Inversão total da circulação do pulmão esquerdo: análise morfo-funcional

Resumos

Desenvolvemos um modelo experimental de inversão total da circulação do pulmão esquerdo. Com este modelo, buscamos demonstrar a possibilidade da inversão total do fluxo sangüíneo pulmonar, mantendo normais as suas características funcionais e histológicas. Foram operados 8 cães onde a circulação do pulmão esquerdo foi totalmente invertida. O sangue do tronco pulmonar foi direcionado para as veias pulmonares e o retorno sangüíneo da artéria pulmonar para o átrio esquerdo. Os cães foram reoperados após 15 dias, para nova análise. Para monitorização do fluxo através do sistema invertido foi realizado no 9º PO um ecocardiograma com Dopplerfluxometria a cores. Para a análise funcional do pulmão utilizamos amostras gasométricas do sangue do pulmão esquerdo e da aorta. Para a análise morfológica comparamos o padrão histológico pré com o pós inversão. Foram comparados os resultados gasométricos das amostras da aorta e da artéria pulmonar na primeira operação e na reoperação. Todos os resultados gasométricos puderam ser comparáveis, mostrando não haver diferença entre a oxigenação do sangue do pulmão esquerdo e da aorta. A análise ecocardiográfica foi um método eficaz na avaliação do fluxo pelo enxerto. A histologia pôde mostrar que o pulmão com a circulação invertida não apresenta alterações de sua estrutura histológica. Com a inversão total da circulação do pulmão esquerdo, a função de troca gasosa e a estrutura morfológica permaneceram inalteradas.

Pulmonary circulation; Lung citology; Lung


An experimental model for total inversion of left lung circulation was developed. Using this model we will demonstrate that it is possible to reverse all the pulmonary circulation and that the lung remains functionally as well as morphologically normal. Circulation of the left lung was reversed in eight dogs. The blood from the pulmonary trunk was diverted to the pulmonary veins, and the return from the pulmonary artery to the left atrium. The dogs were reoperated after 15 days for a new analysis. In order to monitor the flow through the reversed system we performed an echocardiogram with color Doppler on the 9th post operative day. We used blood gas analysis from the aorta and the pulmonary artery to study the function status of this lung in the first and the second operation. The morphologic pattern was studied by comparing two biopsies of the lung, one before and one after the reversed flow. The results of blood gas analysis showed no significant difference between the samples of the aorta and pulmonary artery. The echocardiogram with color Doppler was a reliable method to study the inverted circulation. The histological study was able to demonstrate no difference in the morphology of the lung after the reversed circulation. It was possible to reverse all the left lung circulation. Functionally and morphologically the lung continued with its normal state.

Pulmonary circulation; Lung citology; Lung


Inversão total da circulação do pulmão esquerdo: análise morfo-funcional

Leonardo Andrade MULINARI* * Do Instituto do Coração da Universidade de São Paulo e do Hospital de Clínicas da Universidade Federal do Paraná. , André Luiz TYSZKA** * Do Instituto do Coração da Universidade de São Paulo e do Hospital de Clínicas da Universidade Federal do Paraná. , Roberto Gomes de CARVALHO** * Do Instituto do Coração da Universidade de São Paulo e do Hospital de Clínicas da Universidade Federal do Paraná. , Danton R. da Rocha LOURES** * Do Instituto do Coração da Universidade de São Paulo e do Hospital de Clínicas da Universidade Federal do Paraná. , Luiz Felipe P. MOREIRA*** * Do Instituto do Coração da Universidade de São Paulo e do Hospital de Clínicas da Universidade Federal do Paraná. , Noedir A. G. STOLF*** * Do Instituto do Coração da Universidade de São Paulo e do Hospital de Clínicas da Universidade Federal do Paraná.

RBCCV 44205-404

Mulinari L A, Tiszka A L, Carvalho R G, Loures D R R, Moreira L F P, Stolf N A G - Inversão total da circulação do pulmão esquerdo: análise morfo-funcional. Rev Bras Cir Cardiovasc 1998; 13 (2): 162-7.

