[Sách Dịch] Y học Chu phẫu. Chương 11. Phòng ngừa Tổn thương Thiếu máu cục bộ trong Phẫu thuật Tim

SÁCH DỊCH “Y HỌC CHU PHẪU: QUẢN LÝ HƯỚNG ĐẾN KẾT QUẢ, ẤN BẢN THỨ 2”
Được dịch và chuyển thể sang tiếng Việt từ sách gốc “Perioperative Medicine: Managing for Outcome, 2nd Edition”
Dịch và chú giải: Ths.Bs. Lê Đình Sáng – Hiệu đính: Ts.Bs.Lê Nhật Huy

CHƯƠNG 11. Phòng ngừa Tổn thương Thiếu máu cục bộ trong Phẫu thuật Tim
Prevention of Ischemic Injury in Cardiac Surgery – Christopher R. Burke and Edward D. Verrier
Perioperative Medicine, 11, 123-142 

Sự phát triển của máy tim-phổi bởi John và Mary Gibbon cách đây hơn nửa thế kỷ đã mở ra kỷ nguyên hiện đại của phẫu thuật tim. Trước năm 1953, lĩnh vực phẫu thuật tim mới nổi chủ yếu giới hạn ở các phẫu thuật ngắn trên động mạch chủ, các mạch máu lớn, màng ngoài tim và bề mặt tim, tất cả đều được thực hiện mà không làm gián đoạn chức năng tim; các phẫu thuật van thường được thực hiện bằng thao tác mù của ngón tay phẫu thuật viên. Việc giới thiệu máy trao đổi oxy Gibbon đã tạo điều kiện cho việc tạo ra một trường phẫu thuật không máu, không chuyển động cần thiết để thực hiện bất kỳ phẫu thuật tim nào ngoài những phẫu thuật đơn giản nhất . Trong những thập kỷ trước đó, những tiến bộ trong sản xuất thương mại của thuốc chống đông tự nhiên heparin đã làm cho loại thuốc này an toàn, rẻ tiền, có thể đảo ngược và sẵn có rộng rãi. Cùng nhau, hai phát triển này đã cung cấp nền tảng cho phương pháp điều trị phẫu thuật hiện đại đối với bệnh tim mạch..

Điều thú vị là, mặc dù thành công ban đầu với oxy hóa ngoài cơ thể (sửa chữa lỗ thông liên nhĩ ở một phụ nữ 18 tuổi), ba người bệnh tiếp theo của Gibbon đều tử vong, và ông không bao giờ sử dụng máy này nữa. Rõ ràng là việc oxy hóa máu chỉ là một phần của câu đố, và các chiến lược cần được phát triển để giữ an toàn cho người bệnh khi đang sử dụng máy tim-phổi. Chương này cố gắng tóm tắt những phát triển chính trong bảo vệ cơ tim. Một số, như hạ thân nhiệt, có lịch sử bắt nguồn từ những ngày đầu của lĩnh vực này. Những phương pháp khác, như dung dịch bảo vệ cơ tim del Nido, có nguồn gốc từ phẫu thuật tim bẩm sinh trước khi được chấp nhận rộng rãi trong phẫu thuật tim người lớn. Những phương pháp khác, như tiền điều hòa thiếu máu cục bộ (IPC), phần lớn đã mất đi sự ưa chuộng. Khi kết hợp lại, những chiến lược này đã dẫn đến sự giảm đáng kể tỷ lệ bệnh tật và tử vong liên quan đến phẫu thuật tim, và chúng đã giúp phẫu thuật tim, đặc biệt là bắc cầu động mạch vành (CABG), trở thành một trong những thủ thuật được thực hiện rộng rãi và thành công nhất trên thế giới.

