Vacuum-assisted closure in cardiac surgery - clinical outcome and vascular effects

Abstract

The aim of this research was to clinically and experimentally evaluate the use of vacuum-assisted closure in poststernotomy mediastinitis after cardiac surgery. Vacuum-assisted closure (VAC) is a new wound-healing therapy based on the application of a local negative pressure to the wound. New techniques for treating poststernotomy mediastinitis are needed since conventional techniques have an unsatisfactorily high mortality rate and are associated with high morbidity. It was concluded that VAC in poststernotomy mediastinitis results in a lower mortality rate and a lower rate of recurrent infection compared to conventional treatment. The long-term survival after VAC-treated mediastinitis following isolated coronary artery bypass grafting (CABG) was similar to the long-term survival in CABG without mediastinitis. Obesity, diabetes mellitus, low left ventricular ejection fraction, renal failure, and three-vessel disease were identified as independent risk factors for developing mediastinitis after isolated CABG. It was shown that VAC can be applied without impairment of the central hemodynamics in a sternotomy wound model. It was also shown that the application of VAC for 12 hours does not induce perforation or dissection of porcine femoral arteries. However, the endothelin-receptor-mediated vasoconstriction was enhanced, together with more efficacious endothelium-dependent vasodilatation.



In conclusion, the clinical results when using VAC in poststernotomy mediastinitis were superior to conventional treatment, both in the short and the long term. The experimental results indicate that VAC can be used safely without impairment of central hemodynamics or damage to the blood vessels.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

Djupa infektioner i brösthålan (mediastinit) efter hjärtkirurgi är en allvarlig komplikation som kan ha dödlig utgång. Komplikationen är relativt ovanlig (1-3 % av hjärtopererade patienter), men de som drabbas av denna allvarliga infektion har en hög dödlighet (cirka 10-30 %). Det finns för närvarande inte någon enskild standardterapi för denna komplikation utan istället används ett antal behandlingsmetoder i olika kombinationer. De allmänt accepterade behandlingarna har alla gemensamt att man kombinerar antibiotika med kirurgiskt borttagande av död vävnad (revision) i såret för att på så sätt underlätta utläkning. Revisionen kan kombineras med ytterligare omläggningar eller sköljbehandling av såret. Dessutom kan man behandla genom en mer extensiv revision och ta bort hela, eller delar av, bröstbenet för att därefter ersätta det i möjligaste mån av bröstmuskel, bukmuskel eller tarmkex via en plastikkirurgisk förflyttning (s.k. lambå). Dessa mediastinitbehandlingar är inte optimala vilket, förutom den höga dödligheten, också avspeglas i mångfalden av terapier. En konventionell behandling kan innebära långvarig sängbundenhet och ytterligare kirurgisk påfrestning för en infekterad och redan svårt sjuk patient. I flera fall blir det ett tveksamt kosmetiskt och funktionellt resultat samt i värsta fall en okontrollerad, djup infektion som leder till organsvikt och död.



Den här avhandlingen har för avsikt att utvärdera en ny metod för behandling av mediastinit efter hjärtkirurgi. Avhandlingsarbetet baseras på en klinisk del (delarbete I och II) och en experimentell del (delarbete III och IV). Behandlingsmetoden bygger på så kallad vakuumassisterad sårläkning (vacuum-assisted closure; VAC). Metoden lanserades relativt nyligen av plastikkirurger som en behandling för svårläkta, kroniska bensår. Thoraxkirurgiska kliniken i Lund har drivit ett pionjärarbete i behandlingen av mediastinit efter hjärtkirurgi med denna undertrycksmetod (VAC). I korthet går behandlingen ut på att man, under narkos, tar bort ståltrådarna från bröstbenet, sköljer det infekterade såret samt utför en måttlig revision. Därefter placeras en vaselinkompress över hjärtat och under bröstbenets kanter för att skydda hjärtat mot skavning. Vidare fylls såret med två lager polyuretansvamp samtidigt som ena änden av en dränageslang (alt. två) placeras i svampen. Därefter täcks såret, inklusive polyuretansvamp och slang, med en transparent, självhäftande plastfilm. Slutligen kopplas den fria änden av dränageslangen till en uppsamlingscistern för sårvätska och därefter vidare till en vakuumpump som ger ett kontinuerligt undertryck med förvald styrka (vanligen -125 mmHg). När pumpen aktiveras så evakueras luften från polyuretansvampen vilken i sin tur krymper och hårdnar. Effekten blir en momentan stabilisering av bröstbenet och ett isolerat sår. Förutom ett stabilt bröstben, vilket möjliggör en tidig mobilisering, medför behandlingsmetoden ett ökat lokalt blodflöde i omgivande sårkanter, ett mycket bra dränage av sårvätska samt att sårkanterna närmar sig varandra. Polyuretansvampen byts var tredje till var fjärde dag och när såret i brösthålan bedöms vara i bra läkning kan bröstbenet åter förslutas med ståltråd. Sammanfattningsvis kan man säga att VAC kombinerar ett flertal klassiska sårläkningsprinciper från konventionella behandlingar. Det ger en överlägsen läkning och resulterar i ett minskat behov för radikal, stympande kirurgi. Behandlingen med VAC sker parallellt med sedvanlig antibiotikabehandling vars inriktning styrs efter aktuell bakteriestam.



