3 Hämorheologie und Nierenfunktion während des kardiopulmonalen Bypasses

3.1 Material und Methode

3.1.1 Patientenauswahl

↓26

Im Rahmen der Studie wurden von März bis Dezember 1997 Säuglinge mit einem Gewicht unter 10 kg Gewicht untersucht, die aufeinanderfolgend mit Hilfe des kardiopulmonalen Bypasses an angeborenen Herzfehlern operiert wurden.

Bei allen Patienten wurde mittels einer Ultraschalluntersuchung der Nieren und der harnableitenden Organe sowie einer routinemäßigen Bestimmung des Kreatinins im Serum eine Nierenerkrankung ausgeschlossen. Im Studienzeitraum wurden aus diesem Grunde oder wegen fehlender Daten zehn Patienten nicht in die Studie eingeschlossen.

3.1.2 Ablauf der Operation mit einer Herz-Lungen-Maschine

3.1.2.1 Anästhesie

↓27

Die Patienten wurden 30 Minuten vor der Operation mit Midazolam (0,5 mg/kg p.o.) prämediziert. Die Anästhesie wurde mit Midazolam (0,2 mg/kg i.v.), Sufentanyl (1 μg/kg i.v.) und Pancuronium (0,1 mg/kg i.v.) begonnen. Alle Patienten wurden mit einem Endotrachealtubus intubiert und erhielten einen zentralen Venenkatheter, einen Arterienkatheter und einen Blasenkatheter. Die Anästhesie wurde durch kontinuierliche Infusion von Sufentanyl (1 - 2 μg/kg/h i.v.), den Einsatz eines Inhalationsagens vor dem kardiopulmonalen Bypass und eine weitere Dosis Midazolam während und nach dem kardiopulmonalen Bypass geführt.

Maschinell beatmet wurde mit einem CATO–Ventilator (Dräger, Lübeck, Deutschland). Prednison (30 mg/kg i.v.) und Mannitol (0,5 g/kg i.v.) wurden vor Beginn des kardiopulmonalen Bypasses gegeben. In der Abkühl- und Aufwärmphase erhielten alle Patienten eine kontinuierliche Infusion von Nitroprussid (0,1 – 5 μg/kg/min). Nach dem kardiopulmonalen Bypass und der modifizierten Ultrafiltration (50 ml/kg) wurde die nötige Menge Protamin durch HEPCON HMS (Medtronic, Düsseldorf, Deutschland) errechnet und verabreicht.

3.1.2.2 Kardiotechnik

Der Kreislauf der Herz-Lungen-Maschine bestand aus folgenden Teilen:

↓28

Die Füllung der Herz-Lungen-Maschine vor dem Anschluß an die großen Gefäße des Patienten, Priming genannt, wurde mit einem Primingvolumen von 350 – 550 ml durchgeführt. Dieses bestand aus isotoner Elektrolytlösung und wurde teilweise durch 120 ml humane Plasmakonserve und durch 50 ml Albumin (20 %) ersetzt. Um einen kalkulierten Hämatokrit von 15 % zu erhalten, wurden 100 - 300 ml Erythrozytenkonzentrat dazugegeben. Wenn notwendig, wurde mit Natriumbikarbonat (8,4 %) abgepuffert. Bei einem Patienten im Alter von 9,2 Monaten mit höherem Hämatokrit wurde das Priming ohne Spenderblut durchgeführt. Die Gerinnung wurde durch eine Gabe von Heparin als Bolus auf eine aktivierte Gerinnungszeit von länger als 480s gesenkt. Vor Beginn des Bypasses erfolgte eine Filterung (R3802, 0,2 µm; Pall Biomedical, Dreieich, Deutschland).

Nach der Narkoseeinleitung wurde der Thorax eröffnet und das Herz freipräpariert. Dann konnten die Kanülen des kardiopulmonalen Bypasses in die Hohlvenen und die Aorta gelegt und die Herz-Lungen-Maschine angefahren werden. In den ersten 15 - 20 Minuten wurde die Körpertemperatur des Kindes auf das für die Operation vorgesehene Niveau abgesenkt. Der arterielle Kohlendioxiddruck wurde während des hypothermen kardiopulmonalen Bypasses bei 35 - 45 mmHg gehalten.

↓29

Nachdem die Aorta abgeklemmt worden war, konnte mit der Kardioplegie begonnen werden. Die Kardioplegie ist ein künstlich induzierter reversibler Herzstillstand, um den chirurgischen Eingriff am offenen Herzen mit einem möglichst übersichtlichen Operationsfeld zu ermöglichen. Hypothermie bietet durch einen verminderten Verbrauch von Sauerstoff eine Möglichkeit zum Schutz des Myokards vor ischämischen Schaden, wie Bigelow et al. 1950 erstmals erkannten [119]. Melrose et al. induzierten mittels einer Injektion von Kalium einen elektromechanischen Herzstillstand, der die Operation an einem nicht schlagenden Herzen ermöglichte [120]. Unter Hypothermie und/oder unter Verwendung verschiedener myokardprotektiver Lösungen kann die, bei normaler Körpertemperatur sehr kurze, tolerierbare Ischämiezeit wesentlich verlängert werden [121].

