Pericardial Trauma and Adhesions in Relation to Reoperative Cardiac Surgery

Summary

In an attempt to appreciate the changes that favour adhesion formation we compared the morphological and fibrinolytic changes that occur in human primary and reoperative pericardium. Ten patients undergoing primary elective open heart surgery and ten undergoing first time reoperative open heart surgery were studied. Pericardial samples were taken at four time points. At 0 (time A) and 30 (time B) minutes from the time of pericardiotomy (before the commencement of CPB), 30-50 minutes (time C) after the commencement of CPB, and then finally 10 minutes (time D) after the patient had been rewarmed. The fibrinolytic activity, as measured by the Plasminogen activating activity (PAA), in the pericardial samples of the ten primary cases was compared with that in 5 of the reoperative cases. For the primary group, the PAA after 30 minutes of exposure (median 6.65 IU/cm², range 3.85-11.89 IU/cm², p = 0.14, n = 10) was not significantly reduced when compared to the initial activity (median 8.74 IU/cm², range 2.22-17.68 IU/cm², n=10). After 30-50 minutes CPB the PAA was significantly reduced (median 3.93 IU/cm², range 1.5-13.24 IU/cm², p = 0.028, n=10) and still reduced after rewarming for 10 minutes (median 3.12 IU/cm², range 0.88-19.93 IU/cm², p = 0.047, n = 10). The simultaneous plasma tissue-type Plasminogen activator activity showed a significant (p < 0.05) increase after 30-50 minutes bypass with a later decline. The changes in the reoperative pericardial PAA were similar. In addition, the degree of PAA in reoperative pericardium was consistently lower than that observed in primary tissue. The extent of primary pericardial mesothelial damage at times B, C, and D compared with that at time A showed a significant (p <0.01 for times B, C, and D) increase. Similarly there was a significant worsening of the degree of inflammation. Compared with primary pericardium, the reoperative samples showed a significant (p < 0.01 for times A, B, and C) preponderance of damaged mesothelium at the earlier stages of the oepration. It appears that, following the initial bypass surgery, the processes that cause pericardial and mesothelial healing with recovery of PAA compete with those leading to pericardial adhesions and fibrosis. The histological and biochemical outcome seen in reoperative pericardium is the result of these competitive actions.

Zusammenfassung

Zur Beurteilung von Vorgängen, die Verwachsungen begünstigen, untersuchten wir morphologische und fibrinolytische Perikardveränderungen im Rahmen primärer und re-operativer herzchirurgischer Eingriffe an jeweils 10 Patienten. Es wurden 4 Perikardproben zu folgenden Zeitpunkten entnommen: zu Beginn der Perikardiotomie (Zeitpunkt A), 30 Minuten nach Perikardiotomie (Zeitpunkt B), 30 - 50 Minuten nach Beginn der extrakorporalen Zirkulation (Zeitpunkt C), und 10 Minuten nach Beginn der Wiederaufwärmung (Zeitpunkt D). Die fibrinolytische Aktivität, gemessen durch die Plasminogenaktivität (PM), wurde in den Perikardproben der 10 Patienten mit einem Primäreingriff gemessen und mit 5 Patienten aus der Re-Operationsgruppe verglichen. In der Primäreingriff-Gruppe zeigte sich 30 Minuten nach Perikardiotomie keine signifikante Reduzierung der fibrinolytischen Aktivität (Median: 6,65 IU/cm², Range 3,85-11,89 IU/cm², p = 0.14, n =10) im Vergleich zu den Ausgangswerten (Median: 8,74 IU/cm², Range 2,22-17,68 IU/cm², n = 10). Nach 30-50 Minuten extrakorporaler Zirkulation war die Plasminogenaktivität signifikant reduziert (Median: 3,12 IU/cm², p = 0,028, n = 10) und blieb dies auch bis 10 Minuten nach Beginn der Wiederaufwärmung (Median: 3,12 IU/cm², Range 0,88- 19,93 IU/cm², p = 0,047, n = 10). Die gleichzeitig gemessene Plasma-Gewebsplasminogen-Aktivität (tPA) zeigte einen signifikanten Anstieg nach 30-50minütiger Bypasszeit mit einem späteren Abfall. Die Veränderungen in der Re-Operationsgruppe waren bezüglich der fibrinolytischen Aktivität vergleichbar, hier zeigte sich ein noch stärkerer Abfall der PM als in den Gewebsproben der Primäreingriffe. Das Ausmaß der Mesothelschädigung des Perikards bei den Primäreingriffen zeigte zu den Zeitpunkten B, C und D signifikante Anstiege im Vergleich zu Zeitpunkt A (p < 0,01 für B, C und D). Dem ähnlich zeigte sich eine signifikante Verschlimmerung der Entzündung. Im Vergleich zu den Primäreingriffen zeigten die Gewebsproben der Re-Operationen eine signifikante Häufung (p < 0,01 zu Zeitpunkt A, B und C) von Mesothelschäden zu einem früheren Zeitpunkt der Operation. Es scheint, das nach primären Bypassoporationen der Prozeß, der für die reparative Mesothel-, und Perikardheilung mit Wiederherstellung der fibrinolytischen Aktivität verantwortlich ist, auch zu Perikardverwachsungen und Fibrose führt. Die histologischen und biochemischen Veränderungen des Perikards bei Re-Operationen sind das Resultat dieser Vorgänge.

Pericardial adhesion - Pericardial substitutes - Fibrinogenesis - Fibrinolysis - Plasminogen activators