RESUMO: Desenvolvemos um modelo experimental de inversão total da circulação do pulmão esquerdo. Com este modelo, buscamos demonstrar a possibilidade da inversão total do fluxo sangüíneo pulmonar, mantendo normais as suas características funcionais e histológicas. Foram operados 8 cães onde a circulação do pulmão esquerdo foi totalmente invertida. O sangue do tronco pulmonar foi direcionado para as veias pulmonares e o retorno sangüíneo da artéria pulmonar para o átrio esquerdo. Os cães foram reoperados após 15 dias, para nova análise. Para monitorização do fluxo através do sistema invertido foi realizado no 9º PO um ecocardiograma com Dopplerfluxometria a cores. Para a análise funcional do pulmão utilizamos amostras gasométricas do sangue do pulmão esquerdo e da aorta. Para a análise morfológica comparamos o padrão histológico pré com o pós inversão. Foram comparados os resultados gasométricos das amostras da aorta e da artéria pulmonar na primeira operação e na reoperação. Todos os resultados gasométricos puderam ser comparáveis, mostrando não haver diferença entre a oxigenação do sangue do pulmão esquerdo e da aorta. A análise ecocardiográfica foi um método eficaz na avaliação do fluxo pelo enxerto. A histologia pôde mostrar que o pulmão com a circulação invertida não apresenta alterações de sua estrutura histológica. Com a inversão total da circulação do pulmão esquerdo, a função de troca gasosa e a estrutura morfológica permaneceram inalteradas.

DESCRITORES: Circulação pulmonar, fisiologia. Pulmão, citologia. Pulmão fisiologia.

INTRODUÇÃO

O complexo sistema circulatório pulmonar é composto por duas circulações arteriais independentes, a circulação pulmonar e a circulação brônquica. As artérias pulmonares carregam sangue não oxigenado do ventrículo direito para as unidades de troca de gases do pulmão. A circulação pulmonar é de alta complascência, baixa resistência e é um sistema de baixa pressão. Os ramos das artérias pulmonares acompanham a divisão dos brônquios. Pequenas artérias pulmonares que estão ao lado de alvéolos respondem à composição de gás dos alvéolos. Hipóxia alveolar causa hipóxia na artéria pulmonar e vasoconstrição, isto em contraste com a circulação sistêmica onde hipóxia causa vasodilatação (1, 2).

A circulação brônquica é responsável por cerca de 1% da irrigação do pulmão, sendo originada da aorta.

Embora a circulação arterial pulmonar seja poupada na imensa maioria das vezes do comprometimento aterosclerótico, existem diversas outras lesões que podem dificultar o fluxo sangüíneo nestes vasos. Estes comprometimentos podem ser classificados como primários e secundários. Os primários são os decorrentes de alterações primárias da árvore circulatória pulmonar. As doenças secundárias são mais freqüentemente relacionadas às doenças cardíacas ou embólicas, que em geral determinam hipertensão pulmonar primária ou secundária (3). Outras lesões do sistema vascular pulmonar, menos freqüentes, constituem um campo em que a medicina pouco avançou. O manejo clínico, com variadas drogas, tanto por via inalatória como por via endovenosa, representa um grande desafio e é motivo de constantes pesquisas e ensaios clínicos (4).

Ficam distintos dois grupos de doenças. As doenças reversíveis por procedimentos conhecidos, como, por exemplo, as doenças congênitas, e aquelas em que são consideradas atualmente irreversíveis, como a hipertensão pulmonar primária e a hiperresistência pulmonar.

A hipertensão pulmonar primária é uma doença de causa desconhecida que atinge, principalmente, mulheres jovens e se caracteriza por uma contínua progressão de insuficiência cardíaca direita, em geral com sobrevida média de 3 anos após o diagnóstico. Possui inúmeras formas de tratamento médico com resultados bastante inconstantes e por vezes insatisfatórios; quando exauridas estas formas de manejo clínico, o transplante coração-pulmão ou apenas pulmonar torna-se uma opção. Diferente dos resultados com o transplante de outros órgãos, como rins, coração e figado, o pulmonar apresenta, ainda, índices de insucesso elevados (5, 6).