Für die Kardioplegie wurden 100 ml Kardioplegielösung (Cardioplegin-N von Köhler Chemie, Alsbach-Hähnlein, Deutschland), Mg-Aspartate-Procain-Lösung (Kirsch) sowie nachfolgend Hamburg-Eppendorf Kolloidale Lösung (Fresenius, Bad Homburg, Deutschland) mit Magnesium und Procain als kardioplegisch wirksame Agenzien infundiert. Danach konnte mit der eigentlichen Operation am offenen Herzen begonnen werden. Die kolloidale Kardioplegielösung wurde während der Operation alle 20 - 30 min reinfundiert. Bei drei Patienten wurde der kardiopulmonale Bypass ohne Abklemmung der Aorta durchgeführt.

Die systemische Wiedererwärmung auf physiologische Werte wurde kurz vor der Öffnung der Aorta begonnen. Nach der Öffnung der Aorta wurde der Körper weiter erwärmt. Das Herz wurde wieder perfundiert und begann zu schlagen. Traten keine Komplikationen auf, die den weiteren Betrieb der Herz-Lungen-Maschine erfordert hätten bzw. wurden diese überwunden, konnte von der Herz-Lungen-Maschine abgegangen werden.

↓30

Nach Beendigung des kardiopulmonalen Bypasses wurde die modifizierte Ultrafiltration gemäß der Methode von Naik und Elliott durchgeführt, um die Zusammensetzung des Blutes wieder zu normalisieren und Ödemen vorzubeugen [122]. Dabei wurde die Aortenkanüle noch in situ belassen und das Blut aus der Aorta durch einen Hämokonzentrator (DHF 02, Dideco, Italien) konzentriert und oxygeniert in den rechten Vorhof infundiert. Um eine ungewollte Temperatursenkung besonders bei Neugeborenen und kleinen Kindern zu verhindern, wurde das Blut in einem “Hot-Line” Transfusionskatheter (Smith Industries, Rockland, USA) erwärmt und perfundiert.

Die letzte Phase der Operation diente der Blutstillung und dem Verschluß des Thorax.

3.1.3 Meßperioden

Im Verlauf dieser Operationen bestimmten wir 5 verschiedene Urinsammelphasen und dazugehörige Blutproben. Durchgeführt wurden hämodynamische, renale und rheologische Untersuchungen: die Kreatinin-Clearance, die Viskosität, die Erythrozytenaggregation, der Hämatokrit, der Hämoglobingehalt, die Konzentrationen von Natrium und Kalium, der kolloidosmotische Druck und dem Monitor System (Maquette, Milwaukee, USA) entnommene hämodynamische Meßwerte.

↓31

Die Meßperioden wurden folgendermaßen definiert:

1. Meßperiode:

Narkoseeinleitung

Start der Herz-Lungen-Maschine

2. Meßperiode:

Start der Herz-Lungen-Maschine

Öffnung der Aortenklemme*

 

(Aortenklemmphase / hypotherme Perfusion)

 

3. Meßperiode:

Ende der Aortenklemmzeit

Stop der Herz-Lungen-Maschine

 

(Reperfusionsphase)

 

4. Meßperiode:

Stop der Herz-Lungen-Maschine

4 Stunden postoperativ

5. Meßperiode:

18 Stunden postoperativ

24 Stunden postoperativ

* Bei 3 Patienten, die ohne Aortenklemme operiert wurden, endete die Periode mit der eigentlichen kardiovaskulären Korrektur.

3.1.4 Meßparameter am kardiopulmonalen Bypass

Zur Charakterisierung der Herz-Lungen-Maschine verwandten wir die gesamte Perfusionszeit bzw. die Bypasszeit, den Perfusionsfluß, die minimale rektal gemessene Körpertemperatur, das Priming und die Kardioplegie.

↓32

Die Perfusionszeit umfaßt die Zeit, während der die Herz-Lungen-Maschine, durch die Kanülen mit den Hohlvenen und der Aorta verbunden, die Funktion des Herzens und der Lunge unterstützt bzw. ersetzt.

Während des kardiopulmonalen Bypasses wurde ein Fluß von annähernd 3 l/min/m² vom Kardiotechniker an der Herz-Lungen-Maschine vorgegeben. Kontrolliert wurde der Fluß durch Online-Messung der venösen Oxyhämoglobinsättigung und der Blutgaswerte. Er wurde nur zeitweise bei vermindertem venösem Rückfluß und auf Wunsch des Chirurgen reduziert. Während der Aufwärmphase waren höhere Flußraten notwendig, um dem erhöhtem Stoffwechsel nachzukommen.