Mặc dù có vô số tiến bộ trong phòng ngừa thiếu máu cục bộ trong phẫu thuật tim, không có kỹ thuật bảo vệ cơ tim áp dụng phổ biến nào được xác định, và phương pháp lý tưởng để bảo vệ cơ tim vẫn chưa được thiết lập. Một phần, điều này có thể là do thành công tổng thể của bốn thế hệ phẫu thuật viên tim trong việc giảm tỷ lệ bệnh tật và tử vong liên quan đến phẫu thuật tim xuống mức rất thấp, điều này làm cho việc chứng minh sự khác biệt đáng kể giữa kỹ thuật này và kỹ thuật khác trở nên khó khăn hơn. Ở mức độ lớn hơn, giải thích bắt nguồn từ sự thừa nhận tương đối gần đây của chúng ta về thực tế rằng mỗi người bệnh phẫu thuật tim là duy nhất, và do đó phản ứng của một người bệnh cụ thể đối với phẫu thuật tim, bao gồm, đặc biệt là, tuần hoàn ngoài cơ thể (CPB), phản ánh sự biến đổi sinh học cá nhân. Do đó, không một can thiệp hoặc chiến lược hoặc phác đồ đơn lẻ nào có thể được kỳ vọng sẽ thành công đối với mọi người bệnh.

Một giải thích khác cho nhiều tranh cãi đang diễn ra trong bảo vệ cơ tim là tính độc đáo của mỗi phẫu thuật viên. Trong 2 thập kỷ qua, các hiệp hội y tế và tổ chức trên toàn thế giới đã cố gắng thực hiện một sự thay đổi mô hình trong đó các mô hình thực hành được dựa trên y học dựa trên bằng chứng. Mô hình này giảm nhẹ tầm quan trọng của trực giác và kinh nghiệm lâm sàng không có hệ thống như là cơ sở đủ cho việc ra quyết định lâm sàng và nhấn mạnh việc kiểm tra bằng chứng từ nghiên cứu lâm sàng và thực nghiệm hợp lý, dựa trên giả thuyết. Tuy nhiên, các cuộc khảo sát gần đây về mô hình thực hành ở Hoa Kỳ và Anh Quốc cho thấy thực tế là, ở một mức độ lớn, phẫu thuật tim vẫn còn là một nghệ thuật cũng như là một khoa học. Thật vậy, một đánh giá nhanh về Thư viện Cochrane, một cơ sở dữ liệu chăm sóc sức khỏe dựa trên bằng chứng được quốc tế công nhận, tiết lộ thông tin tối thiểu về CABG. Tương tự, Bartels và đồng nghiệp gần đây đã tiến hành một nghiên cứu về bằng chứng khoa học hỗ trợ 48 nguyên tắc chính hiện đang được áp dụng cho CABG, và đánh giá của họ cho thấy rằng dữ liệu liên quan đến hiệu quả và an toàn của mỗi nguyên tắc chính này đều không đủ cả về số lượng và chất lượng để làm cơ sở cho các hướng dẫn thực hành dựa trên bằng chứng. Với sự ra đời gần đây của các cơ sở dữ liệu lớn hơn như cơ sở dữ liệu tim mạch của Hiệp hội Phẫu thuật Lồng ngực, và gần đây hơn là sự quan tâm đến trí tuệ nhân tạo, chúng ta có thể mong đợi sự rõ ràng hơn trong tương lai về thông tin chuyển thành kiến thức và các hướng dẫn nghiêm ngặt hơn.

Tuy nhiên, mặc dù có sự khác biệt đáng kể tồn tại giữa các quốc gia khác nhau, các tổ chức khác nhau, và thậm chí các cá nhân khác nhau trong các tổ chức, một số nguyên tắc được chấp nhận phổ biến có thể được xác định. Nhận ra rằng một phẫu thuật được thực hiện hiệu quả và ưu việt về mặt kỹ thuật trên một người bệnh thích hợp trong đúng hoàn cảnh có lẽ là hình thức bảo vệ cơ tim tốt nhất, trong chương này chúng tôi cố gắng nêu bật các chiến lược bảo vệ này, và dữ liệu (hoặc thiếu dữ liệu) hỗ trợ chúng, để phát triển một phương pháp tiếp cận dựa trên bằng chứng để phòng ngừa tổn thương thiếu máu cục bộ trong phẫu thuật tim.