Inúmeros modelos animais foram criados para o estudo da resposta da circulação pulmonar a diferentes estímulos. São, na maioria, modelos animais para desenvolver alterações na vasculatura pulmonar que levam à hipertensão pulmonar e o estudo da sua fisiologia pode avaliar a efetividade de opções terapêuticas variadas (7). Com o interesse no desenvolvimento da pesquisa na circulação pulmonar, um modelo experimental de inversão da circulação pulmonar esquerda foi sugerido.

Pode-se ressaltar algumas áreas onde as pesquisas experimentais com inversão do fluxo sangüíneo já encontraram aplicabilidade clínica: na cirurgia plástica reconstrutora com o uso de retalhos venosos arterializados (8), na cirurgia vascular periférica com a revascularização do arco venoso plantar (9), na cirurgia cardiovascular para a proteção miocárdica com a infusão de solução cardioplégica retrógrada (10, 11) e para proteção do sistema nervoso central com a perfusão cerebral retrógrada (12). Ainda no campo experimental, podemos citar áreas onde a inversão do fluxo sangüíneo tem sido estudada: a revascularização do sistema venoso coronariano, a utilização do sistema venoso pulmonar na preservação de pulmões para transplante e o tratamento de embolias pulmonares que atingem os segmentos arteriais mais distais (13,14).

O presente estudo tem como finalidade demonstrar um modelo experimental em cães para estudo da fisiologia da circulação pulmonar invertida. Este modelo servirá para análise da efetividade da circulação invertida nas trocas gasosas e, finalmente, avaliar as possíveis alterações morfológicas do pulmão normal com circulação invertida.

MATERIAL E MÉTODOS

Para o desenvolvimento deste trabalho tivemos que possibilitar uma completa inversão do fluxo pulmonar. Normalmente, o sangue que sai do ventrículo direito e atinge o tronco pulmonar segue em direção ao pulmão por ambas as artérias pulmonares. Chegando ao pulmão, ele é oxigenado e retorna ao átrio esquerdo pelas veias pulmonares. Portanto, para uma completa inversão deste fluxo, todo o sangue que vem pela artéria pulmonar esquerda terá que ser direcionado para as veias pulmonares e o retorno será feito pela artéria pulmonar esquerda conectada ao átrio esquerdo.

Para o sangue da artéria pulmonar esquerda chegar às veias pulmonares foi interposto um pequeno segmento de enxerto tubular, e o retorno foi possibilitado pela conecção da artéria pulmonar com a aurícula esquerda.

Foram utilizados 8 cães mestiços, adultos, com peso corpóreo variando entre 13 e 23 kg provenientes do canil da Prefeitura Municipal de Curitiba.

Os animais foram numerados de acordo com a ordem cronológica das datas das operações.

No período da manhã da data da operação os animais foram enviados ao Laboratório de Cirurgia Experimental, onde foi realizada a tricotomia da região torácica esquerda e de ambos os membros anteriores. Os animais foram pesados.

Foram anestesiados e ventilados com ventilador de volume com FiO2 de 100%. Para monitorização hemodinâmica foi utilizado um cardioscópio e um monitor de pressão invasiva.

O acesso cirúrgico foi por toracotomia póstero- lateral esquerda. Afastado lateralmente o pulmão esquerdo e expostas as estruturas do hilo pulmonar esquerdo. Identificadas as estruturas vasculares do hilo pulmonar esquerdo, a artéria pulmonar esquerda e as veias pulmonares esquerdas, todos os vasos foram dissecados, liberados dos tecidos vizinhos e laçados com fio de algodão número 0. (Figura 1). A seguir foi aplicada, por via endovenosa, heparina sódica, na dose de 1 mg/kg de peso.

Fig. 1
- VPIE = veia pulmonar inferior esquerda; VPSE = veia pulmonar superior esquerda; APE = artéria pulmonar esquerda

Com o tronco pulmonar isolado, a artéria pulmonar esquerda foi pinçada e seccionada junto à sua origem entre duas pinças vasculares retas. O átrio esquerdo foi pinçado com uma pinça vascular tipo Satinski, de modo a isolar as veias pulmonares esquerdas; a seguir, foi seccionado deixando um pequeno retalho de parede atrial esquerda junto das veias pulmonares para facilitar a anastomose. Realizada, então, a atriorrafia com sutura dupla com fio de propilene 5-0 (Prolene ®).

