Perioperative Management of Chronic Heart Failure

1. Perioperative Management of Chronic Heart Failure Abnesth Analg 2006;103:557-75 R 4 신 승 호

2. HF classification HF Classification • Updated ACC/AHA guidelines for evaluating and managing HF include new four-staging classification system • Preclinical stages of HF • Complement, not replace, widely used NYHA classification • HF may result from coronary a. disease, HTN, valvular heart disease, cardiomyopathy • Progression of underlying disease • Symptomatic or asymptomatic LV dysfunction • Neurohormonal responses to impaired cardiac performanace • Sympathetic stimulation, salt & water retention, vasoconstrictuin

3. HF classification • Neurohormonal response • Initially adaptive, but over time become maladaptive • Pulmonary congestion, excessive afterload • Vicious cycle of increased & inefficient cardiac energy

6. Inhibitors of Renin-Angiotensin system

8. ACE inhibitors ACE Inhibitors • Mechanism of action • Decapeptide 인 angioitensin-I 을 분해해서, angiotensin-II 로 만드는 enzyme 인 ACE ( Angiotensin converting enzyme) 의 protease activity 를 억제 • ACE 는 또한 bradikinin 을 대사 • ACE inhibitor 사용시, 혈액 및 조직의 bradykinin 증가 • Cough, angioedema 등 유발 • Several useful action in CHF • Potent vasodilator • Angiotensin-II, norepinephrine 의 농도 감소 • Bradykinin, NO, PGI 의 농도 증가 • ADH 및 aldosterone 의 분비 억제 신장의 water, salt 재흡수 억제 • Sympathetic nerve ending 에서, angiotensin-I 의 receptor 결합이 증가  norepinephrine 의 release 억제 • In tissue • Angiotension-II mediated ventricular & vascular remodeling 억제

9. ACE inhibitors • Clinical Evidence

10. ACE inhibitors • 위의 임상적인 연구를 확장해서 • ACE inhibitor 를 first-line preventive therapy 로사용 • Broad spectrum • LV systolic dysfunction with or without Sx (class B-D) • High risk patient for vascular disease, DM, and traditional risk factors for coronary artery diseasde (Class A) • ACE inhibitor 사용시 주의해야 하는 경우 • Low systolic BP (<80mmHg) • Marked renal dysfunction ( Serum Cr level > 3.0mg/dL) • Serum potassium concentration >5.5 mMol/L • Renal artery stenosis,LV outflow obstruction • Contraindication • Pregnancy • Hx of porphyria • Cardiogenic shock, angioedema, anuric renal failure

11. ACE inhibitors • Perioperative implication • 마취약제, surgical procedure, patient positioning, blood loss • RAAS, SNS 에 영향 • Chronic ACE inhibitors medication • Should be continued ?, or withdrawn  controversy • Patient treated with ACE-I • Prone to hypotension with induction & maintenance of G/A • Intravascular volume deficit • 일반적인 마취 약제에 의해 발생하는 SNS effect (venous polling of blood,reduced CO, low BP) 를상쇄하는 angiotensin-II 의 effect 가 감소 • Rykwaert-Colson et.al • Chronic ACE-I 환자의 경우, 약 22% 에서, 수술 1일 동안, severe hypotension 발생 • Induction 후의 BP, HR 의 instability 는 LV dysfunction 여부와 관계없이, ACE-I 복용 환자에게서 발생 • ACE-I 복용 환자에게 발생하는 Hypotension 은 마취 종류 (general, spinal, epidural, CSE) 에 따른 incidence, severity 는 불명확