Nach Erreichen des vollen Flusses des kardiopulmonalen Bypasses bis zum Beginn der Reduzierung des Flusses zum Ende des kardiopulmonalen Bypasses wurde der Fluß alle 5 Minuten ermittelt. Daraus wurde dann der mittlere Fluß einer Meßperiode bzw. der gesamten Bypasszeit für jeden einzelnen Patienten berechnet. Diese Werte wurden für die statistische Auswertung verwendet und entsprechend dargestellt (siehe Kapitel 5.1.7 Datenverarbeitung und Statistik).

↓33

Die Temperatur wird während der Operation durch einen rektalen Sensor fortlaufend gemessen. In die Studie floß als Parameter die minimale Körperkerntemperatur ein.

3.1.5 Nierenfunktion

Die Nierenfunktion wurde zu verschiedenen Zeiten mittels der Diurese, der Kreatinin-Clearance und der Protein- und Eiweißanalyse beurteilt. Die angegebenen Referenzwerte und Formeln sind den einschlägigen Büchern entnommen, sofern nicht gesondert angegeben.

3.1.5.1 Diurese

In den verschiedenen Meßperioden wurde der Urin von einem Dauerkatheter gesammelt. Die Diurese wurde nach folgender Formel berechnet:

↓34

VU

= Urinvolumen [ml]

t

= Sammelzeit [min]

3.1.5.2 Kreatinin-Clearance

Um die glomeruläre Filtrationsrate zu beschreiben ermittelten wir die Kreatinin-Clearance. Sie ist zwar im Vergleich zur Inulin-Clearance weniger genau, dafür aber weniger invasiv.

Die Kreatinin-Clearance wird durch folgende Standardformel [42] berechnet:

↓35

VU

= Urinvolumen [ml]

KreaU

= Kreatinin im Urin [mg]

 

KreaPl

= Kreatinin im Plasma [mg]

 

t

= Sammeldauer [min]

Kreatinin und Harnstoff wurden mit dem Hitachi 917®-Analysator (Hitachi Scientific Instruments, Tokyo, Japan) unter Verwendung kommerzieller Testproben (Boehringer, Mannheim, Deutschland) bestimmt. Dabei wird ein genau dosiertes Probenvolumen in ein modifiziertes Jaffé-Reagens pipettiert, das sich in der Meßkammer befindet. Gemessen wird die Geschwindigkeit des Extinktionsanstiegs aufgrund der Bildung eines alkalischen Kreatininpikrat-Komplexes. Die Geschwindigkeit der Farbkomplexbildung ist der Kreatininkonzentration der Probe direkt proportional.

3.1.5.3 Eiweiße und Enzyme im Urin

Im Urin wurde das Gesamteiweiß, Albumin, α1-Mikroglobulin, Transferrin, Immunglobulin G und die Enzymaktivität der N-Acetyl-ß-D-Glucosaminidase analysiert und im Verhältnis zum ausgeschiedenen Kreatinin ausgedrückt, wie von Dittrich et al. beschrieben [123].

↓36

Aus dem Überstand der bei 3000 U/min für 10 Minuten zentrifugierten Urinproben wurden Proteinmessungen mittels des Hitachi 911®- Analysator (Hitachi Scientific Instruments, Tokyo, Japan) durchgeführt, die Bestimmung der Aktivität der N-Acetyl-ß-D-Glucosaminidase erfolgte mittels des COBAS MIRA (Merck KGaA, Darmstadt, Deutschland).

3.1.5.3.1 Gesamtprotein und Albumin

Die Menge an Gesamtprotein ist ein relativ grober Parameter, da er relativ großen physiologischen Schwankungen ausgesetzt ist. Als pathologisch gilt bei Kindern ein Gesamtprotein von mehr als 170 mg ∙ gKrea -1 im Urin [124].

Das Gesamtprotein wird zum größten Teil von Albumin gebildet. Der Nachweis von Albumin im Urin wurde als Ausdruck eines glomerulären Nierenschadens gewertet. Albumin ist ein Protein von 66 Kilodalton, das normal nur in geringem Maße glomerulär filtriert und dann tubulär fast vollständig reabsorbiert wird. Bei gesunden Kindern liegt die Albuminkonzentration im Urin unter 6 mg ∙ l-1 bzw. 35 mg ∙ gKrea -1. Eine erhöhte Albuminurie weist auf eine erhöhte glomeruläre Filtration und/oder verminderte tubuläre Reabsorption hin. Da Albumin im Vergleich zu anderen normal nicht filtrierten Proteinen klein ist, kann eine isoliert auftretende Albuminurie als Marker für einen geringfügigen glomerulären Schaden angesehen werden [124].

3.1.5.3.2 α1-Mikroglobulin, Transferrin und Immunglobulin G

↓37

Das α1-Mikroglobulin ist ein niedermolekulares Protein mit 26 - 33 Kilodalton, das frei glomerulär filtriert und tubulär fast vollständig reabsorbiert wird. Die physiologische Ausscheidung beträgt weniger als 11 mg ∙ l-1 bzw. 16 mg ∙ gKrea -1. Eine höhere Ausscheidung von α1-Mikroglobulin weist auf einen Tubulusschaden hin [124].