Iniciado o tempo das anastomoses vasculares, todas com sutura contínua de fio de propilene 6-0 (Prolene ®). Em todos os cães adotou-se a mesma seqüência. Primeiro, foi anastomosada a artéria pulmonar esquerda, de maneira término-terminal, na aurícula esquerda, de modo a garantir o retorno sangüíneo do pulmão para o coração. A seguir, as veias pulmonares (duas ou três) foram anastomosadas em uma prótese de politetrafluoretileno expandido (PTFE) número 8 mm, sendo que a veia pulmonar inferior foi anastomosada de maneira término-terminal com a prótese e as demais término-lateralmente. E, então, a prótese de PTFE foi finalmente anastomosada, de maneira término-terminal, na porção proximal da artéria pulmonar esquerda, restabelecendo, assim, o fluxo pulmonar no sentido inverso. (Figuras 2, 3, 4).

Fig. 2
= PTFE = enxerto de PTFE; VPSE = veia pulmonar superior esquerda; APE = artéria pulmonar esquerda
Fig. 3
- PTFE = enxerto de PTFE
Fig. 4
= Auric E = aurícula esquerda; APE = artéria pulmonar esquerda

Terminadas as anastomoses, foi feita a reversão da heparina com sulfato de protamina por via venosa na dose de 5 ml de protamina para cada 1 ml de heparina. Procedeu-se a rigorosa revisão da hemostasia.

O pulmão foi, então, insuflado manualmente para desfazer as áreas de atelectasia. Após o restabelecimento da ventilação normal foram colhidas amostras gasométricas da artéria pulmonar esquerda, cerca de 2 cm antes da anastomose com a aurícula esquerda e aorta, e imediatamente enviadas para análise bioquímica.

Os cães foram encaminhados para uma clínica veterinária, para cuidados pós-operatórios (analgesia e cuidados com a ferida operatória). A analgesia foi mantida com anti-inflamatórios diclofenaco sódico (Voltaren ®) ou tenoxican (Tilatil ®) via intramuscular de acordo com a necessidade.

Os cães foram visitados diariamente e feitas anotações quanto ao estado da ferida operatória e o padrão respiratório. Receberam acompanhamento pós-operatório por um período de 14 dias.

No nono dia de pós-operatório, foi realizada ecocardiografia com Doppler fluxométrico a cores. Os animais foram sedados com hidrato de cloral na dose de 400 mg/kg de peso, para facilitar o procedimento. O aparelho de ultra-som utilizado foi um SD-800, Phillipis com transdutor de 3,5 MHz. Para documentar a presença de fluxo nas estruturas vasculares anastomosadas, os cães foram examinados na tentativa de se identificar as condições da prótese de PTFE e da artéria pulmonar esquerda, bem como a direção do fluxo.

No 14º dia de pós-operatório, os animais retornaram à sala de operações e foram anestesiados com tiobarbiturato etil sódico (Thionembutal®)15 mg/kg e monitorados da mesma forma que na primeira operação. Procedeu-se a nova toracotomia póstero-lateral esquerda. As aderências da operação anterior foram cuidadosamente liberadas e as estruturas vasculares do hilo pulmonar esquerdo novamente identificadas. Como na primeira operação, foi realizada uma nova biópsia do pulmão esquerdo. Foram feitos os devidos estudos e anotações quanto aos aspectos macroscópicos encontrados e colhidas novas amostras gasométricas. O animal foi, então, sacrificado com 20 ml de cloreto de potássio a 19,1%.

Para avaliação histológica, foram colhidas duas amostras pulmonares de cada cão, ambas do pulmão esquerdo, uma na primeira operação antes da inversão do fluxo, e outra na reoperação. Ambas foram preservadas em solução de formaldeído a 10%. As peças foram identificadas e analisadas por um médico patologista seguindo os padrões de microscopia ótica para pulmão. Três colorações foram realizadas: hematoxilina-eosina, tricrômica e coloração de prata para fibras reticulares.

RESULTADOS

Todos os 8 cães puderam ser submetidos à operação proposta, sem dificuldades no manejo cirúrgico. Nenhum dos animais apresentava sinais evidentes de doença e estavam em boas condições clínicas. Todos completaram os procedimentos metodológicos.

