response to trauma, serving as prognostic markers of morbidity in that population.

OBJECTIVE: To correlate perioperative blood glucose levels of children undergoing cardiac surgery with the occurrence of postoperative complications, and to compare intraoperative blood glucose levels according to perioperative conditions.

METHODS: Information regarding the surgical/anesthetic procedure and perioperative conditions of patients was collected from the medical records. The mean perioperative blood glucose levels in the groups of patients with and without postoperative complications and the frequencies of perioperative conditions were compared by use of odds ratio and non-parametric univariate analyses.

RESULTS: Higher intraoperative blood glucose levels were observed in individuals who had postoperative complications. Prematurity, age group, type of anesthesia, and character of the procedure did not influence the mean intraoperative blood glucose level. The use of extracorporeal circulation (ECC) was associated with higher blood glucose levels during surgery. In procedures with ECC, higher blood glucose levels were observed in individuals who had infectious and cardiovascular complications. In surgeries without ECC, that association was observed with infectious and hematological complications.

CONCLUSION: Higher intraoperative blood glucose levels are associated with higher morbidity in the postoperative period of pediatric cardiac surgery.

Keywords: Heart defects, congenital; thoracic surgery; postoperative complications; blood glucose.

Introduction

The perioperative period of pediatric cardiac surgery represents a crucial moment in the outcome of children with congenital and acquired cardiopathies. In that period, patients undergo significant changes in blood volume, body temperature, plasma composition, and tissue blood flow, with important pathophysiological consequences1. Additional aggressions, often inevitable, such as extracorporeal circulation (ECC) and total circulatory arrest, contribute to further aggravate the organic disarrangement in the intraoperative period1. The stress generated by surgery evokes several defense mechanisms, defined as "neuroendocrine, immune, metabolic response to trauma", aimed at surviving the initial injury. The endocrine changes and immune responses triggered lead to a set of metabolic changes to protect the major physiological functions2. However, similarly to other adaptive mechanisms, the exacerbation of that response can contribute to the perpetuation of the pathological state and occurrence of clinical-surgical complications3.

Hormone variations to stress, such as elevations in circulating catecholamines, glucagon, cortisol, and growth hormone, trigger a state of tissue resistance to the effect of insulin, with gluconeogenesis and catabolism of lean body mass4,5. The hyperglycemia generated, which has been long underestimated and considered a secondary event, is currently recognized as a predictive factor of poor prognosis in critical patients6,7. Studies in adults, investigating the intraoperative elevation in blood glucose levels in cardiac surgery, have also evidenced a positive correlation with postoperative morbidity and mortality, both in diabetic and non-diabetic individuals8-10.

Similarly to that which occurs in adults, the elevation in blood glucose levels in children is expected to be an early biological marker of clinical-surgical outcome, enabling the identification of groups at risk, even in the intraoperative period. The interpretation and management of such alterations, however, are adaptations of conclusions and generalized observations without the appropriate pediatric confirmation. The present study aimed at analyzing perioperative blood glucose levels of children undergoing low- and moderate-risk cardiac surgery, and at comparing them according to surgical/anesthetic conditions and the occurrence of infectious, cardiovascular, respiratory, renal, neurological, and hematological complications, and of death in the postoperative period.

Methods

After approval by the Committee on Ethics and Medical Research, 160 consecutive cardiac surgeries performed in different children aged up to 16 years at the São Rafael and Ana Neri hospitals in the city of Salvador (state of Bahia), in the years 2007 and 2008, were retrospectively studied. All type 1, 2, and 3 procedures according to the Risk Adjustment for Congenital Heart Surgery (RACHS-1) score were selected for the study11.

The perioperative variables were collected in a standardized sheet with information regarding demographic data, preoperative conditions, type and complexity of the procedure performed, type of anesthesia, use and duration of ECC, and use of blood components. All patients underwent arterial catheterization for continuous measurement of arterial blood pressure, and samples were collected at least twice in the intraoperative period (right after arterial catheterization and at the end of the procedure) and at the surgical/anesthetic team's discretion. Diuresis, insensitive losses, and the volume of crystalloids and colloids administered were computed in the final calculation of fluid balance, and the weight of surgical pads and gauzes, aspirated volume, estimated loss in the ECC circuit, and volume of blood components administered were used in blood balance.

Regarding preoperative conditions, the following data were collected: gender; age; prematurity; weight; primary cardiopathy (with greater clinical impact on the child); associated diseases (including secondary cardiopathies); presence of cyanosis; pulmonary hypertension; congestive heart failure or mechanical ventilation prior to surgery; and character of the procedure (elective or emergency). In addition, the last preoperative laboratory exams, including fasting blood glucose levels, were also assessed.