Chiến lược Phòng ngừa Thiếu máu cục bộ Chu phẫu

Sự thành công của bất kỳ phẫu thuật nào đều đòi hỏi một kế hoạch chăm sóc phối hợp bắt đầu trước khi người bệnh vào phòng mổ và tiếp tục trong suốt thời kỳ hậu phẫu. Cũng như với bất kỳ can thiệp phẫu thuật nào, quản lý y tế lý tưởng đối với bệnh động mạch vành ổn định và không ổn định, suy tim và nhồi máu cơ tim cấp (MI) tiếp tục phát triển và cải thiện, cũng như việc chăm sóc người bệnh tim sau phẫu thuật. Việc sử dụng thuốc thích hợp như thuốc chẹn beta, thuốc giảm hậu tải, statin và thuốc kháng tiểu cầu là điều cần thiết, nhưng liệu pháp thuốc chỉ là một khía cạnh của chăm sóc tim. Cần phải có sự cảnh giác thích hợp đối với các yếu tố do người bệnh kiểm soát như chế độ ăn uống, cai thuốc lá, kiểm soát đường huyết và tập thể dục, vì những yếu tố này có thể làm hỏng một phẫu thuật hoàn hảo về mặt kỹ thuật, đẩy nhanh sự khởi phát của sự thất bại mảnh ghép và tái phát thiếu máu cục bộ. Có nhiều thử nghiệm lâm sàng lớn, được thực hiện tốt để hướng dẫn bác sĩ nội khoa, bác sĩ tim mạch hoặc chuyên gia chăm sóc tích cực, những người có thể chịu trách nhiệm chính trong việc chỉ đạo chăm sóc người bệnh tim bên ngoài phòng mổ, và một cuộc thảo luận chi tiết về quản lý chu phẫu của bệnh tim thiếu máu cục bộ nằm ngoài phạm vi của chương này. Tuy nhiên, có những chiến lược mà nhóm phẫu thuật đóng vai trò trung tâm và do đó xứng đáng được thảo luận ngắn gọn ở đây.

THỜI ĐIỂM TỐI ƯU CHO PHẪU THUẬT TIM SAU NHỒI MÁU CƠ TIM CẤP TÍNH

Thời điểm thích hợp của phẫu thuật tái tưới máu trong bối cảnh nhồi máu cơ tim cấp tính đã là chủ đề của sự không chắc chắn kể từ những ngày đầu của CABG. Trái ngược với người bệnh bị bệnh động mạch vành ổn định hoặc đau thắt ngực không ổn định, đối với những người mà nguyên tắc chung “càng sớm càng tốt” được áp dụng, giáo điều truyền thống đối với người bệnh đã trải qua nhồi máu cơ tim là trì hoãn can thiệp phẫu thuật nếu có thể. Đối với người bệnh có bằng chứng về rối loạn chức năng van hoặc cơ nhú, thiếu máu cục bộ đang diễn ra mặc dù đã điều trị nội khoa tối đa, hoặc sốc tim, tỷ lệ tử vong cao khi không phẫu thuật đảm bảo rủi ro của can thiệp phẫu thuật ngay lập tức, hoặc CABG hoặc cấy ghép thiết bị hỗ trợ thất (xem Chương 14). Ít rõ ràng hơn là phương thức hành động tốt nhất với một người bệnh tương đối ổn định, người mới vừa trải qua một nhồi máu cơ tim cấp tính.