Von Transferrin wird pro Tag weniger als 0,7 mg ∙ gKrea -1 und von Immunglobulin G weniger als 1 mg ∙ gKrea -1 ausgeschieden. Transferrin gehört zu den Mikroglobulinen, die physiologisch glomerulär filtriert werden und bei einer tubulären Schädigung nicht vollständig reabsorbiert werden. Während die isolierte Ausscheidung von Mikroglobulinen, wie α1-Mikroglobulin und Transferrin, im Urin ein Zeichen für eine selektive Proteinurie darstellt, bedeutet eine nicht-selektive Proteinurie bei einer hohen Clearance von Immunglobulin G, mit einer großen Molekülgröße, ein Vorhandensein eines glomerulären Schadens [124].

3.1.5.3.3 N-Acetyl-β-D-Glucosaminidase

Der Nachweis von Aktivität der N-Acetyl-β-D-Glucosaminidase im Urin, einem im tubulären Bürstensaum lokalisierten Enzym, ist ein Marker für eine tubuläre Nierenschädigung. Eine tubuläre Schädigung kann nicht nur an einer verminderten tubulären Reabsorption von ungehindert glomerulär filtrierten Mikroglobulinen erkannt werden, sondern auch an einer vermehrten tubulären Sekretion von Proteinen und Enzymen, wie N-Acetyl-β-D-Glucosaminidase. Als pathologisch wird eine N-Acetyl-β-D-Glucosaminidase im Urin von mehr als 11 U ∙ gKrea -1 angesehen [124].

↓38

Der Überstand der bei 3000 U/min in 10 min zentrifugierten Urinproben wurde in einem COBAS MIRA - Meßgerät mit einer Test - Kombination von Boehringer Mannheim Biochemica gemessen. Dabei wird 3-Kresolsulfonphthaleinyl-N-acetyl-β-D-glucosamid, ein Natriumsalz, durch N-Acetyl-β-D-Glucosaminidase hydrolysiert. 3-Kresolsulfonphthalein (3-Kresolpurpur) wird freigesetzt und bei 580 nm photometrisch bestimmt.

3-Kresolsulfonphthaleinyl-N-acetyl-β-D-glucosamid

3-Kresolsulfonphthalein

+

N-Acetylglucose

(β—NAG = N-Acetyl-β-D-Glucosaminidase)

3.1.5.4 Elektrolyte

↓39

Die Elektrolyte (Natrium, Kalium) sowie die Blutgase wurden nach der nicht temperaturkorrigierten alpha-stat Methode gemessen (Radiometer, Kopenhagen, Dänemark). Eine vermehrte Ausscheidung von Natrium spricht für eine verminderte tubuläre Reabsorbtion.

3.1.6 Rheologie

Die Rheologie wurde in den verschiedenen Meßperioden mittels der Vollblut- und Plasmaviskosität, der Erythrozytenaggregation, des Hämatokrit- und Hämoglobinwertes beurteilt. Der kolloidosmotische Druck wurde ebenfalls bemessen. Die angegebenen Referenzwerte und Formeln sind den einschlägigen Büchern entnommen, sofern nicht gesondert angegeben.

3.1.6.1 Vollblut- und Plasmaviskosität

Die Blutfließeigenschaften wurden als Vollblut- und Plasmaviskosität in den 4 verschiedenen Meßperioden gemessen

↓40

Die Messungen wurden in einem Kegel-Platten-Viskosimeter (Wells-Brookfield, Massachusetts, USA) durchgeführt. Das Kegel-Platten-Viskosimeter besteht aus einem rotierenden Kegel in einer mit der Testflüssigkeit gefüllten Kammer. Bei der Rotation entsteht durch die Anwesenheit der Flüssigkeit zwischen Kegel und Platte ein Widerstand. Das Viskosimeter mißt das durch den Widerstand auftretende Drehmoment. Dieses Drehmoment ist proportional zu der Schubspannung (τ). Mit Hilfe der Geometrie des Kegels läßt sich dieses Drehmoment in absolute Centipoise-Einheiten [1 CPS = 1 mPa ∙ s] umrechnen. Folgende geometrische Zusammenhänge bestehen beim verwendeten Kegel-Platten-Viskosimeter von Wells-Brookfield:

Der Kegel mit dem Radius r = 2,4 cm rotiert senkrecht zu der Kammerplatte auf der sich die Flüssigkeit befindet. Er hat im Zentrum Kontakt zur Platte. Der Winkel des Kegels zur Platte beträgt θ= 4°. Die Schergeschwindigkeit steht im Zusammenhang zur Rotationsgeschwindigkeit (ω[rad/s]), dem Abstand des Kegelrandes zur Platte (c [cm]) und dem Kegelradius (r [cm]). Es gelten:

Schubspannung:

dyne

=

cm · g · s-1

 

T

=

[%] des Gesamtdrehmoments

   

[dyne · cm]

Schergeschwindigkeit:

   

Viskosität:

   