12. ACE inhibitors • Perioperative implication • Long-term ACE inhibitors treatment 가 spinal anesthesia 시 발생하는 BP 감소를 악화 시키지는 않음 • AVP, norepinephrine 의 작용으로, RAAS 의 inhibition 을 보상 • 수술전 ACE-I 복용을 일시 중단하는 것 만으로도, intraoperative hypotension, hypovolemia 를 예방, 완화 • 88 명의 심장 수술 환자 연구에서, • Induction 후, iv enalapril 투여는 CPB 가동전, cardiac enzyme level 을 감소 • ACE-I 투여는, kidney 보호 효과 • Aortocoronary bypass 환자 에서, 수술전 captopril 투여시, 대조군에 비해, CPB time 동안 renalblood flow 및 GFR 이 더 잘 유지 • Aortic-abdominal surgery • Pretreatment with single dose of enalapril before induction • Smaller reduction in CO, GFR during aortic clamping, 수술후 CCR 증가 • Organ protective effect of ACE-I • Routine prophylatic use 에 대한 더 많은 연구가 필요

13. ACE inhibitors • Perioperative implication • In nonsurgical setting • Benefit of RAS modulation of ACE-I • 수술 전까지 ACE-I 복용을 유지시키는 것에 대한 이득 vs 부작용(hypotension) • 완전한 연구가 이루어 지지 않음 • Anesthesiologist • Continue the medication • 짧은 시간의 hypotension 의 경우, sympathomimetics (ephedrine), alpha agonist (phenylephrine), 주의 깊은 volume expansion 등 으로 극복가능 (ephedrine) • Non-cardiac surgery 또는, CPB weaning 시 위의 처치에 반응 하지 않은 hypotensin 의 경우, AVP 를small bolus (1-2 U) 또는 infusion (4-6 U/h) • Spinal or epidural anesthesia • Severe refractory Hypotension • Beta adrenergic stimulation with epinephrine (0.5-1 micrograms/min) 고려 • G/A 시 점진적인 iv anesthetics 사용, 혹은 ketamine 또는 etomidate 등의 hypotension 유발 가능성이 낮은 마취 약제 사용

14. ACE inhibitors • Perioperative implication • 마취된 환자에게 ACE-I 와 amiodarone 병행 투여시 Hypotension 유발 빈도 증가 • Aprotinin 과의 병행 투여는 CPB 후, renal insufficieny 발생 증가 • 짧은 기간 동안, ACE-I 복용 중단은 ACE-I 의 long-term benefit(remodeling 억제) 에 영향을 미치지 않음 • Cardiac surgery 에서, ACE-I 복용의 중단 • Induction 시의 hypotension, CPB weaning 시 vasoconstrictor 사용에 영향을 미치지 않음

15. ARBs ARBs (Aldosterone receptor blockers) • Mechanism of action • Chronic ACE-I therapy 시, angiotensin-II 및 aldosterone 이 증가 하는 경우가 있음 • Substrate Angiotensin-I 의 축적, non-ACE dependent pathway • Non-ACE dependent angiotensin-II 는 LV remodeling 및 HF 유발 • AT1 receptor effect • Selective AT1-blockers • Angiotensin-II 에 의한 vasoconstricton, sodium retention, norepinephrien 분비 억제 • LV hypertrophy 및 interstitium fibrosis 를 억제, delay • AT2 activity (NO release, vasodilation) 은 유지됨

16. ARBs • Clinical evidence • ARBs are suitable alternatives to ACE-I • Symptomatic HF 이면서, ACE-I 에 side effect (persistent cough, angioedema, hyperkalemia, renal dysfunction ) • Standard ACE-I , BB 에 추가해서 ARBs 를 쓰는 것은 이득이 없음

17. ARBS • Perioperative implication • 만성적으로 ARBs 투여시, • Induction 시 hypotensin incidence 증가 • CPB 중 혹은 weaning 시 vasoconstrictor 사용이 증가 • 다른 Anti-hypertensive 및 ACE-I 와 비교시 • 일반적인 vasopressors (ephedrine, phenylephrine) 등에 대한 반응 감소 • ARBs 복용을 24 시간 이상 중단시. • Hypotension 빈도가 감소 • 마취된 환자에게서, refractory hypotention 시 • Vassopressin or vasopressin analogs 사용 • Hypotension 발생시, bradycardia 동반 가능성이 높음 • 특히, Sufentanyl 등의 vagotonic drug 사용시 • 노인 환자의 경우, 예방적인 glycopyrrolate (0.2mg) 사용이 권장