Trong nửa thế kỷ qua, nhiều nỗ lực đã được thực hiện để xác định thời điểm thích hợp của can thiệp phẫu thuật sau nhồi máu cơ tim. Năm 1974, Cooley và đồng nghiệp đã lưu ý một mối liên hệ thời gian rõ ràng với tỷ lệ tử vong trong bệnh viện của người bệnh CABG sau nhồi máu cơ tim. Khi CABG được thực hiện trong vòng 7 ngày sau nhồi máu cơ tim, tỷ lệ tử vong là 38%; khi được thực hiện 31 đến 60 ngày sau nhồi máu cơ tim, tỷ lệ tử vong giảm xuống còn 6%. Nghiên cứu này, cùng với một số nghiên cứu khác được thực hiện trong những năm 1970 với kết quả tương tự, đã dẫn đến một thế hệ phẫu thuật viên tim trì hoãn quản lý phẫu thuật của người bệnh nhồi máu cơ tim cấp tính. Khi việc quản lý nhồi máu cơ tim cấp tính tiến triển trong những năm 1980 và 1990, đặc biệt là với sự ra đời của liệu pháp tiêu huyết khối mới, thuốc ức chế tiểu cầu, nong mạch vành xuyên qua da, đặt stent mạch vành và bơm bóng nội động mạch chủ (IABP), một số nhà nghiên cứu đã cố gắng tái đánh giá câu hỏi này về thời điểm của CABG sau nhồi máu cơ tim. Mặc dù dữ liệu hiện nay cho thấy rằng có lẽ một sự chậm trễ dài như vậy giữa nhồi máu cơ tim và CABG là không cần thiết, ít trong số các nghiên cứu này được ngẫu nhiên, và kết quả đã khác nhau. Một số phân tích hồi cứu lớn đã được sử dụng để tạo ra các mô hình rủi ro gợi ý rằng, khi có thể, việc chờ đợi 7 ngày sau nhồi máu cơ tim có thể dẫn đến kết quả cải thiện. Các nhà nghiên cứu khác đã tranh luận rằng, trong bối cảnh nhồi máu cơ tim không xuyên thành (không sóng Q), người bệnh có thể trải qua CABG một cách tương đối an toàn bất cứ lúc nào, và thậm chí trong trường hợp nhồi máu xuyên thành (sóng Q), sự chậm trễ chỉ 48 đến 72 giờ có thể là đủ. Việc tái tưới máu sớm sau nhồi máu cơ tim xuyên thành với suy giảm chức năng thất khu vực hoặc toàn cầu đã được chứng minh nhất quán là có tỷ lệ tử vong do phẫu thuật cao hơn và lợi ích sống sót lâu dài kém hơn. Do đó, không thể đưa ra kết luận chắc chắn về thời điểm tối ưu của CABG trong bối cảnh nhồi máu cơ tim cấp tính; bằng chứng có sẵn cho thấy rằng sự chậm trễ từ 3 đến 7 ngày là thích hợp, đặc biệt là khi có suy giảm chức năng thất. Khi các thiết bị hỗ trợ cơ học tăng khả năng của bác sĩ trong việc quản lý các hậu quả của nhồi máu cơ tim, đặc biệt là sốc tim, các câu hỏi mới đã nảy sinh về việc can thiệp phẫu thuật ban đầu nên là tái tưới máu xác định hay là đặt một thiết bị hỗ trợ tạm thời để kéo dài cửa sổ thời gian giữa nhồi máu cơ tim và phẫu thuật.

Chiến lược Phòng ngừa Thiếu máu cục bộ Trong khi Phẫu thuật

CHIẾN LƯỢC KHÔNG PHẪU THUẬT

Cân nhắc về Gây mê

Khái niệm về gây mê tim đã được phát triển kể từ khi giới thiệu máy CPB vào những năm 1950, và bác sĩ gây mê tim hiện đại là một thành viên vô giá của nhóm phẫu thuật tim. Bởi vì trọng tâm của phẫu thuật viên tim trong phòng mổ phải tập trung vào việc thực hiện một phẫu thuật ưu việt về mặt kỹ thuật, bác sĩ gây mê tim, có nhiệm vụ khảo sát nhiều thiết bị theo dõi và kết quả xét nghiệm đang diễn ra, có lẽ ở vị trí tốt nhất để xác định những thay đổi tinh tế trong tình trạng của người bệnh có thể báo hiệu tổn thương cơ tim hoặc các biến chứng sắp xảy ra khác. Bây giờ chúng ta sẽ xem xét một số công cụ cụ thể có thể được sử dụng để xác định thiếu máu cục bộ, cũng như một số phương pháp điều trị không phẫu thuật được sử dụng để ngăn ngừa hoặc điều trị thiếu máu cục bộ trong bối cảnh phẫu thuật tim.