↓41

Vor jeder Meßreihe wurde das Viskosimeter bei 25 °C mit 0,5 ml Standardflüssigkeit (Wells-Brookfield, Massachusetts, USA) equilibriert. Nach gründlicher Reinigung wurden die einzelnen Proben bei der jeweilig zum Zeitpunkt der Blutentnahme ermittelten zentralen Körpertemperatur gemessen. Die mit Kalium-EDTA antikoagulierten Blutproben wurden bei 8 °C aufbewahrt und innerhalb von 5 Stunden gemessen. Direkt nach dem Durchmischen der Blutprobe wurden davon 0,5 ml in das Gerät gegeben. Die Messung erfolgte bei Schergeschwindigkeiten von 225 s-1 und 11,5 s-1, da angenommen wird, daß unter physiologischen Umständen in der Aorta eine Schergeschwindigkeit von etwa 225 s-1 und in Arteriolen und Venolen von etwa 11,5 s-1 vorherrschen [125]. Danach wurde die Blutprobe bei 3000 U/min für etwa 10 min zentrifugiert. Vom Plasma wurde wiederum eine Viskositätsmessung durchgeführt.

3.1.6.2 Erythrozytenaggregation

Die Bestimmung der Erythrozytenaggregation wurde mit dem Myrenne Aggregometer MA1 (Myrenne GmbH, Roetgen, Deutschland) durchgeführt. Es besteht aus einem Kegel-Platten-Aggregometer, welches bei maximaler Präzision nur eine kleine Probe benötigt, und einem Photometer, welches das Ausmaß der Erythrozytenaggregation nach der Dispersion der Blutprobe mit hohen Scherkräften mißt [126].

Das Kegel-Platten-Aggregometer besteht aus einem transparenten rotierenden Kegel mit einem Kegelwinkel von 2° und einer transparenten Deckplatte. Ein Teil der Blutprobe (20 ml) wird auf den Kegel pipettiert und mit der Deckplatte verschlossen. Bei der Rotation des Kegels wirken auf die Blutprobe Scherkräfte, die das Blut desaggregieren. Ein einheitlicher Schergrad von 600/s im Probenvolumen bewirkt eine hydrodynamische Dispersion der Aggregate. Nachdem die Rotation plötzlich stoppt, formen sich Aggregate aus Erythrozyten, und die Lichttransmission steigt. Die Aggregatbildung wird bei Stillstand (0 s-1) gemessen. Die optischen Effekte der Aggregatbildung, die als eine Funktion der Zeit registriert werden, zeigen einen Anstieg der Lichttransmission. Berechnet wurde die Fläche unter der Kurve in den ersten 5 Sekunden. Nach Schmid-Schönbein et. all. wird dieser Parameter als Ausmaß der Aggregation bezeichnet [126]. Werte von 0 bis 100 sind möglich, wobei hohe Werte eine starke Erythrozytenaggregation angeben.

3.1.6.3 Hämatokrit, Hämoglobin und kolloidosmotischer Druck

↓42

Hämatokrit und Hämoglobin wurden gemessen mit einem Coulter Counter Model Celldyn 3500® (Abbott, Illinois, USA).

Der kolloidosmotische Druck wurde mit dem Onkometer 923 (BMT, München, Deutschland) gemessen.

3.1.7 Datenverarbeitung und Statistik

Die Ergebnisse wurden tabellarisch als Median, mit minimalen und maximalen Werten und für die graphischen Präsentationen als Mittelwert ± SEM dargestellt.

↓43

Statistische Analysen wurden mittels nichtparametrischer Methoden durchgeführt: Dem Mann-Whitney-U-Test für ungepaarte Werte, dem Wilcoxon-Test für gepaarte Werte und dem Fisher-Exakt-Test zum Gruppenvergleich von numerischen Variablen. Ein Spearman Korrelationskoeffizient r > 0,5 wurde bei einer Signifikanz von p < 0,05 als Korrelation zwischen 2 verschiedenen Parametern interpretiert. Für die Analysen wurde das Statistical Package of Social Analyses (SPSS) verwendet.

Die Daten wurden unter Verwendung der Software von Microsoft Office für Windows SR-2 dargestellt.

3.2 Ergebnisse

3.2.1 Demographische Daten der Patienten

Es wurden 37 Patienten mit einem Gewicht unter 10 kg, die an angeborenen Herzfehlern mittels kardiopulmonalem Bypass operiert wurden, in die Studie eingeschlossen (Tabellen 1.1 und 1.2). Alle Patienten überlebten die Operation.

↓44

Bei 2 Patienten konnten während der Reperfusionszeit keine Urinanalysen vorgenommen werden, da diese Meßperiode zu kurz war. Bei 3 weiteren konnten in der Reperfusionszeit nicht alle Urinanalysen durchgeführt werden, da die Probenmenge nicht ausreichte. In der Meßperiode direkt postoperativ konnte bei 3 Patienten wegen zu geringer Probenmenge kein kolloidosmotischer Druck gemessen werden. In der letzten Meßperiode 24 Stunden postoperativ fehlten bei 8 Patienten die Urinanalysen, da sie bereits keinen Dauerkatheter mehr hatten.