During surgery, the following data regarding the surgical/anesthetic act were collected: type of anesthesia (general anesthesia alone x general anesthesia with spinal anesthesia); surgery performed; ECC data; administration of blood components; use of vasoactive drugs, insulin and corticosteroids; and administration of glucose at any form or dilution. The laboratory exams of the period were performed in an automate blood gas analyzer (Radiometer Medical ABL 700, Copenhagen) of the same brand and model in both hospitals studied, with blood sample collected from the invasive arterial blood pressure system or from the arterial line of ECC. The mentioned blood gas analyzer measures not only the blood gas profile of the sample (pH, PCO2, PO2, HCO3-, and BE), but also blood glucose levels, erythrogram (hematocrit and hemoglobin), lactatemia, and electrolytes (sodium, potassium, calcium, and chloride). Because of the large variability in the number and time of intraoperative samplings, the initial and maximum blood glucose levels were recorded during surgery, as was the mean of the blood glucose levels collected during the period.

In the postoperative period, the occurrence of death and complications was assessed based on the report of events in the medical record until the patient's discharge from hospital. The types of complications were recorded in correlate groups according to the following pre-established definitions: infections: confirmed situations or suspicion of infected site with the use of antibiotics; cardiovascular complications: occurrence of arrhythmias, total atrioventricular block, cardiac tamponade, use of vasoactive drug for more than 24 hours (infusions greater than 15mcg/kg/min of dopamine or any value of continuous infusion of noradrenaline and/or adrenaline), inotropic drug use for more than 24 hours (infusions up to 15mcg/kg/min of dopamine or any value of continuous infusion of dobutamine or milrinone), low cardiac output, and systemic arterial hypertension requiring sodium nitroprusside for blood pressure control for more than 24 hours; respiratory complications: embolism, pulmonary edema, mechanical ventilation for more than 48 hours in the postoperative period, and acute pulmonary injury; renal complications: acute renal failure (elevation greater than or equal to twice the baseline creatinine serum level) and/or dialysis need; neurological complications: coma, convulsion, neurological deficit, and stroke; hematological complications: coagulopathy (prothrombin and activated partial thromboplastin times greater than twice the normal value or fibrinogen lower than 100mg/dL and/or platelet count lower than 80,000/mm3), hemorrhagic events with or without coagulopathy and need to return to the operating room for hemostasis review. A combined event was the occurrence of at least one of the complications listed.

In the intensive care units (ICUs), the routine measurements of postoperative blood glucose levels obtained with digital glucometers (reagent strip - glucose oxidase method) were assessed. The values on admission and the mean value of the measures obtained on the first postoperative day were used in the analysis, because of the variation in measurement times (performed at least four times a day). The ICUs in the hospitals studied had a routine of at least 24-hour oral fasting after surgery with glucose administration (infusion rate between 5 and 10mg/kg/minute) in the intravenous solution of hydro-electrolyte replacement during that period. Insulin therapy to control glycemia was used at the discretion of the physician in charge, being usually initiated in the presence of blood glucose levels over 250mg/dL.

The effect of preoperative blood glucose levels, initial, maximum and mean intraoperative blood glucose levels, and mean blood glucose level of the first postoperative day on the likelihood of complication was calculated by use of binary logistic regression, adjusted according to the estimated risk (RACHS-1). The values were expressed as odds ratio and the respective 95% confidence intervals. The different mean intraoperative blood glucose levels according to prematurity, type of anesthesia, surgery character, and use of ECC were compared by use of the Mann-Whitney test. The mean intraoperative blood glucose levels according to age group and risk group were compared by use of Kruskal-Wallis test. The chi-square test was used to compare the relative frequencies of ECC use and complication rates according to risk groups. Effects and differences were considered statistically significant when p < 0.05.

Results

Of the 160 patients studied, 85 were of the male sex (75 females), 90 had another associated disease, and only five were premature babies. Median age and weight were 36 months and 13 kg, respectively, with a large variation range in sampling (15 days to 16 years, and 2.3 to 67 kg of weight). Most procedures (81% of the cases) were considered elective, general anesthesia alone being the most commonly used anesthetic procedure (76.8%) as compared to combined anesthesia (general plus spinal anesthesia). Extracorporeal circulation was used in approximately half of the surgeries (48%), with a median duration of 70 minutes and median aortic clamping time of 55 minutes. In 62.5% of the cases, transfusion of any type of blood components was required, and the patients had a median intraoperative diuresis of 3.67 mL.Kg-1 and median fluid and blood balances of +140 mL and +20 mL, respectively. The preoperative use of corticosteroid and the intraoperative administration of glucose or insulin were uncommon events in our sampling. Because of the surgical protocol of methylprednisolone use (30mg/kg) in ECC, the intraoperative corticoid administration rate was identical to the ECC use rate (Tables 1 and 2).