Delarbete I jämförde 61 hjärtopererade patienter med VAC-behandlad mediastinit under åren 1999-2003 mot 40 hjärtopererade patienter med konventionellt behandlad mediastinit under åren 1994-1998. Delarbetet visade att VAC resulterade i en lägre dödlighet, både på kort och på lång sikt, jämfört med tidigare behandlingar (omläggningar, sköljbehandlingar och lambåkirurgi). Dessutom fann man att VAC läkte ut mediastiniten i högre grad jämfört med konventionell behandling där man i större utsträckning var tvungen att kombinera flera terapiformer för att nå utläkning.



Delarbete II var en uppföljning av 4827 patienter som genomgått kranskärlsoperation i Lund under åren 1999-2004. Delarbetet visade att långtidsöverlevnaden efter kranskärlsoperationer som komplicerats med mediastinit (46 patienter), men där denna mediastinit VAC-behandlats, var jämförbar med långtidsöverlevnaden efter de kranskärlsoperationer som inte komplicerats av mediastinit (4781 patienter). Detta var ett intressant fynd eftersom det tidigare är känt att mediastinit ger en klart försämrad långtidsöverlevnad, även om mediastiniten har läkts ut konventionellt behandling. I delarbetet identifierades också ett flertal oberoende preoperativa riskfaktorer för insjuknande i mediastinit (fetma, diabetes, hjärtsvikt, njursvikt, uttalad kranskärlssjukdom). Genom att ta dessa faktorer i beaktande kan kirurgen förhoppningsvis identifiera högriskpatienter och i möjligaste mån förebygga mediastinit.



Delarbete III visade i en djurmodell (gris) att den centrala blodcirkulationen, till exempel hjärtminutvolymen, inte påverkas negativt vid användning av VAC i brösthålan. Bakgrunden till studien är oro för att en användning av kraftigt undertryck i brösthålan skulle kunna ge upphov till en negativ påverkan på hjärtats pumpfunktion (s.k. tamponadeffekt). Sex olika undertryck (-50, -75, -100, -125, -150, -175 mmHg) prövades i syfte att identifiera optimalt undertryck med avseende på cirkulationen. Inget undertryck påverkade cirkulationen negativt, istället fann man en liten ökning av hjärtminutvolymen vid -75 mmHg. Ett flertal andra mått på den cirkulatoriska situationen (t.ex. blodtryck och centralt ventryck) var opåverkade vid alla undertryck.



I delarbete IV VAC-behandlades ett sår i ljumsken på gris, med blottlagd ljumskartär, i 12 timmar. Efter VAC-behandling var kärlet oskadat och man kunde inte påvisa någon blödning eller annan mekanisk skada. Detta är positivt ur kirurgisk synvinkel eftersom VAC-behandling i bröstkorgen utsätter både små och stora kärl för långvarigt undertryck. Ljumskartären hade dessutom en intakt sammandragande respektive vidgande förmåga efter VAC-behandling. Dock hade den för kärlsammandragning viktiga endothelinreceptorn ökat något. Likaså hade den för kärlet viktiga endotelberoende förmågan till vidgning ökat något. Betydelsen av dessa fynd är ännu oklara.



Sammanfattningsvis kan man säga att VAC-behandling av mediastinit efter hjärtkirurgi ger resultat som är överlägsna de metoder som tidigare funnits till hands. Detta verkar gälla både på kort och på lång sikt. Dessutom kan man med resultaten från djurförsök anta att VAC-behandlingen är en säker metod utan negativa konsekvenser för kärl eller cirkulation.

• author: Sjögren, Johan
• supervisor: Richard Ingemansson
• opponent: Associate Professor Ivert, Torbjörn, Department of Cardiothoracic Surgery, Karolinska University Hospital, Stockholm, Sweden
• organization: Thoracic Surgery
• publishing date: 2005
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Cardiac and Cardiovascular Systems; Surgery
• keywords: orthopaedics, Surgery, Kardiovaskulära systemet, Cardiovascular system, Infektioner, Infections, endothelium, vascular, central hemodynamics, risk factors, long-term survival, mortality, wound closure, cardiac surgery, vacuum-assisted closure, poststernotomy mediastinitis, traumatology, Kirurgi, ortopedi, traumatologi
• pages: 136 pages
• defense location: Segerfalkssalen, Wallenberg Neurocenter, BMC
• defense date: 2005-05-19 13:00:00
• ISBN: 91-85439-35-5
• language: English
• LU publication?: yes
• additional info: J Sjögren, R Gustafsson, J Nilsson, M Malmsjö and R Ingemansson. 2005. Clinical Outcome after Poststernotomy Mediastinitis: Vacuum-Assisted Closure Therapy versus Conventional Treatment. The Annals of Thoracic Surgery, (inpress); J Sjögren, J Nilsson, R Gustafsson, M Malmsjö and R Ingemansson. 2005. The Impact of Vacuum-Assisted Closure on Long-Term Survival after Poststernotomy Mediastinitis. The Annals of Thoracic Surgery, (accepted); J Sjögren, R Gustafsson, A Wackenfors, M Malmsjö, L Algotsson and R Ingemansson. 2004. Effects of Vacuum-Assisted Closure on Hemodynamic Parameters in a Porcine Sternotomy Wound Model. Interactive Cardiovascular and Thoracic Surgery, vol 3 pp 666-71.; A Wackenfors, J Sjögren, L Algotsson, R Gustafsson, R Ingemansson and M Malmsjö. 2004. The Effect of Vacuum-Assisted Closure Therapy on the Pig Femoral Artery Vasomotor Responses. Wound Repair and Regeneration, vol 12 pp 244-51.
• id: b8f27810-8bff-427c-a068-0fcb72d95fca (old id 544820)
• date added to LUP: 2016-04-01 17:02:05
• date last changed: 2018-11-21 20:46:08