18. Aldosterone receptor antagonist Aldosterone Receptor Antagonist • Mechanism of action • Traditional effects of mineralocorticoid receptor blockade • Natriuresis, diuresis, potassium retention • Nonrenal effect • Decreased myocardial collagen formation, increased myocardial norepinephrine uptake, decreased circulation norepinephrine levels, normalizetion of baroreceptor function, increased HR variabilty, reduce endothelial dysfunction, increased NO bioactivity • Conservation of potassium • Long-term complication  Hyperkalemia

19. Aldosterone receptor antagonist • Clinical Evidence • Randomize aldactone evaluation study (RALES) • Stage C, NYHA 3-4 • Standard therapy 에 추가해서, spinorolactone (26mg/d) 사용시, mortality 감소 • 추가적인 연구에서, spinorolactone 환자의 장기적 사용은 hyperkalemia related mortality & morbidity 증가 • Eplerenone • Spinorolactone의 common side effect (gynecomastia) 감소 • Symptomatic HF 환자에서, ACE-I, loop diuretics, BB 와 병행 투여시, mortality 감소 • Aldosterone receptor blocker 사용은 • Endothelial function, 운동 부하, EF, collagen formation 등에서 모두 이로운 효과 • Aldosterone receptor blocker의 indication • 더 확장 되어야 함 • Asymptomatic systolic LV dysfunction

20. Aldosterone receptor antagonist • Perioperative Implications • Anesthesia 와 연관된 hypotension 유발 여부는 불분면 • Life-threatening hyperkalemia 유발 가능에 유의 • 다른 RAS blocker 와 병행시 risk 증가 • Preexisting renal insufficiency, DM, anemia 시 발생 증가 • 환자에 대한 red cell transfusion 시 유의 • 마취 전, 마취 중 potassium level 에 대한 측정, 감시

21. BB Beta-Adrenergic Receptor Antagonist • Mechanism of action • Beneficial effect of BB , in CHF • Improved systolic function, myocardial energetics, and reversal of pathologic remodeling • 심근 대사 에너지원을 Free fatty acid 에서 glucose 로 전환 • Ischemia 시 glucose 가 더 유용한 에너지 원 • 병적인 neurohormonal activation 을 상쇄 • 수술, 마취, HF 에 의한 • Natriuretic peptide, fetal-like beta-myosin, SERCA2 등의 myocyte 의 systolic dysfunction 을 유발하는 gene 의 down regulation • 심근의 excitation-contracton coupling 억제 • Chronic beta-adrenergic blockade • Excessive SNS stimuation 을 완화 • LV remodeling 을 reversal

22. BB

23. BB • Clinical evidence • 오랜 기간 동안, BB 는 HF 환자에게 사용되지 않음 • Negative inotropic effect • 여러 연구를 통해, BB 의 유용성 입증 • Improve energetics, ventricular function 의 회복, remodeling reversal • 모든 BB 가 HF 환자의 outcome 을 향상 시키지는 않음

24. BB • Clinical evidence • Asymptomatic HF patient 환자에게 recommended • 임상적으로 사용시, BB 는 small dose 로 시작해서, 점차 증량해서 사용 • Classification ofBB • 1st generation (nonselective beta-1, beta-2 blockade) • Propralnolol, timolol • Not recommended HF • 2nd generation (selective beta-1 blockade) • Additional cardiovascular activity 없음 • Bisoprolol, atenolol • 3rd generation (beta-1, beta-2 blockade, vasodillator effect) • 추가 적인 이로운 효과 보유 • Bucindolol, carvedilol, labetarol • Carvedilol 의 경우, insulin sensitivity 증가 • Carvedilol 이 다른 BB 에 비해 더 효과적 (COMET trial)

25. BB • Clinical evidence • Guildelines • Stage B-D HF • Long-term BB 사용을 포함 • Iv inotrope 나 vasodilator 를 필요로 하는 decompensatin 인경우 사용 중지 • 질병의 진행을 느리게 하고, mortaliy 감소 • DM 환자의 경우라도, 기본적인 HF tripletherapy 에 BB 는 포함 되어야 함 • BB, ACE-I, aldosterone antagonist