Tabelle 1.1: Daten der Patienten und des kardiopulmonalen Bypasses

Alter (Monate)

3,4

(0,2 – 17,0)

Körpergewicht (kg)

4,4

(2,6 – 9,9)

Bypasszeit (min)

106

(44 – 479)

Aortenklemmzeit* (min)

59

(17 – 121)

Rektale Körpertemperatur in der Aortenklemmperiode (°C)

31,3

(18,0 – 36,7)

Blutfluß des CPB (ml/min/kg)

189

(115 – 277)

n = 37. CPB = kardiopulmonaler Bypass.
* Drei Patienten wurden ohne Aortenklemme operiert.
Die Daten sind als Median (Minimum - Maximum) angegeben.

Tabelle 1.2: Operationsdaten

Diagnosen

Patientenanzahl

Art der Operation

Ventrikelseptumdefekt und/oder Vorhofseptumdefekt

14

Korrektur

Atrioventrikulärer Septumdefekt

6

Korrektur

Transposition der großen Arterien

6

Arterial Switch

Fallot-Tetralogie

2

Korrektur

Pulmonalatresie

5

Glenn-Anastomose (n = 3),

  

Korrektur (n = 2)

Bland-White-Garland Syndrom

2

Korrektur

Truncus arteriosus communis

1

Korrektur

Aortenstenose

1

Kommissurotomie

3.2.2 Nierenfunktion

↓45

Verglichen mit der Einleitungsperiode der Operation stieg die Diurese während der Perfusion des kardiopulmonalen Bypasses an und blieb innerhalb der ersten 24 Stunden postoperativ erhöht (Abbildung 1.1). Die Kreatinin-Clearance war zum Beginn des kardiopulmonalen Bypasses erhöht und sank danach bis unter präoperative Werte. Sie blieb innerhalb der ersten 24 Stunden postoperativ noch reduziert (Abbildung 1.1).

Eine glomeruläre Funktionsänderung, erkennbar an erhöhter Protein- und Albuminausscheidung, wie auch an der Ausscheidung von Immunglobulin G, zeigte sich während der Reperfusionsperiode des kardiopulmonalen Bypasses und in den ersten 4 Stunden postoperativ. Sie war 24 Stunden postoperativ bei keinem der Patienten ohne Anurie festzustellen (Tabelle 1.3; Abbildung 1.1).

Eine tubuläre Funktionsänderung, erkennbar an erhöhter Enzymaktivität von N-Acetyl-β-D-Glucosaminidase im Urin, die erhöhte renale Ausscheidung von α1-Mikroglobulin und Transferrin und einer erhöhten renalen Natriumausscheidung, wurde in der Reperfusionsperiode des kardiopulmonalen Bypasses und in den ersten postoperativen Stunden offensichtlich. Sie normalisierte sich jedoch innerhalb der ersten 24 Stunden postoperativ (Tabelle 1.3; Abbildung 1.1).

↓46

Zum Ende des kardiopulmonalen Bypasses war kein Patient anurisch. Drei Patienten entwickelten in den folgenden 24 Stunden ein akutes Nierenversagen mit Oligurie oder Anurie und konnten deshalb in die Analyse der letzten Sammelperiode 24 Stunden postoperativ nicht eingeschlossen werden.

Ein Tenckhoff-Peritonealkatheter wurde 11 Patienten (29,7 %) implantiert, einschließlich 4 von 5 Patienten, die in der Meßperiode direkt nach Beendigung des kardiopulmonalen Bypasses eine pathologische Albuminurie erkennen ließen. In der 24-stündigen Urinanalyse war keine Differenz zwischen Patienten mit oder ohne Peritonealdialyse zu finden.

Zum Ende des kardiopulmonalen Bypasses war kein Patient anurisch. Drei Patienten entwickelten in den folgenden 24 Stunden ein akutes Nierenversagen mit Oligurie oder Anurie und konnten deshalb in die Analyse der letzten Sammelperiode 24 Stunden postoperativ nicht eingeschlossen werden.

↓47

Ein Tenckhoff-Peritonealkatheter wurde 11 Patienten (29,7 %) implantiert, einschließlich 4 von 5 Patienten, die in der Meßperiode direkt nach Beendigung des kardiopulmonalen Bypasses eine pathologische Albuminurie erkennen ließen. In der 24-stündigen Urinanalyse war keine Differenz zwischen Patienten mit oder ohne Peritonealdialyse zu finden.

Abbildung 1.1: Nierenfunktion während des kardiopulmonalen Bypasses

CPB = kardiopulmonaler Bypass. * p < 0,05 im Vergleich zur ersten Säule. Die Daten sind als Mittelwerte ± SEM dargestellt. Die gestrichelten, horizontalen Linien geben den unteren Referenzbereich an.
Die Säulen repräsentieren die Analysen der intra- und postoperativen Sammelperioden während des kardiopulmonalen Bypasses. Polyurie und erhöhte Natriumausscheidung treten schon während der extrakorporalen Perfusion auf (linksseitige Diagramme), dagegen zeigen sich eine Proteinurie und eine tubuläre Funktionsstörung erst in der letzten Periode des kardiopulmonalen Bypasses (rechtsseitige Diagramme). Die Kreatinin-Clearance war postoperativ erniedrigt.