Com relação à técnica anestésica utilizada, não se encontrou dificuldade para o relaxamento muscular e intubação oro-traqueal.

As pressões arteriais médias variaram de 40 até 130 mmHg e a freqüência cardíaca de 65 até 160 batimentos por minuto. O volume de solução cristalóide infundido como plano de hidratação e recuperação volêmica variou de 12 ml/kg/h e 45 ml/kg/h com a média de 32 ml/kg/h.

O retorno à ventilação espontânea após o procedimento foi adequada e os cães foram extubados na média em 30 minutos (10-55 minutos) após o término da operação.

O tempo médio de operação foi de 2 horas e 15 minutos, variando de 2 horas a 3 horas e 15 minutos. Nenhuma complicação decorrente do ato cirúrgico foi encontrada.

Um cão (nº 5) apresentou dispnéia aos esforços e tosse com escarro hemoptóico, a partir do primeiro dia de pós-operatório. Em todos os outros animais não foram observadas alterações no padrão respiratório.

Todos os 8 cães sobreviveram o período de observação proposto.

Foi realizada avaliação ecocardiográfica nos 8 cães. A sedação com hidrato de cloral foi bastante satisfatória, tornando os animais colaborativos durante o exame. Dos 8 exames ecocardiográficos realizados, um mostrou ausência de fluxo pelo enxerto, sendo que, nos 7 restantes, mostrou fluxo pelo enxerto e fluxo reverso pela artéria pulmonar esquerda. Os achados puderam ser comparados com a análise invasiva mostrando uma especificidade de 100%.

A observação macroscópica na reoperação mostrou o pulmão esquerdo atelectasiado em apenas 1 animal (nº 5); nos demais encontrava-se totalmente expandido.

A perfusão tecidual foi considerada adequada em 7 animais; apenas em 1 animal (nº 5), o tecido pulmonar apresentava sinais de hipoperfusão.

Quanto à complacência dos pulmões esquerdo e direito, não se encontrou diferença, quando os enxertos estavam pérvios. O cão com o enxerto ocluído tinha o pulmão denso e atelectasiado.

A artéria pulmonar esquerda e o enxerto de PTFE estavam pérvios em 87,5%. O animal de nº 5 apresentava o enxerto e a artéria pulmonar esquerda ocluídos.

A média dos resultados gasométricos mostra ausência de diferença significante entre os valores da artéria pulmonar e aorta (Tabela 1).

As biópsias foram analisadas por patologistas e, após avaliação pelos três métodos de coloração, não mostraram quaisquer diferenças entre o período pré e o pós inversão da circulação pulmonar.

COMENTÁRIOS

O estudo da inversão da circulação venosa sistêmica tem mantido constante o interesse da comunidade médica, resultando em um grande número de trabalhos, buscando alternativas cirúrgicas para complexos problemas, nos quais ou não se tem uma conduta bem estabelecida, ou os tratamentos clássicos não atingiram níveis de resolução satisfatórios (8-14).

O cão serviu como animal de experimentação para a operação proposta, por possuir a anatomia do sistema circulatório e pulmonar semelhante à humana.

O controle da pressão arterial e da freqüência cardíaca foi considerado bastante satisfatório com o uso de anestesia inalatória. Obteve-se estreita relação entre o volume nebulizado e as alterações hemodinâmicas, em todos os animais. Por outro lado, com esta monitorização pôde-se racionalizar seguramente a quantidade de anestésico utilizado, o que foi documentado com a recuperação do animal em respiração espontânea após terminado o ato operatório. A combinação de várias drogas permitiu uma anestesia balanceada, onde a quantidade necessária foi suficiente para não produzir efeitos insatisfatórios.

Neste estudo não foram encontradas quaisquer dificuldades com o manejo das anastomoses e o controle de eventuais sangramentos, o que demonstra que o trabalho nesta região do sistema circulatório é tecnicamente possível. Ressaltamos, também que as estruturas venosas eram convertidas para um sistema de maior pressão, o que poderia proporcionar risco ainda maior de sangramento, mas isto não foi observado.