Theo dõi thiếu máu cục bộ. Theo dõi thường quy trong phòng mổ trong phẫu thuật tim bao gồm nhiệt độ, đo độ bão hòa oxy, đo nồng độ khí CO2, điện tâm đồ bề mặt và theo dõi huyết áp không xâm lấn. Các phương pháp xâm lấn hơn thường được sử dụng trong phẫu thuật tim bao gồm đường động mạch để theo dõi huyết áp liên tục và lấy mẫu máu lặp lại, ống thông tĩnh mạch trung tâm để đo áp lực tĩnh mạch trung tâm, và sử dụng ống thông động mạch phổi Swan-Ganz (PAC). Siêu âm tim qua thực quản (TEE) cũng là một phụ trợ vô giá trong phòng mổ, đặc biệt là với phẫu thuật van.

PAC cung cấp thông tin tiềm năng có giá trị liên quan đến áp lực động mạch phổi, áp lực mao mạch phổi bít (một dấu hiệu thay thế của áp lực đổ đầy bên trái), cung lượng tim, độ bão hòa tĩnh mạch trộn và cả sức cản mạch máu hệ thống và phổi, tất cả đều có thể được sử dụng để hướng dẫn quản lý nhằm cải thiện tưới máu hoặc tối ưu hóa hiệu suất huyết động sau mở tim. Tuy nhiên, việc sử dụng PAC đã là một chủ đề tranh luận lớn kể từ khi nó được đưa vào thực hành lâm sàng, và cuộc tranh luận tiếp tục diễn ra ngày nay. Gần 20 năm trước, một số nghiên cứu đã công bố không phát hiện lợi ích từ việc sử dụng PAC trong bối cảnh thiếu máu cục bộ/nhồi máu cơ tim cấp tính. Tương tự, năm 1989, Tuman và đồng nghiệp đã công bố nghiên cứu của họ cho thấy không có sự khác biệt về kết quả khi PAC được sử dụng trong CABG. Năm 1996, thử nghiệm SUPPORT (Study to Understand Prognoses and Preferences for Outcomes and Risks of Treatments) báo cáo rằng việc sử dụng PAC có liên quan đến thời gian nằm viện và đơn vị chăm sóc tích cực (ICU) dài hơn, chi phí tăng đáng kể và tỷ lệ tử vong tăng, bao gồm mức tăng 1,5 lần trong nguy cơ tương đối tử vong ở người bệnh hậu phẫu. Trong các cuộc thảo luận tiếp theo, một số người kêu gọi ngừng sử dụng PAC. Tuy nhiên, sự gắn bó với thiết bị này của hầu hết các bác sĩ đã chứng minh là mạnh mẽ, và với bằng chứng rằng PAC là một công cụ hữu ích để xác định thiếu máu cục bộ chu phẫu, một phương pháp tiếp cận đo lường hơn đã được áp dụng. Tuy nhiên, ngay cả những người ủng hộ mạnh mẽ nhất của PAC cũng nhận ra rằng việc sử dụng PAC thường quy, không có lựa chọn là không được biện minh. Ngày nay, quyết định đặt PAC trước phẫu thuật nên được thực hiện giữa các nhóm phẫu thuật và gây mê, và các yếu tố quan trọng như loại phẫu thuật và chức năng tim cơ bản sẽ giúp hướng dẫn quyết định này.

TEE cung cấp dữ liệu quan trọng về chức năng van và tim và là một phụ trợ phổ biến được sử dụng trong phòng mổ tim. Những người ủng hộ TEE chỉ ra thực tế rằng nó thường an toàn và có thể cung cấp gần như tất cả các dữ liệu tương tự như PAC, cộng thêm thông tin bổ sung về chuyển động thành, phân số tống máu, thể tích nhát bóp, tình trạng thể tích và chức năng van không thể xác định được bằng bất kỳ phương pháp nào khác. Các nghiên cứu nhỏ, không ngẫu nhiên về TEE trong bối cảnh CABG đã chỉ ra rằng TEE có thể quan trọng hơn PAC trong việc hướng dẫn các can thiệp liên quan đến truyền dịch, thuốc có hoạt tính mạch máu và các liệu pháp chống thiếu máu cục bộ khác, và rằng trong số người bệnh có nguy cơ cao trải qua CABG, dữ liệu do TEE cung cấp đã ảnh hưởng đến quản lý gây mê hoặc phẫu thuật 50% thời gian.

