Prospektiver Vergleich der minimierten extrakorporalen Zirkulation mit der konventionellen Herz-Lungen-Maschine bei Koronaroperationen hinsichtlich der Nierenfunktion bei Patienten mit Diabetes mellitus

Abstract

In dieser Studie wurden Patienten mit Diabetes mellitus-Erkrankung untersucht, die eine chirurgische Revaskularisierung benötigten. Hierbei wurden die Auswirkungen der extrakorporalen Zirkulation in Bezug auf die Nierenfunktion zwischen konventioneller Herz-Lungen-Maschine und der minimierten extrakorporalen Zirkulation (MECC) verglichen. Im Vordergrund stand der Gedanke, die unerwünschten Nebenwirkungen einer extrakorporalen Zirkulation zu minimieren. Durch Verbesserungen, die die MECC mit dem geschlossenen Kreislauf, dem geringeren Füllvolumen und dem kürzeren Schlauchsystem aufwies, war ein theoretischer Vorteil möglich. In dieser prospektiven Pilotstudie wurden im Zeitraum von Februar 2010 bis April 2012 104 Patienten mit Diabetes mellitus, die sich einer koronaren Bypass-Operation unterziehen mussten, eingeschlossen. Sie wurden in zwei Studiengruppen aufgeteilt – konventionelle Herz-Lungen-Maschine versus MECC – und in Bezug auf deren postoperativen Verlauf insbesondere die Nierenfunktion analysiert. Die dazu angewendeten Laborparameter die ermittelt wurden, waren Kreatinin, Harnstoff, Cystatin C, NGAL, Albumin und Alpha-1-Mikroglobulin. Das Patientengut war in beiden Gruppen in Bezug auf demographische und präoperative Variablen vergleichbar. In Bezug auf Liegezeiten auf der ITS, stationäre Gesamtliegedauer und perioperative Komplikationen ließ sich kein signifikanter Unterschied zwischen den beiden Studiengruppen ermitteln. Patienten, die mit der MECC operiert wurden, zeigten bei Kreatinin, Cystatin C und NGAL signifikant bessere postoperative Nierenfunktionsparameter als Patienten, die mit der konventionellen Herz-Lungen-Maschine operiert wurden. Besondere Aufmerksamkeit galt dem NGAL-Plasmaspiegel als Akut-Parameter für die Nierenschädigung. Die NGAL-Plasmaspiegel waren in der MECC-Gruppe deutlich niedriger bei Ankunft auf ITS sowie eine und vier Stunden nach Operation (p=0,0001). Auch Cystatin C und Kreatinin zeigten nach der Operation direkt bei Ankunft auf der ITS signifikant niedrigere Blutspiegel (pCysC=0,004; pKrea=0,05) im Vergleich zur konventionellen Herz-Lungen-Maschine. Die Nierenparameter für Harnstoff, Alpha-1-Mikroglobulin und Albumin zeigten sich gleichwertig zwischen konventioneller Herz-Lungen-Maschine und der MECC. Drei Patienten wurden nach Operation dialysepflichtig (2,88%), davon zwei Patienten aus der Gruppe der konventionellen Herz-Lungen-Maschine und ein Patient aus der MECC-Gruppe. Die hospitale Letalität im Gesamtkollektiv betrug 0,96 % (ein Patient). Die Handhabung der MECC erwies sich als ebenso sicher wie die der konventionellen Herz-Lungen-Maschine. Es traten bei beiden keine technischen Probleme auf. Weitere Studien mit größerer Patientenzahl werden folgen müssen, um den Vorteil der MECC gegenüber der konventionellen Herz-Lungen-Maschine besser herauszuarbeiten. So sollte eine Studie mit bereits präoperativ niereninsuffizienten Patienten durchgeführt werden, die mit beiden extrakorporalen Zirkulationsverfahren operiert werden. Sinnvoll wäre noch die Hinzunahme einer „off-pump“ Gruppe, um das beste chirurgische Koronarrevaskularisationsverfahren bei niereninsuffizienten Patienten darzustellen. Auch in Hinblick auf die Spätfolgen der extrakorporalen Zirkulation sollten im Vergleich beider Herz-Lungen-Maschinen längere Nachbeobachtungszeiträume in Betracht gezogen werden.

The aim of this study was to prospectively evaluate MECC compared with conventional extracorporeal circulation of diabetic patients undergoing elective coronary revascularization procedures. We focused on the effects of extracorporeal circulation especially the renal function between both groups. Cardiopulmonary bypass (CPB) is known having a negative influence referring to systemic inflammatory reaction after cardiac surgery which can cause acute kidney injury AKI. Miniaturized extracorporeal circulation (MECC) attempts to reduce the adverse effects of conventional extracorporeal circulation bypass. Finally, AKI after CPB is a significant clinical problem that increasingly complicates the course of hospitalization and clinical outcome. We performed a prospective randomized controlled trial to evaluate the influence of the kidney function during and after coronary bypass grafting. All patients undergoing elective isolated CPB between February 2010 and April 2012 (104 patients) were prospectively enrolled and divided into two groups. The blood samples were collected at baseline and at frequent intervals after CPB (on arrival at ICU and in the end 1h, 4h, 24h, 48h and 72h after operation). The early diagnosis of acute kidney injury (AKI) currently depends on detection of reduced kidney function by the rise in serum Creatinine concentration, also Urea and Cystatin C, NGAL levels in plasma and finally in urine Albumin and α-1-Microglobulin. Use of MECC was associated with a significant decrease in AKI measured with NGAL levels in plasma at time on arrival at ICU, 1h and 4h after CPB (p=0,0001). Miniaturized extracorporeal circulation also significantly reduces levels of cystatin C on arrival at ICU (p= 0,004) and in serum creatinine at the same time (p=0,05). Neither significant difference in hospital stay or time on ICU was identified, nor complications after surgery. Three patients received dialysis support after CABG (2.88%) – two patients in the conventional extracorporeal circulation-treated group and one patient in the MECC group. One death occurred in the MECC group during this time (0.96%). Miniaturized extracorporeal circulation is not associated with increased complications after cardiac surgery. Further studies with a higher number of participating reagents will have to follow to distinguish the benefits of the MECC in comparison to the conventional extracorporeal circulation. Hence it is recommendable to execute a study operating with the help of both extracorporeal circulation methods on patients who preoperatively suffered renal insufficiency. Moreover the inclusion of an “off-pump” group should be considered to demonstrate the best surgical coronary revascularization method for renal failure patients. With regard to possible long term consequences of extracorporeal circulation, both heart-lung machines and treating methods should be observed over longer post-investigative durations to facilitate a valid comparison.