26. BB • Perioperative Implication • High risk cardiac patient with ischemia, arrythmia, HTN and history of these condition • Preoperative cardiac evaluation 시 ischemia 가 발견된 환자 • 이러한 환자 들에게, 예방적인 BB 투여는 ischemia 및 arrythmia 예방에 효과가 있음 • PerioperativeHTN, ischemia, 등이수술 전후로 발견될 때, 또는 이전에 질병이 존재 했지만, 치료받지 않은 경우 • Perioperative treatment (BB)가 즉각 이루어 져야 함 • 대다수의 경우, high-risk patient 에 대한 perioperative BB treatment 는충분히 이루어 지지 않음 • 수술 직전, 단지 HF 치료를 위해 BB treatment 를 시작 하는것은 모험적인 것 • 장기적으로 BB 복용중인 환자에 대해, 수술전 BB 복용을 중지시키는 것은 매우 위험

27. Adjunctive Drugs Adjunctive Drugs • LV dysfunction, symptomatic HF • Diuretics, Digoxin 등 • Diuretics • Rapid symptomatic relief • ACE-I, BB 에 의한 이로운 효과를 극대화 • Older pt 에서, BB 와 병행 투여시, pulse pr 를 줄임 • Pulse pr 가 증가시, 고령 환자에서, cardiovascular outcome이 악화 • HF 악화에 의한, 입원이나 mortality • Non-potassium sparing 투여 환자의 경우 오히려 증가

28. Adjunctive Drugs Adjunctive Drugs • Digoxin • ACE-I, BB, diuretics 투여 에도 불구 하고, symptom 이 있는 LV dysfunction, HF 환자에게 효과적 • Chronic HF 환자에서 mortality 를 증가 시키지 않는 유일한 inotopic drug • Digoxin 투여는, HF 악화를줄임 • No effect on survival

29. Adjunctive Drugs • PerioperativeImplication • 장기간의 diuretics 투여는 electolyte imbalance, 특히 hyperkalemia 유발 • 마취 중, hypotension, arrythmia 유발가능 • Perioperative cardiovascular death 와는 연관 없음 • Digoxin treatment 의 complication • Life-threatening and difficult to diagnose and treat • Narrow therapeutic range • Digoxin toxicity 의 악화 요인 • Hypomagnesemia, hypercalcemia, hypokalemia • Treatment of digoxin toxicity • Electrolyte imbalance 교정, antiarrhythmic agent (phenytoin) • Digoxin antibody • 수술전 digoxin 의 투여 지속여부는 controversial • 하지만, digoxin 의 inotropic effect 는더 짧은 반감기를 가진 다른 약제로 대체 가능 • 고령 환자의 경우, digoxin 투여 중지가 바람직

30. Management of Acute Exacerbations of Chronic HF

31. IV vasodilators • Reduce ventricular filling pressure & SVR • Stroke volume 및 CO 을 증가 • Nitroglycerin • Recombinant Brain natriuretic peptide (BNP) ,(Nesiritide) • Acute HF and dyspnea • Endothelial, vascular smooth m 의 natrouretic peptide receptor 에 결합 • Venous, arterial vasodilation • HR 변화 및 cardiac inotropic effct 없음 • Diuresis effect & coronary vasodilation • Rapid onset ( 2분), 반감기 (18분) • Inperioperative setting • Starting infusion dose (0.005 micrograms /min kg) without bolus • SVR (<800 dyne s cm -5) • ACE-I, BB 사용시 • Acute decompensated HF 시, 증상 완화.

