Einfluss dreier verschiedener Techniken der extrakorporalen Zirkulation auf Parameter der Hämodynamik, Inflammation, Blutgerinnung und Hämolyse bei aortokoronaren Bypass-Operationen : die konventionelle Herz-Lungen-Maschine im Vergleich mit zwei miniaturisierten Bypass-Systemen

Metzelder, Sebastian; Rex, Steffen

doi:urn:nbn:de:hbz:82-opus-28108

Einfluss dreier verschiedener Techniken der extrakorporalen Zirkulation auf Parameter der Hämodynamik, Inflammation, Blutgerinnung und Hämolyse bei aortokoronaren Bypass-Operationen : die konventionelle Herz-Lungen-Maschine im Vergleich mit zwei miniaturisierten Bypass-Systemen = Normothermic beating heart surgery with assistance of miniaturized bypass systems : the effects on intraoperative hemodynamics and inflammatory response

Metzelder, Sebastian (Author)

2009

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Sebastian Markus Metzelder

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2009

Umfang91 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2009

Genehmigende Fakultät
Fak10

Hauptberichter/Gutachter
Rex, Steffen (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2009-05-18

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-28108
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/51114/files/Metzelder_Sebastian.pdf

Einrichtungen

Lehrstuhl für Anästhesie (533000-2)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Extrakorporaler Kreislauf (Genormte SW) ; Allgemeine Entzündungsreaktion (Genormte SW) ; Hämolyse (Genormte SW) ; Koagulopathie (Genormte SW) ; Hämodynamik (Genormte SW) ; Hämodilution (Genormte SW) ; Medizin (frei) ; miniaturisierte Bypass-Systeme (frei) ; cardiopulmonary bypass (frei) ; miniaturized bypass systems (frei) ; hemolysis (frei) ; global hemodynamics (frei) ; systemic inflammation (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 610

Kurzfassung
Der Einsatz der extrakorporalen Zirkulation (EKZ) bei herzchirurgischen Operationen kann mit zahlreichen Nebenwirkungen (systemische Aktivierung des Immunsystems, Störungen des Gerinnungssystems, Hämolyse, Hämodilution, Beeinträchtigung der globalen Hämodynamik) vergesellschaftet sein. Diese sind v. a. auf eine generalisierte Entzündungsreaktion durch den Kontakt mit Fremdoberflächen, die intraoperative Hypothermie, die mechanische Beeinträchtigung des Blutes durch die verwendeten Blutpumpen und Verdünnungseffekte durch das Priming-Volumen zurückzuführen. Daraus ergab sich die Hypothese, dass eine Miniaturisierung der EKZ (Reduktion der Fremdoberfläche und des Priming-Volumens) sowie der Verzicht auf eine Hypothermie diese Nebenwirkungen abschwächen bzw. vermeiden könnten. In dieser prospektiven, randomisierten Studie wurde untersucht, ob der Einsatz miniaturisierter Bypass-Systeme in Normothermie bei herzchirurgischen Patienten, die sich einer Myokardrevas-kularisation unterziehen, einen klinischen Vorteil gegenüber dem konventionellen Verfahren in milder Hypothermie bieten können. Ziel der Studie war es zu untersuchen, inwieweit drei unterschiedliche Systeme der extrakorporalen Zirkulation hämodynamische und immunologische Parameter sowie die Hämolyse und die Blutgerinnung beeinflussen. Es wurden jeweils 15 Patienten drei unterschiedlichen Studiengruppen zugeordnet. In der Kontrollgruppe wurden 15 Patienten mit der konventionellen HLM im kardioplegischen Arrest in milder Hypothermie operiert, zwei Gruppen mit jeweils 15 Patienten unterzogen sich der Operation am schlagenden Herzen in Normothermie mit Unterstützung eines miniaturisierten Bypass-Systems. Perioperativ wurden detaillierte hämodynamische Messungen mittels transpulmonaler Thermo-dilution durchgeführt sowie Inflammations-, Hämolyse- und Gerinnungsparameter bestimmt. Die Ergebnisse zeigen, dass weder die alleinige Reduzierung des extrakorporalen Volumens bei der DeltaStream®-Pumpe, noch die zusätzliche Verkleinerung der Fremdoberfläche bei der CorX®-Pumpe einen signifikanten Effekt auf die globale Hämodynamik nach Beendigung der EKZ haben. Zudem konnte durch den Einsatz der miniaturisierten Bypass-Systeme keine Verringerung der proinflammatorischen Immunantwort nach der EKZ erreicht werden. Vielmehr bewirkte die herkömmliche Methode (konventionelle HLM und kardioplegischer Arrest unter Hypothermie) eine erhöhte Freisetzung des anti-inflammatorischen Zytokins IL-10. In Bezug auf Hämolyse kam es in der HLM-Gruppe zu einem deutlichen Anstieg des freien Hämoglobins, der aber nur gegenüber der DeltaStream®-Gruppe signifikant gewesen ist. Einen Unterschied in der Gerinnungsaktivierung konnte nur bei der Konzentration an D-Dimeren, gesehen werden, die in der HLM-Gruppe gegenüber den Mini-HLMs erhöht gewesen ist. Klinisch machte sich dieses Ergebnis nicht bemerkbar. Der Drainageblutverlust und der perioperative Transfusionsbedarf waren in allen drei Gruppen vergleichbar. Zusammenfassend läßt sich festhalten, dass miniaturisierte Bypass-Systeme trotz Verringerung der Fremdoberfläche und des Priming-Volumens keine Verbesserung der globalen Hämodynamik bewirken konnten. Auch konnte keine Reduktion der inflammatorischen Antwort durch die miniaturisierten EKZ erreicht werden. Daher ist eher nicht zu erwarten, dass diese Systeme bei herzchirurgischen Operationen die konventionellen Herz-Lungen-Maschinen generell werden ersetzen können. Bis dahin wird sich das Einsatzgebiet für die miniaturisierten Bypass-Systeme wahrscheinlich auf wenige ausgewählte Indikationen beschränken, z. B. zur intraoperativen Entlastung des Herzens bei Operationen am schlagenden Herzen, zur extrakorporalen Membranoxygenation beim kardiogenen Schock oder dem akuten Lungenversagen oder zur selektiven Organperfusion wie z. B. bei Operationen an der Aorta descendens.

