Neuartig beschichtete Hohlfaseroxygenatoren: Aktivierungspotential und klinischer Einsatz

Abstract

Entzündungsreaktionen und Gerinnungsstörungen nach Operationen mit extrakorporaler Zirkulation (EKZ) werden als Postperfusionssyndrom (PPS) bezeichnet und sind wesentlich an postoperativer Morbidität und Mortalität in der Herzchirurgie beteiligt. Die pathophysiologischen Vorgänge umfassen die Aktivierung und Schädigung verschiedenster humoraler und zellulärer Systeme wie Gerinnung, Fibrinolyse, Komplementsystem, Erythrozyten, Leukozyten und Thrombozyten. In der hier vorliegenden randomisierten und doppelblinden Studie sollte der Einfluss der Beschichtung des Oxygenators auf diese Systeme geklärt werden. Hierzu wurden klinische und Laborparameter von 36 männlichen Patienten erhoben, die sich bei koronarer Herzkrankheit einer elektiven aortokoronaren Bypassoperation unterzogen. Dabei wurde entweder ein Oxygenator mit Phosphoryl-cholinbeschichtung (Synthesis, n=19) oder ohne Beschichtung (Monolyth, n=17) eingesetzt. Blutentnahmen mit Bestimmung von Hb, Erythrozyten-, Leukozyten- und Thrombozytenzahl sowie TCC (Terminaler Komplementkomplex), TAT (Thrombin Antithrombin III Komplex) und Tumornekrosefaktor sCD40L erfolgten AZP1=präoperativ, AZP2=nach 20 Minuten EKZ, AZP3=am Ende der EKZ, AZP4=6 Stunden nach Ende der EKZ, AZP5=24 Stunden nach Ende der EKZ, AZP6=72 Stunden nach Ende der EKZ. Bei biometrischen Daten und präoperativen Parametern ergaben sich keine signifikanten Unterschiede zwischen den beiden Gruppen. EKZ- und OP-Dauer waren in der Monolyth-Gruppe länger als in der Synthesis-Gruppe (98 vs. 85 min; bzw. 225 vs. 199 min), und auch die Anzahl operierter Bypässe war in der Gruppe mit dem unbeschichteten Oxygenator größer, allerdings waren die Unterschiede nach Bonferroni Korrektur nicht signifikant. Die weiteren operativen Parameter zeigten praktisch keine Unterschiede. Im postoperativen Verlauf etwa bei Blutverlust über die Thoraxdrainage und deren Liegezeit, Transfusionsbedarf, Dauer der künstlichen Beatmung und des Aufenthaltes auf Intensiv- und Wachstation sowie des gesamten Klinikaufenthaltes konnten ebenfalls keine signifikanten Unterschiede festgestellt werden. Auch die gemessenen Laborparameter der beiden Gruppen unterschieden sich zu keinem Zeitpunkt nach Bonferroni Korrektur signifikant, obwohl die Unterschiede vor dieser statistischen Korrektur beträchtlich und im t-Test signifikant waren: Bei den hämatokritkorrigierten Hb-Werten fielen niedrigere Werte in der Synthesis-Gruppe auf, am deutlichsten bei AZP 2 (13,4 vs. 14,6 g/dl; p=0,029). Die Komplementaktivierung war in der Phosphorylcholin-Gruppe ausgeprägter als in der unbeschichteten Gruppe (TCC 2576,4 vs. 1373,8 ng/ml bei AZP3; p=0,002). Die Bedeutung dieses Befundes hinsichtlich des PPS ist jedoch auch vor dem Hintergrund der publizierten Literatur unklar. Eine Beschichtung der Fremdoberflächen der EKZ hat auch bei zahlreichen anderen Substanzen keine wesentlichen klinischen Vorteile erbracht mit Ausnahme der Heparin-Beschichtung bei langdauernder EKZ wie bei bestimmten Herzunterstützungssystemen. Problem dieser Studien ebenso wie bei der hier vorgelegten ist, dass für abgesicherte signifikante Unterschiede bei den zahlreichen Einflußvariablen so große Patientenzahlen erforderlich sind, dass eine praktische Umsetzung kaum verwirklichbar ist. Andererseits ist die tatsächliche klinische Bedeutung vieler Laborparameter wie etwa der Komplementaktivierung noch nicht geklärt.

Inflammatory reactions and coagulation failure after operations with extracorporeal circulation (ECC), so called post pump perfusion syndrome (PPS), contribute considerably to morbidity and mortality after heart surgery. The pathophysiological processes contain activation and damage of different humoral and cellular systems like coagulation, fibrinolysis, complement system, red and white blood cells and platelets. By the present randomized double blind study we wanted to reveal the influence of the oxygenator coating to this systems. For that we collected clinical and biological parameters of 36 male patients who undergo elective aortocoronary bypass grafting. Thereby we used either an oxygenator with phosphoryl coating (Synthesis, n=19) or a non-coated oxygenator (Monolyth, n=17). Blood samples were taken at AZP1= before surgery, at AZP2=after 20 minutes of ECC, at AZP3=at the end of ECC, at AZP4=6 hours after end of ECC, at AZP5=24 hours after end of ECC and at AZP6=72 hours after end of ECC, to determine levels of hemoglobin, red and white blood cells, platelets, TCC (terminal complement complex), TAT (thrombin antithrombin III complex) and tumor necrosis factor sCD40L. There were no significant difference in biometric and preoperative parameters for the two groups. ECC and operation time were longer in the Monolyth-group than in the Synthesis-group (98 vs. 85 min respectively 225 vs. 199 min) and also the number of grafted bypasses were higher in the group with the non-coated oxygenator, but the difference was not significant after Bonferroni-correction. The further operation parameters showed practically no differences. Postoperative outcome characteristics like blood loss by thoracic drain and duration of draining, transfusion requirement, ventilation time, stay in intensive care unit and recovery room and hospital stay were without significant difference. The detected laboratory parameters of the two groups did not differ significantly after Bonferroni-correction at any time as well, although the differences were considerable before statistical correction and significant in t-test : We remarked lower values for hematocrit-corrected hemoglobin in the Synthesis-group, most obvious at AZP 2 (13.4 vs. 14.6 g/dl ; p=0.029). Complement activation was more distinct in phophorylcholin-coated group than in the non-coated group (TCC 2576.4 vs. 1373.8 ng/ml at AZP3 ; p=0.002). But the interest of this result in the context of published studies is not clear. Surface coating did not generate important clinical advantages by using number of other substances except for heparin-coating for long-standing ECC like heart-support systems. The problem of these studies as well as of the present study is the great number of patients needed to achieve confirmed significant differences among the numerous influencing factors, so they become hardly realisable. Otherwise the effective clinical interest of lots of laboratory parameters such as complement activation are not cleared up yet.