32. IV vasodilators • Recombinant Brain natriuretic peptide (BNP) • Pulmonary artery pr 감소 • Acute tolerance 없음 • NTG 에 비해 부작용 적음 • Dobutamine 에 비해, VT 및 cardiac arrest 빈도 감소 • Vasodilator, nesiritide 는 dobutimine이나 milinone 에 비해, mortality oddratio 가 낮음 • Side effect • Renal failure • FDA recommand • Nesiritide 는 입원 환자에게만 사용 되어야 하며, • Acute decompensated HF 시에만사용 • 단순히, diuresis 및 kidney protection 용도로의 사용은 금기

33. Inotropes • 장기적인 inotropes (milinone, inamrinone) 사용은 mortality 증가 • 그럼에도, dobutamine, milinone 등의 inotrope 이 decompensated HF 치료에 사용되어 옴 • 근거가 되는 자료가 부족함에도, 사용되는 실정 • e.g 심장이식을 기다리는 환자에서, ventricular assist device 사용을 피하기 위해 • Levosimendan, new cAMP-independent positive inotropes • No negative effect outcome effect • Acute decompensation of chronic HF • Calcium 에 대한 myocyte sensitivity 증가 (during systole) • Diastole 시 calcium over load 를 유발하지 않음  inotropic performance 증가, diastolic performance 유지 • K ATP channel 을 open • Vascular smooth m  vasodilation • Cardiac m 에서, ischemia 에 대해 protection • Dobutime 과 비교해서, 1month mortality 증가

34. Invasive theapy • Drug treatment 가 효과가 없을시 • Ventricular assist device • Biventricular pacing • Coronary bypass • Heart transplantation

35. Current Clinical practice • Diagnosis • P/Ex, medical Hx, ECG, echocardiogram, CXr • BNP • < 100 pg/ml  HF is highly unlikely • > 500 pg/ml  HF is highly likely • Treatment • LV dysfunction 의 dysfunction 을 예방 • HTN, coronary artery disease 가 LV dysfunction 의 주원인 • 따라서, HTN, 및 hypercholesterolemia 가 존재 시 즉각적인 교정에 들어 가야 함 • DM, HTN, hypercholesterolemia 가 있는 경우, • cardiovascular risk 가 높은 경우 즉각적으로 ACE-I 및 BB 사용이 고려 (normal contractile function 인 경우라 하더라도) • Asymptomatic LV dysfuncion (EF<40%) stage B • ACE-I + BB

36. Treatment • Symptomatic HF patient (stage C) • ACE-I 및 BB 에 추가해서 diuretics 사용 • Sx 완화, pulmonary congestion 치료, pph edema 완화 • 다른 치료에 Sx 이 존재 하는 경우 • Dogoxin 투여 고려 • ACE-I , ARBs 에 금기 이거나 반응이 없는 경우 • Isosorbid dinitrate, hydralazine 등 고려 • Stage D • Based on hemodynamic status • Symptomatic treatment with diuretics, vasodilators • Palliative iv inotropes

37. 응급 수술을 필요로 하는 Stage D 혹은 decompensated Stage C pt • Pulmonary edema 를치료 하기 위해 tracheal intubation 과 positive ventilation 이 필요한 경우가 많음 • 환자들이 table 에 똑바로 누울 수 없는 경우가 많기 때문에 regional anesthesia 는 시행 되는 경우가 적음 • crystalloid 투여에 신중 • Induction & maintenance anesthetic agent • 어떤한 약제도 다른 약제보다 우수하거나 하지 않음 • 모든 iv, volatile agent 사용 가능 • 약제의 선택 보다는 수술중의 fluid management 및 medical treatment 가 더 중요 • Invasive BP monitoring • TEE • BP 가 떨어지는 경우, volume 문제인지, ventricular function 문제인지, arterial vasodilation 문제인지 감별에 도움 • Pulmonary artery catheterization • TEE 가 준비 되지 못한 경우, 유용

38. Hypotension 시, 많은 양의 Blood, colloid, crystalloid 투여가 필요로 하는 경우 • 반드시 true hypovolemia 있는지 확인 • Diuretics 를 복용하고 있는 환자의 경우 • 일반 적인 furosemide dose 에 반응하지 않을 수 있음 • Continuous infusion of • Furosemide (20mg/hr) • Nesiritide(0.005-0.01 micrograms/kg min) • Perioperative transfusion • Hemodynamically stable with history of HF • Intravascular volume overload 에 유의