Tabelle 1.3: Perioperative Nierenfunktion anhand der Anzahl der pathologischen Urinanalysen und anurischen Patienten (n = 37)

 

Vor CPB

Aortenklemme

Reperfusion

4 Stunden postoperativ

24 Stunden postoperativ

Gesamtprotein§

0/30
(= 0 %)

1/30
(= 3,3 %)

6/32+
(= 18,8 %)

5/37+
(= 13,5 %)

0/28
(= 0 %)

Albumin§

0/30
(= 0 %)

1/30
(= 3,3 %)

6/32+
(= 18,8 %)

5/37+
(= 13,5 %)

0/28
(= 0 %)

α1-Mikroglobulin§

0/30
(= 0 %)

0/30
(= 0 %)

0/32
(= 0 %)

0/37
(= 0 %)

0/28
(= 0 %)

Transferrin§

1/30
(= 3,3 %)

1/30
(= 3,3 %)

8/32*+
(= 25 %)

11/37+
(= 29,7 %)

1/28*
(= 3,6 %)

Immunglobulin G§

0/30
(= 0 %)

2/30
(= 6,7 %)

6/32+
(= 18,8 %)

5/37+
(= 13,5 %)

2/28
(= 7,1 %)

N-Acetyl-β-D-Glucosaminidase §

0/30
(= 0 %)

0/30
(= 0 %)

7/32*+
(= 21,9 %)

6/37+
(= 16,2 %)

0/28*
(= 0 %)

Anzahl anurischer Patienten

7/37#
(= 18,9 %)

7/37
(= 18,9 %)

3/35
(= 8,6 %)

0/37+
(= 0 %)

1/37+
(= 2,7 %)

CPB - kardiopulmonaler Bypass.
§ - ohne anurische Patienten.
* - p < 0,05 verglichen mit der vorherigen Spalte (Fisher-Exakt-Test).
+ - p < 0,05 verglichen mit der ersten Spalte (Fisher-Exakt-Test).
# - Bei 7 Patienten war das Urinvolumen nach Legen des Blasenkatheters bis zum Beginn des kardiopulmonalen Bypasses zu gering, und wurde deshalb nicht als pathologisch gewertet.
Die Tabelle zeigt die Anzahl der pathologischen Urinanalysen und die letzte Zeile die Anzahl der anurischen Patienten, von denen keine Urinanalysen gewonnen werden konnten. Die meisten pathologischen Urinproben wurden während der Reperfusionsphase und kurz nach Beendigung des kardiopulmonalen Bypasses gewonnen. Von den Patienten, von denen 24 Stunden postoperativ Urinanalysen gewonnen werden konnten, hatte keiner pathologische Werte an Albumin, N-Acetyl--D-Glucosaminidase oder α1-Mikroglobulin im Urin.

3.2.3 Blutrheologie

↓48

Verglichen mit den Basalwerten war der Hämatokrit während des kardiopulmonalen Bypasses durch die Hämodilution vermindert (Abbildung 1.2). Die Plasmaviskosität war während der hypothermen Perfusion deutlich erhöht, und blieb während der Reperfusion und in den ersten 4 Stunden postoperativ im Vergleich zu den präoperativen Werten erhöht (Abbildung 1.2). Die Blutviskosität erhöhte sich während des kardiopulmonalen Bypasses jedoch nicht, sondern war in der Reperfusionsperiode erniedrigt. Postoperativ stieg sie an (Abbildung 1.2). Die Erythrozytenaggregation erhöhte sich kontinuierlich nach Öffnung der Aortenklemme mit den höchsten Werten 4 Stunden postoperativ. Der Fluß der Herz-Lungen-Maschine während der hypothermen Perfusion unterschied sich nicht von dem während der Reperfusion (Tabelle 1.4).

Tabelle 1.4: Bedingungen des kardiopulmonalen Bypasses

 

Vor CPB

Aortenklemmzeit

Reperfusion

4 h postoperativ

Kolloidosmotischer Druck (mmHg)

16,05
(9,8 – 20,1)

15,3
(11,6 – 24,6)

16,3
(10 – 22,4)

21,26
(13,3 – 39,1)

Erythrozytenaggregation bei 0 s-1 über 5 s

1,7
(0-7,6)

1,7
(0-5,1)

2,7
(0,5-6,4)*+

3,8
(0,6-8,9)*+

Blutfluß des CPB (ml/min/kg)

 

191
(107 – 263)

199
(87 – 304)

 

CPB - kardiopulmonaler Bypass.
* - p < 0,05 verglichen mit der vorherigen Spalte.
+ - p < 0,05 verglichen mit der ersten Spalte.
Die Daten sind als Median (Minimum - Maximum) angegeben. Der kolloidosmotische Druck war vor und während der Operation am kardiopulmonalen Bypass konstant und stieg postoperativ an. Die Erythrozytenaggregation erhöhte sich bereits während der Reperfusionsperiode und erreichte postoperativ die höchsten Werte. Der Blutfluß unterschied sich nicht signifikant zwischen der Aortenklemm- und der Reperfusionszeit.