Graph 1 shows the evolution of blood glucose levels at different times in the perioperative period in patients with and without at least one of the previously listed complications (combined event). A statistically significant difference is observed in the maximum and mean blood glucose levels in the intraoperative period, with higher levels being observed in those evolving with a morbid event. Because the mean blood glucose level obtained from all samples during surgery probably better reflects the metabolic status than the unitary measures of blood glucose peak in that period, we chose to analyze its association with postoperative complications and the impact of possible confounding variables on it.

Tables 3 and 4 show that prematurity, surgery character, type of anesthesia, and age group were not associated with differences in the mean blood glucose level during surgery. Extracorporeal circulation, with the concomitant administration of high doses of corticosteroid, however, was associated with significantly higher blood glucose levels in the period (Table 4).

The estimated RACHS-1 surgical risk11 has also influenced those values, with lower blood glucose levels in group 1, constituted by lower complexity surgeries (Table 5). Although the RACHS-1 score categorizes pediatric cardiac surgeries into six groups according to short-term mortality (in increasing order), the greatest blood glucose means were evidenced in group 2, with intermediate risk, and not in group 3, with a higher presumed risk. This probably reflects the higher ECC use rate in group 2 surgeries (Table 5), which concentrated the long-term intracavitary procedures, such as total correction of tetralogy of Fallot. In the present sample, group 3 was constituted mainly by short-term vascular procedures with no ECC and a complication rate, such as pulmonary artery cerclage and systemic-pulmonary anastomoses, similar to that of group 2. Because of the presumed impact of ECC on intraoperative blood glucose levels, the surgical sampling was subdivided according to its use for a better analysis of the groups.

Table 6 shows that, in the surgeries without ECC, the patients experiencing infectious and hematological complications had higher means of intraoperative blood glucose levels than those without such complications. In the surgeries requiring ECC (Table 7), that association was evidenced for infectious and cardiovascular complications and combined events (occurrence of at least one of the complications mentioned). The death rate did not associate with the mean intraoperative blood glucose level in procedures with and without ECC.

Discussion

Although in adults higher blood glucose levels in the intraoperative and postoperative period of cardiac surgery are associated with higher morbidity and mortality6-10, little is known about that relation in the pediatric population. A large number of possible confounding factors, such as prematurity of the physiological systems, greater availability of surgical procedures, and less uniformity in preoperative clinical conditions, makes conclusive results difficult to obtain.

Figure 1 shows the perioperative variation of blood glucose levels in patients without intercurrences and those with at least one of the complications analyzed in the postoperative period. The mean and the maximum value found during surgery showed a positive statistical association with the occurrence of complications, which was evidenced neither in the measurements on ICU admission nor in the mean of the first postoperative day. This is the opposite of the result reported by Polito et al12, who found no association between severe complications and intraoperative blood glucose levels, but showed greater blood glucose levels in the first 72 postoperative hours among those with complications. Other studies13-15 have also shown higher postoperative blood glucose levels in children with morbidities after cardiac surgery. However, Rossano et al16, studying neonates recovering from the surgery to correct transposition of the great vessels, have reported that those who maintained, on the first postoperative day, blood glucose levels between 80 and 110mg/dL for a long period (more than 50% of the time), had a higher risk of adverse events than those who maintained blood glucose levels over 200mg/dL.

As previously mentioned, several confounding variables should be considered when assessing the results, and the sample should be subdivided for better analysis. Figure 1 shows the data of the general population studied, and the differences found in the mean and maximum blood glucose levels in the intraoperative period can be explained by the use of high doses of corticoid and of ECC. Both factors are associated with inherent complications and usually indicate clinical and surgical situations of higher risk, requiring a specific analysis of the subgroups. Regarding the mean blood glucose level of the first postoperative day, which did not differ in patients with or without intercurrences, other non-controlled variables, such as insulin use or glucose administration rate at the ICU at the discretion of the physician in charge, can have influenced the blood glucose levels of the two groups, hindering their interpretation and comparison with data in the literature.

When analyzing the clinical and surgical factors that can theoretically influence intraoperative blood glucose levels, the following were not associated with differences in the mean blood glucose level in the period: prematurity; age group; elective or emergency character of the procedure; and type of anesthesia used (general alone or general with spinal anesthesia). The use of ECC, however, was associated with significantly higher intraoperative blood glucose levels (Table 4). Although the corticosteroid dose of the protocol can explain that association, ECC per se is one of the major triggers of pro-inflammatory activity in surgery, with substantial elevations in cytokines and circulating interleukines17, thus, higher blood glucose levels are expected with ECC use. Thus, patients were subdivided according to ECC use in the surgical procedure for analyzing the relation between the mean intraoperative blood glucose level and the occurrence of specific complications of the major body systems in each situation (Tables 6 and 7).

