Myocardial Protection & Cardioplegia (CVT)
Contents
- Principle — ทำไมต้อง protect myocardium
- Mechanism of arrest (depolarized vs polarized)
- Solution types (crystalloid / blood / del Nido)
- Delivery route (antegrade vs retrograde)
- Temperature & pitfalls
- Key numbers
1. ⚙️ Principle — ทำไมต้อง protect
ขณะ aortic cross-clamp coronary ถูกตัดขาดจาก systemic circulation ทำให้ myocardium เข้า global ischemia หัวใจที่เต้นต่อใช้ ATP สูงมาก เป้าของ cardioplegia คือลด myocardial oxygen demand ให้ต่ำที่สุดโดยหยุดหัวใจใน diastole และคงการหยุดนั้นไว้ตลอดช่วง ischemic period เพื่อลด ischemia-reperfusion injury
Cardioplegia ที่ดีต้องทำ 5 อย่างพร้อมกัน: (1) arrest หัวใจใน diastole เร็ว (2) คง arrest ตลอด cross-clamp (3) cool myocardium ลด metabolic rate (4) buffer และ flush metabolic waste (5) ลด reperfusion injury ตอน unclamp
2. ⚡ Mechanism of arrest
Depolarized arrest (hyperkalemic — มาตรฐาน) — solution ที่มี K⁺ สูงทำให้ resting membrane potential (RMP) ของ cardiomyocyte depolarize ขึ้นจนถึงระดับที่ voltage-gated Na channel เข้าสู่ inactivated state ถาวร เมื่อ channel เปิดไม่ได้ action potential จึงไม่เกิด หัวใจหยุดนิ่งใน diastole นี่คือกลไกของเกือบทุก cardioplegia ที่ใช้คลินิก
ข้อเสียของ depolarized arrest คือ membrane ยัง depolarize อยู่จึงมี ionic gradient รั่วไหลต่อเนื่อง โดยเฉพาะ Na และ Ca เข้าเซลล์สะสมจนเสี่ยง intracellular Ca overload ซึ่งเป็นต้นเหตุของ reperfusion injury จึงต้องมี additive มาช่วย (ดู del Nido)
Polarized arrest (ทางเลือก experimental) — ใช้ agent เช่น procaine, adenosine, esmolol ที่หยุดหัวใจใกล้ RMP ปกติ จึงรักษา ionic gradient ได้ดีกว่าในทฤษฎี แต่ยังไม่เป็น mainstream ในทางปฏิบัติ
3. 🤪 Solution types
| Crystalloid cardioplegia | Blood cardioplegia | Del Nido | |
|---|---|---|---|
| องค์ประกอบ | crystalloid ล้วน | blood : crystalloid = 4:1 (blood 80%) | crystalloid : blood = 4:1 (blood 20%) |
| ข้อดี | ง่าย, ไม่ต้องใช้ blood | มี O₂ carrying + buffer + oncotic + free radical scavenger ตามธรรมชาติของเลือด | single dose คุม ~90 นาที, ลด hemodilution, ไม่ขัดจังหวะ surgery |
| ข้อเสีย | ต้อง redose บ่อย, ไม่มี O₂ | redose ทุก 15–20 นาที → ขัดจังหวะการผ่า | protection หลัง 90 นาทีลดลง (troponin/lactate ขึ้น) |
Del Nido composition & mechanism (ข้อสอบบ่อย): base เป็น PlasmaLyte-A (หรือ lactated Ringer) ผสม blood อัตรา 1:4 เติม KCl (depolarized arrest), NaHCO₃ (buffer), mannitol (osmotic + free radical scavenger, ลด edema), magnesium sulfate (block Ca overload + membrane stabilize) และ lidocaine (Na-channel block ช่วยคง depolarized arrest นานขึ้น + antiarrhythmic ตอน reperfusion) จุดเด่นคือ lidocaine + Mg ทำงาน synergistic กันกัน intracellular Ca overload ทำให้ single dose คุมนานโดยไม่ต้อง redose ถี่
Dose: 20 mL/kg (max ~1000 mL) ที่ 4°C, single dose คุ้ม arrest ~90 นาที (ถ้า ACC >90 นาที มี troponin/lactate สูงขึ้น ควร redose)