Bei normothermen Verhältnissen wurde die Blutviskosität hauptsächlich vom Hämoglobin und Hämatokrit beeinflußt, während die Plasmaviskosität keine statistisch signifikante Korrelation zeigte. Im Kontrast dazu korrelierten bei hypothermen Verhältnissen die Körperkerntemperatur und die Plasmaviskosität zur Blutviskosität. Es gab keine Korrelation zwischen der Erythrozytenaggregation und der Blutviskosität weder während der Aortenklemmperiode noch im weiteren Verlauf (Tabelle 1.5).

↓49

Abbildung 1.2: Hämorheologie während des kardiopulmonalen Bypasses

CPB = kardiopulmonaler Bypass. * p < 0,05 im Vergleich zur ersten Säule. Die Daten sind als Mittelwerte ± SEM dargestellt.
Die Säulen repräsentieren die Analysen der intra- und postoperativen Sammelperioden während des kardiopulmonalen Bypasses. Während der hypothermen Perfusion (2. Säule in jedem Diagramm) war die Plasmaviskosität erhöht (Diagramm rechts unten), wogegen die Blutviskosität (Diagramm unten links) aufgrund der Hämodilution weniger erhöht war (Diagramm oben links).

3.2.4 Vergleich der Nierenfunktion mit demographischen und Bypassdaten

Je niedriger die mittlere Körperkerntemperatur während der hypothermen Perfusion war, desto mehr Albumin wurde in der darauffolgenden Reperfusionsperiode im Urin nachgewiesen . Eine Korrelation mit der renalen Ausscheidung von N-Acetyl-β-D-Glucosaminidase in der Reperfusionsphase konnte jedoch nicht nachgewiesen werden.

Tabelle 1.5: Korrelation der wichtigsten Einflußfaktoren der Blutviskosität bei Normothermie und Hypothermie

 

Blutviskosität bei Normothermie (vor dem kardiopulmonalen Bypass)

Blutviskosität bei hypothermer Perfusion

Hämoglobin

r = 0,805
p < 0,0005

r = 0,407
p = 0,012

Hämatokrit

r = 0,803
p < 0,0005

r = 0,403
p = 0,025

Erythrozytenaggregation

r = -0,071
p = 0,675

r = -0,108
p = 0,525

Plasmaviskosität

r = 0,19
p = 0,259

r = 0,589
p < 0,0005

Körperkerntemperatur

r = 0,118
p = 0,494

r = -0,749
p < 0,0005

Signifikante Korrelationen sind fett gedruckt. Während das Hämoglobin und der Hämatokrit unter normothermen Bedingungen mit der Blutviskosität korrelieren, beeinflußt die Plasmaviskosität unter hypothermen Bedingungen die Blutviskosität um so mehr, je niedriger die Körpertemperatur ist.

↓50

Die Blutviskosität während der hypothermen Perfusion verhielt sich wie die renale Ausscheidung von Albumin und N-Acetyl-β-D-Glucosaminidase im Urin in der darauffolgenden Reperfusionperiode (Abbildungen 1.3 und 1.4).

Die Dauer der Bypasszeit, Aortenklemmzeit oder Reperfusionzeit ließen keinen Einfluß auf die Exkretion von Albumin und N-Acetyl-β-D-Glucosaminidase erkennen. Die Erythrozytenaggregation bei hypothermer Perfusion korrelierte nicht mit der Exkretion von Albumin und N-Acetyl-β-D-Glucosaminidase in der darauffolgenden Reperfusionsperiode.

Abbildung 1.3: Korrelation von Blutviskosität bei hypothermer Perfusion und Albuminurie bei Reperfusion

↓51

Die Blutviskosität wurde in Centipoise (CPS) bei einem Schergrad von 225 s-1 gemessen. Mit steigender Blutviskosität bei hypothermer Perfusion nimmt die Albuminurie in der anschließenden Reperfusionsphase zu (r = 0,705; p < 0,0005). n = 32

Abbildung 1.4: Korrelation von Blutviskosität bei hypothermer Perfusion und N-Acetyl-β-D-Glucosaminidase im Urin bei Reperfusion

β-NAG = N-Acetyl-β-D-Glucosaminidase. Die Blutviskosität wurde in Centipoise (CPS) bei einem Schergrad von 225 s-1 gemessen. Mit steigender Blutviskosität bei hypothermer Perfusion nimmt die Ausscheidung von N-Acetyl-β-D-Glucosaminidase im Urin in der anschließenden Reperfusionsphase zu (r = 0,548; p = 0,001). n = 32.


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20.04.2006