A disposição anatômica deixada com a re-estruturação dos vasos do hilo pulmonar acrescentada à prótese de PTFE foi adequada sem trazer complicações como obstrução ao fluxo para o pulmão ou ao retorno de sangue para o coração, já que os vasos estavam pérvios e a pressão normal no pós-operatório.

A análise macroscópica do pulmão com a circulação invertida foi sempre bastante semelhante ao pulmão contralateral.

A condição do enxerto pérvio de PTFE foi considerada boa, principalmente porque os índices de oclusão recente de enxertos sintéticos em sistema de baixa pressão são bastante elevados, fator que impossibilitaria o uso desta técnica. Neste tipo de operação, no entanto, o fluxo desta região é bastante elevado.

O principal fator limitante de uma adequada troca gasosa, no pulmão com a circulação invertida seria o edema intersticial. Porém, as gasometrias, tanto no pós-operatório imediato como no dia da reoperação, comprovarem a perfeita hematose.

O estudo histológico na microscopia ótica, confirma a ausência de sinais que demonstrem que a circulação invertida do pulmão altere suas características histológicas.

CONCLUSÕES

Foi possível desenvolver em cães um modelo que inverte totalmente a circulação pulmonar sem causar problemas.

Os dados gasométricos demonstraram que a circulação pulmonar invertida realiza a hematose com a mesma qualidade que na circulação normal.

O estudo ecocardiográfico mostrou perfeita correlação com o método direto, quando utilizado para avaliar a presença de fluxo pelo enxerto.

Os dados histológicos das amostras pré inversão e 14 dias após mostraram que o pulmão manteve suas características normais, sem alterações da árvore vascular e ausência de edema.

O pulmão parece ser apenas uma interface entre duas circulações, por qualquer via de acesso, já que a saída desta interface não altera as suas funções.

O modelo experimental pode ser aplicado para a pesquisa da inversão da circulação pulmonar, fornecendo a abertura de um novo campo de estudo da fisiologia respiratória e estimulando futuros interesses no tratamento cirúrgico das doenças da circulação pulmonar.

RBCCV 44205-404

Mulinari LA, Tiszka A L, Carvalho R G, Loures DRR, Moreira L F P, Stolf N A G - Total inversion of the left lung circulation: morphologic and functional analysis. Rev Bras Cir Cardiovasc 1998; 13 (2): 162-7.

ABSTRACT: An experimental model for total inversion of left lung circulation was developed. Using this model we will demonstrate that it is possible to reverse all the pulmonary circulation and that the lung remains functionally as well as morphologically normal. Circulation of the left lung was reversed in eight dogs. The blood from the pulmonary trunk was diverted to the pulmonary veins, and the return from the pulmonary artery to the left atrium. The dogs were reoperated after 15 days for a new analysis. In order to monitor the flow through the reversed system we performed an echocardiogram with color Doppler on the 9th post operative day. We used blood gas analysis from the aorta and the pulmonary artery to study the function status of this lung in the first and the second operation. The morphologic pattern was studied by comparing two biopsies of the lung, one before and one after the reversed flow. The results of blood gas analysis showed no significant difference between the samples of the aorta and pulmonary artery. The echocardiogram with color Doppler was a reliable method to study the inverted circulation. The histological study was able to demonstrate no difference in the morphology of the lung after the reversed circulation. It was possible to reverse all the left lung circulation. Functionally and morphologically the lung continued with its normal state.

DESCRIPTORS: Pulmonary circulation, physiology. Lung citology. Lung, physiology.

Trabalho realizado no Instituto do Coração do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo e no Hospital de Clínicas da Universidade Federal do Paraná. Brasil.

Apresentado do 25º Congresso Nacional de Cirurgia Cardíaca. São Paulo, SP, 12 a 14 de Março, 1998.

** Do Hospital de Clínicas da Universidade Federal do Paraná.

*** Do Instituto do Coração da Universidade de São Paulo.

Endereço para correspondência: Leonardo A. Mulinari. Av. Silva Jardim 3722, Apto. 4. Curitiba, PR, Brasil. CEP: 80240-021

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  • *
    Do Instituto do Coração da Universidade de São Paulo e do Hospital de Clínicas da Universidade Federal do Paraná.

Datas de Publicação

  • Publicação nesta coleção
    10 Jun 1999
  • Data do Fascículo
    Abr 1998
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