Phosphorylcholinbeschichtetes minimiertes System zur Aufrechterhaltung der extrakorporalen Zirkulation im Vergleich zu einer konventionellen Herz-Lungen- Maschine

Abstract

Seit den fünfziger Jahren des letzten Jahrhunderts wird die Herz-Lungen- Maschine (HLM) in der Herzchirurgie eingesetzt. Sie ermöglicht ein übersichtliches und ruhiges Operationsfeld, ohne dass die Versorgung des Körpers mit Blut während der Operation unterbrochen ist. In Kauf genommen werden muss allerdings, dass die extrakorporale Zirkulation (EKZ) eine Reihe unerwünschter Komplikationen mit sich bringt, die zusammengefasst als Postperfusionssyndrom (post pump syndrome) beschrieben werden. Diese können sich klinisch in unterschiedlicher Weise manifestieren. Eine der Ursachen ist der Kontakt zwischen körpereigenem Blut und der künstlichen Oberfläche verschiedener Komponenten der HLM. Daher war und ist man bestrebt, minimierte Systeme zu entwickeln, die eine deutliche Reduzierung der Fremdoberfläche und eine Vorbeschichtung mit biokompatiblen Materialien aufweisen, um einen kürzeren und weniger intensiven Fremdoberflächenkontakt zu ermöglichen. In einer prospektiven Studie wurden die Daten von 25 Patienten, die sich einer koronaren Bypass-Operation unterzogen, untersucht und ausgewertet. 15 Patienten wurden mit einer konventionellen HLM und 10 Patienten mit einem minimierten, phosphorylcholin-beschichteten System operiert. Dabei wurden Patienten ausgewählt, die im Bezug auf die linksventrikuläre Herzfunktion und dem Spektrum der Nebenerkrankungen ähnliche Voraussetzungen mitbrachten. Die Anwendung des luftleeren, geschlossenen minimierten Systems ließ sich im klinischen Einsatz trotz höherer Anforderungen an das OP-Team komplikationslos gestalten, eine intraoperative Umstellung auf eine konventionelle HLM war in keinem Fall erforderlich. Das Ergebnis der Auswertung zeigte eine signifikant stärkere Hämolyse mit Anstieg des freien Hämoglobin und der inflammatorischen Zytokine, eine erhöhte Myokardzellschädigung, sowie eine erhöhte koagulatorische Aktivität, begleitet von verstärkter Fibrinolyse in der Gruppe der konventionellen HLM im Vergleich zur Gruppe mit minimiertem System. Diese Unterschiede waren temporär und nicht von einem klinischen Unterschied im Bezug auf die Häufigkeit postoperativer Komplikationen begleitet. Insgesamt kann also festgestellt werden, dass eine Reduktion der extrakorporalen Komponenten und eine Beschichtung der HLM mit biokompatiblen Materialien wie Phosphorylcholin zu einer deutlichen Reduktion des mechanischen Traumas der Erythrozyten, der inflammatorischen Antwort, der Myozytenschädigung sowie der Beeinträchtigung der Gerinnung führt. Die Phosphorylcholin-Beschichtung scheint allerdings weniger bedeutsam für die laborchemisch erfassten signifikanten Unterschiede zu sein. Vielmehr sind die erwähnten Vorteile Verdienste des minimierten Systems. Die Industrie hat dies auch aufgrund der Ergebnisse früherer ähnlicher Studien erkannt. Viele der heute angebotenen Systeme konzentrieren sich auf die Minimierung der HLM, auf eine Beschichtung mit biokompatiblen Materialien wird teilweise verzichtet. In dieser Pilotstudie konnten aufgrund der kleinen Zahl der eingeschlossenen Patienten keine klinisch relevanten Auswirkungen beobachtet werden. Studien mit größeren Patientenzahlen müssen sich daher in Zukunft anschließen. Stichworte: Herz- Lungen-Maschine, Postperfusionssyndrom (post pump syndrome), minimiertes Phosphorylcholin-beschichtetes System, koronare Bypass-Operation

Since the fifties of last century, the heart-lung machine is used in cardiac surgery. It provides a clear and quiet operative field without interruption of blood supply during surgery. However, the interaction of patient's blood with the artificial surface of various components of the heart-lung machine brings a number of undesirable complications, which are described as post pump syndrome and manifest as stroke, acute coronary syndrome, exorbitant bleeding, pulmonary edema, acute renal and liver failure and transitory psychotic syndrome. Therefore it was and is striving to develop minimized systems that have a significant reduction of foreign surface and a coating with biocompatible materials to facilitate a shorter and less intense foreign surface contact. In this clinical trial, 25 patients who underwent coronary bypass surgery were studied and evaluated. 15 patients were operated with a conventional heart-lung machine and 10 patients with a minimized, phosphorylcholine-coated system. The result of the analysis showed a significantly higher increase of hemolysis, the inflammatory cytokines, myocardial cell injury, and coagulatory activity, accompanied by increased fibrinolysis in the group of conventional heart-lung machine compared to the group with minimized system. However, these differences were transient and not accompanied by a clinical benefit. Overall, it can thus be stated that a reduction of the extracorporeal components and a coating with biocompatible materials such as phosphorylcholine leads to a significant reduction of laboratory parameters in favour of the minimized system .The phosphorylcholine-coating, however, seems to be less important for the significant differences. Rather, the advantages mentioned are merits of the minimized system. Keywords: heart-lung machine, post pump syndrome, phosphorylcholine-coated system, coronary bypass surgery