Mặc dù có báo cáo về an toàn và lợi ích của TEE, cuộc tranh luận tương tự với tranh luận xung quanh PAC đã nổi lên. Những người phê bình TEE chỉ ra các nghiên cứu cho thấy rằng các phát hiện TEE không nghi ngờ có ý nghĩa lớn xảy ra trong ít hơn 2% trường hợp, rằng việc giải thích trong khi phẫu thuật của các bác sĩ gây mê tim rất khác nhau và thường không phù hợp với giải thích sau đó của các bác sĩ tim mạch, và rằng, giống như PAC, TEE chưa được chứng minh là cải thiện kết quả. Những người phê bình cũng chỉ ra thực tế rằng việc thực hiện TEE có thể làm lệch hướng bác sĩ gây mê khỏi việc thực hiện các nhiệm vụ quan trọng khác; trong một nghiên cứu, thời gian phản hồi của các bác sĩ gây mê đối với đèn báo động chậm hơn 10 lần khi thực hiện TEE so với trong quá trình quan sát monitor.

Tóm lại, có nhiều phương thức để phát hiện thiếu máu cục bộ có sẵn cho bác sĩ gây mê tim hiện đại, và lượng thông tin được cung cấp bởi chúng là rất lớn. Trong phẫu thuật van tim, tầm quan trọng của TEE đã được thiết lập tốt. Tuy nhiên, trong bối cảnh tái tưới máu cơ tim, những câu hỏi nghiêm trọng vẫn chưa được trả lời liên quan đến việc liệu thông tin mà các thiết bị này cung cấp, và cách mà chăm sóc lâm sàng được hướng dẫn bởi thông tin đó, có hữu ích hay không khi được xác định bằng cách đo lường các biến số kết quả quan trọng như tỷ lệ bệnh tật, tử vong và chi phí. Do đó, việc sử dụng một cách thận trọng thay vì thường quy là được bảo đảm.

Thuốc gây mê. Các mục tiêu của gây mê tim là duy trì ổn định huyết động và cân bằng oxy cơ tim, giảm thiểu tần suất và mức độ nghiêm trọng của các đợt thiếu máu cục bộ, và tạo điều kiện cho việc tách nhanh chóng và không biến chứng khỏi CPB và thở máy hỗ trợ. Trong suốt lịch sử tương đối ngắn của phẫu thuật tim, nhiều phác đồ gây mê đã được phát triển, mỗi phác đồ đều có những người ủng hộ riêng và mỗi phác đồ đều có những ưu điểm và thiếu sót được cho là có. Cho đến nay, tuy nhiên, không có bằng chứng nào cho thấy rằng bất kỳ kỹ thuật nào có thể được tuyên bố là vượt trội cho người bệnh bị bệnh tim mạch.

Gây mê trong những năm đầu của phẫu thuật tim chủ yếu bao gồm opioid liều cao, đầu tiên là morphine và sau đó là opioid tổng hợp. Trong những năm 1970, fentanyl đã được chấp nhận rộng rãi cho cả khởi mê và duy trì gây mê vì độ ổn định huyết động được cải thiện của nó. Vì gây mê chỉ bằng opioid đi kèm với nguy cơ tỉnh táo không thể chấp nhận của người bệnh (có thể dẫn đến tăng huyết áp, nhịp tim nhanh và tăng tiêu thụ oxy cơ tim đi kèm), benzodiazepine đã được thêm vào. Gần đây hơn, propofol và thuốc mê bay hơi đã trở thành trụ cột trong cả khởi mê và duy trì gây mê tim. Mặc dù một số trung tâm đã chuyển sang kỹ thuật gây mê hoàn toàn bằng đường tĩnh mạch, việc bảo vệ tiền điều hòa được báo cáo do thuốc mê hít vào đã dẫn một số người ủng hộ việc tiếp tục sử dụng thường xuyên. Trong thực tế, tầm quan trọng của gây mê trong việc giảm thiểu nguy cơ thiếu máu cục bộ có lẽ rõ ràng nhất trong quá trình khởi mê, khi sự biến đổi tiềm ẩn rộng của huyết áp có thể đặt áp lực quá mức lên một trái tim đã căng thẳng. Do đó, liệu pháp tiêu chuẩn trong thời đại hiện đại, có thể bao gồm sử dụng chẹn beta trước khi khởi mê ngoài các thuốc giảm lo âu. Các thuốc khởi mê điển hình bao gồm sự kết hợp của thuốc gây liệt, thuốc giảm đau và thuốc gây mê. Gây mê được duy trì bằng sự kết hợp của thuốc giảm đau và thuốc gây mê.