The use of cardiopulmonary bypass circuits (CPB) in cardiac surgery may be associated with several adverse effects, e.g. systemic inflammatory response syndrome, hemolysis, hemodilution, coagulopathy, global hemodynamic dysfunction. These adverse effects occur due to the contact of blood with non-endothelial surfaces and air, intraoperative hypothermia, hemodilution as the result of bypass priming and traumatization of blood cells by the different blood pumps. We hypothesized that by reducing foreign surface area and extracorporeal volume, the use of miniaturized bypass systems and the avoidance of intraoperative hypothermia could reduce the adverse effects. In this prospective, randomized controlled trial, we therefore compared the use of two different simplified bypass systems (SBS) in patients undergoing normothermic on-pump beating heart coronary artery bypass grafting (CABG) with the use of a conventional CPB (cCPB) circuit in patients undergoing CABG with hypothermic cardioplegic arrest. The goal of the study was to study the influences of the three different bypass circuits on global hemodynamics and parameters of inflammation, coagulation and hemolysis and on clinical outcome parameters. The patients were randomly assigned to three groups: 15 patients were operated with a cCPB circuit in moderate hypothermia. Cardiac arrest was induced by cold crystalloid cardioplegic solution. Two groups of 15 patients each underwent beating heart surgery in normothermia with assistance of two different SBS, both with a reduction of the extracorporeal priming volume, and one with an additional reduction of the foreign surface area. Hemodynamic variables were assessed with transpulmonary thermodilution. Plasma levels of pro-inflammatory and anti-inflammatory mediators and parameters of coagulation and hemolysis were measured perioperatively. Neither the isolated reduction of the extracorporeal priming volume nor the additional reduction of the foreign surface area in SBS had beneficial effects on global hemodynamics. Moreover, the use of SBS could not reduce the systemic inflammatory response. In contrast, only patients in the cCPB-group showed a significant increase of plasma levels of anti-inflammatory mediators (interleukin-10). As a marker of hemolysis, free hemoglobin concentrations were significantly elevated in the cCPB group. Also with regard to coagulation parameters, D-Dimer levels were increased only in the cCPB-group. However, other coagulation parameters, perioperative blood loss and transfusion requirements did not differ significantly between the three groups. In conclusion, neither the reduction of the extracorporeal priming volume nor of the foreign surface area by the SBS were able to improve global hemodynamics and to attenuate the perioperative pro-inflammatory response.

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