ทำไม del Nido ดัง: single-dose ทำให้ไม่ต้องหยุดขัดจังหวะ surgery ทุก 15–20 นาทีเหมือน blood cardioplegia เดิม เหมาะกับ MICS/minimally invasive และ case ที่ต้องการ uninterrupted field (เดิมจาก pediatric surgery)
/image.png)
4. 🗭 Delivery route
| Antegrade | Retrograde | |
|---|---|---|
| ทางให้ | aortic root (หรือ direct ostial ถ้าเปิด aorta) → coronary artery | |
| clamp เหนือ aorta | coronary sinus ด้วย balloon-tipped catheter → cardiac vein → capillary | |
| ข้อดี | arrest เร็ว (~5 นาที), homogeneous ถ้า coronary ไม่ตีบ | กระจาย distal ต่อ stenosis ได้, ไม่ขัดจังหวะ field (redose ได้ต่อเนื่อง), protect subendocardium ของ hypertrophy ได้ดีกว่า, flush debris/air ขณะ valve/reop |
| ข้อจำกัด | ต้องมี competent aortic valve (ถ้า AR → solution รั่วเข้า LV ไม่เข้า coronary); distribution ไม่สม่ำเสมอถ้า severe CAD | ช้ากว่า (~30 นาทีกว่าจะครบ dose), veno-venous shunt ทำให้เสีย solution ได้ถึง 40%, ต้องข้าม valve of Thebesius |
Indication ของ retrograde (ข้อสอบบ่อย): aortic insufficiency (antegrade root ไม่ได้), aortic valve/root surgery (เปิด root อยู่), severe CAD ที่ antegrade distribution ไม่ทั่ว, hypertrophied subendocardium, และ reop ที่ต้อง flush debris จาก old vein graft — ทางปฏิบัติมักใช้ combined antegrade + retrograde: bolus antegrade ให้ arrest เร็วก่อน แล้ว maintain ด้วย retrograde
5. 🌡️ Temperature & pitfalls
- Cardioplegia มักให้ที่ 4°C (cold) เพื่อ cool myocardium ลง <15°C ลด O₂ consumption; มีทางเลือก warm/tepid cardioplegia ที่เน้น substrate delivery มากกว่า hypothermia โดยเฉพาะตอน reperfusion (hot shot = terminal warm cardioplegia ก่อน unclamp)
- Antegrade root pressure คุมได้ถึง ~100–150 mmHg แต่ retrograde coronary sinus ต้อง <50 mmHg กัน pressure injury ของ CS
-
🔍 Verification status
✅ Searched & verified (web, 4 ส.ค. 2026):
- Del Nido: PlasmaLyte-A/LR base, blood:crystalloid 1:4, dose 20 mL/kg max 1000 mL @ 4°C, single dose ~90 นาที; components KCl/NaHCO₃/mannitol/MgSO₄/lidocaine; mechanism depolarized arrest + lidocaine Na-block + Mg anti-Ca-overload (Int Perfusion Assoc review 2025; ScienceDirect; JECT 2024)
- Del Nido >90 นาที: troponin/lactate/VIS/defibrillation สูงขึ้น แต่ mortality/LCOS/MODS ไม่ต่าง (JCM 2025, PMC11989696)
- Blood cardioplegia blood:crystalloid 4:1, redose q15–20 นาที (PMC8163264; ScienceDirect)
- Depolarized arrest mechanism (hyperkalemic → RMP depolarize → Na channel inactivated); antegrade vs retrograde route + indication + retrograde CS <50 mmHg / antegrade ถึง 150 mmHg; veno-venous shunt 40%; valve of Thebesius (OpenAnesthesia; StatPearls NBK538289; US patents)
⚠️ From source/textbook, ไม่ได้ re-verify effect size:
- Del Nido cool myocardium <15°C, 3/4 dose จำเป็น — single-study figures
- Warm/tepid cardioplegia + hot shot เป็น concept-level, ไม่ดึง trial effect size
🔴 Flagged uncertain:
- ไม่มี single universal standard ของ cardioplegia composition/technique — institution-dependent
- Blood vs del Nido superiority ใน adult ยังถกเถียง (RCT ส่วนใหญ่ non-inferior, ไม่ชี้ clear superiority)