Cân nhắc về Chuyển hóa

Nhiệt độ hệ thống. Với sự qua đời của Wilfred Gordon Bigelow năm 2005, ngành phẫu thuật tim đã mất đi người được gọi là “cha đẻ của phẫu thuật tim ở Canada.” Sau khi đào tạo tại Johns Hopkins, Bigelow trở về Đại học Toronto và Viện Nghiên cứu Banting năm 1947, nơi trong hơn 2 thập kỷ tiếp theo, ông và các đồng nghiệp của ông đã thực hiện nhiều nghiên cứu ban đầu đã xác định hạ thân nhiệt như một phương tiện thiết thực mà cơ thể có thể được bảo vệ trong các giai đoạn ngắn ngừng tuần hoàn cần thiết cho các sửa chữa tim tương đối đơn giản. Trước các nghiên cứu của ông, phẫu thuật tim được thực hiện trong môi trường tiếp cận nhiệt độ bình thường. Các mạch CPB đầu tiên không bao gồm bộ trao đổi nhiệt, và hầu hết sự thay đổi nhiệt độ xảy ra là thụ động. Thật vậy, nếu có bất kỳ nỗ lực nào được thực hiện để điều chỉnh nhiệt độ cơ thể của người bệnh, đó là để duy trì nhiệt độ bình thường. Hạ thân nhiệt được coi là có hại cho các người bệnh ốm và bị thương vì tác dụng bất lợi của nó đối với đông máu và vì tỷ lệ trao đổi chất thực sự được biết là tăng khi người bệnh lạnh hơn, phần lớn là do run. Các nghiên cứu có hệ thống của Bigelow về hạ thân nhiệt gây ra từ bề mặt, chủ yếu sử dụng mô hình chó, là những nghiên cứu đầu tiên cho thấy rằng với việc giảm thiểu run bằng gây mê đầy đủ, trao đổi chất thực sự giảm trong mối quan hệ tuyến tính với nhiệt độ cơ thể, với mỗi sự giảm nhiệt độ 10°C tương ứng với mức giảm khoảng 50% trong tiêu thụ oxy.

Mặc dù trao đổi chất có thể bị dừng về cơ bản ở nhiệt độ đủ thấp, cung cấp sự bảo vệ tuyệt vời cho não, nhiệt độ dưới 28°C đến 32°C dẫn đến suy tim và phổi, giới hạn việc sử dụng ban đầu của chỉ bảo vệ bằng hạ thân nhiệt cho các trường hợp chỉ yêu cầu các giai đoạn ngắn ngừng tim. Tuy nhiên, với sự ra đời của CPB, nhiệt độ có thể được giảm xuống 10°C, do đó kéo dài cửa sổ bảo vệ. Sau những quan sát ban đầu này về hạ thân nhiệt toàn thân, nhiều người khác đã mở rộng việc sử dụng hạ thân nhiệt và ứng dụng của nó trong phẫu thuật tim. Shumway và đồng nghiệp sớm chứng minh lợi ích bổ sung có được bằng cách làm lạnh bề mặt tim bằng cách tưới nước muối lạnh. Hiệu quả bề mặt này có lẽ đã tác động nhiều hơn đến tâm thất phải nằm ở vị trí trước, có thành mỏng hơn dễ bị làm ấm lại dưới đèn phẫu thuật và nhiệt độ phòng xung quanh hơn là tâm thất trái được bảo vệ tốt hơn bởi các chiến lược bảo vệ trong mạch máu. Những tiến bộ khác, bao gồm việc giới thiệu bộ trao đổi nhiệt trong mạch CPB, đã làm cho hạ thân nhiệt trở thành trụ cột của các chiến lược bảo vệ cơ tim trong những năm đầu của phẫu thuật tim.