Based on the analysis of postoperative complication rates according to ECC use, this study showed that infectious complications were associated with higher intraoperative blood glucose levels, regardless of ECC use. In procedures without ECC, hematological complications were associated with higher blood glucose means during surgery, while in procedures with ECC, that association occurred with cardiovascular complications.

When comparing with studies in the adult population, some differences in the subtypes of complications can be observed. Ouattara et al9, in a prospective analysis, have reported that a poor intraoperative blood glucose control, four consecutive measures over 200mg/dL, was associated with greater rates of death and cardiovascular, respiratory, renal, and neurological, but not infectious, complications in diabetic adults undergoing myocardial revascularization with ECC. Gandhi et al8, in myocardial revascularization surgeries, have reported greater intraoperative blood glucose means in individuals who developed renal and pulmonary disorders, but not cardiovascular, neurological, or infectious disorders, and/or died. Duncan et al18, however, have reported a positive association between a blood glucose level over 200 mg/dL during different cardiac surgeries with ECC in adults and the occurrence of infection and prolonged mechanical ventilation, even after multivariable analysis with control of probable confounding factors. In children, the studies usually approach the complications jointly, like combined events, focusing on the postoperative period of complex procedures with ECC. In some of the few studies on that population, Ghafoori et al19 have reported a greater risk of mediastinitis in individuals whose blood glucose peaks exceeded 130mg/dL in the first 24 postoperative hours, while Székely et al14 have reported a higher rate of heart failure and severe infections in children with hyperglycemia after cardiac surgery.

Diabetic patients represent a group at higher risk for postoperative infection in several surgical procedures. Even though the noxious effects of chronic hyperglycemia in the immune and vascular systems are known to increase the likelihood of infectious complications, acute hyperglycemia also has its own adverse effects. Experimental studies have shown the suppression of several aspects of immunity, such as chemotaxis, phagocytosis, generation of free radicals, and the bactericidal activity of macrophages20, with an acute elevation in blood glucose levels. The increase in the concentration of circulating inflammatory cytokines has also been reported in acute hyperglycemia21, causing a pro-inflammatory state with reduced immune function, justifying higher infection rates in such situations.

The reduction in the production and release of endothelial nitric oxide, the increase in angiotensin II levels, and the changes in vascular reactivity, also associated with hyperglycemia4, can cause disorders in the systemic and pulmonary circulations with consequent cardiovascular complications. Even arrhythmias and myocardial dysfunctions after cardiac surgery with ECC can be attributed to inflammatory changes in the heart parenchyma22, presumably proportional to the intensity of the inflammatory state.

Platelet dysfunctions due to a decrease in the nitric-oxide-induced antiaggregating activity have been reported in hyperglycemic patients with acute coronary syndromes23. Hypercoagulability associated with an elevation in blood glucose levels has been demonstrated in situations of endotoxemia induced in humans24 and in patients with septic shock25. Such alterations in coagulation can explain the association observed between higher intraoperative blood glucose levels and coagulopathy in the postoperative period of surgeries without ECC, since both events are related to the magnitude of tissue trauma and the size of the wound area. In surgeries with ECC, the higher intensity of the anticoagulation used and the negative impact of ECC itself on the physiological systems of hemostasis constitute the major causes of postoperative coagulopathy1, which probably surpasses any effect of blood glucose levels in such situations.

The present study has the limitations expected from a retrospective study. Although positive associations between hyperglycemia and postoperative complications have been observed, causality cannot be established. The lack of institutional protocols to measure and control blood glucose levels hindered a longer postoperative follow-up and a more detailed assessment of possible intraoperative influencing factors (relationship of the markers with ECC variables, impact of specific anesthetic or surgical measures). The impact of other confounding variables, which were not assessed, cannot be eliminated in data analysis, since other elements can justify the associations found.

Several advances in medical knowledge and improvement in perioperative care have contributed in a favorable way to reduce morbidity and mortality in pediatric cardiac surgery. The intraoperative and immediate postoperative periods are important for the adoption of measures and managements that can favorably influence the clinical outcome of patients. Thus, laboratory markers of prognosis should be actively pursued to help the surgical/anesthetic team to improve their therapeutic decisions. As demonstrated in our study, higher blood glucose levels during cardiac surgeries in children did not correlate with mortality, but were associated with a higher occurrence of infectious, cardiovascular, and hematological complications depending on ECC use in the procedure. However, the impact of specific measures for controlling blood glucose levels, such as insulin administration in hyperglycemia, has not been consistently established in the literature, and further studies are required for its determination.

Potential Conflict of Interest

No potential conflict of interest relevant to this article was reported.

Sources of Funding

There were no external funding sources for this study.

Study Association

This article is part of the thesis of master submitted by Rodrigo Leal Alves, from Faculdade de Medicina de Botucatu - Universidade Estadual Paulista.

References