Experimental Evaluation of Heparin-Coated Cardiopulmonary Bypass Equipment with Low Systemic Heparinization and High-Dose Aprotinin

Summary

Cardiopulmonary bypass (n = 8 calves) with heparin-coated perfusion equipment, low-dose systemic heparinization (activated clotting time: ACT > 180 s) and high-dose aprotinin administration was evaluated in comparison to standard perfusion equipment with full-dose systemic heparinization (ACT > 480). All animals were perfused for 6 hours and similar values were observed for blood gases and mixed venous oxygen saturation in both groups. The heparin doses given in the study group before and during the 6 hours of perfusion totalized 14660 ± 2553 IU as compared to 60833 ± 5137 IU for the control group. No protamin was given in the study group whereas an equivalent of 27000 + 5805 IU was necessary to reverse heparin in the control group. There was no difference for prebypass hematocrit versus postbypass hematocrit in the two groups. Prebypass plasma hemoglobine was 8.4 ± 2.1 /μmol/L in the study group versus 10.0 ± 3.8 μmol/L in the control group. After mixing with the priming volume, plasma hemoglobine was 8.6 ± 2.5 /μmol/L in the study group versus 6.7 ±1.6 /μmol/L in the control group. The highest value was observed in the study group after 2 hours of perfusion (8.2 ±2.1 μmol/L) versus 5 hours of perfusion in the control group (7.4 ± 3.6 /μmol/L). Prebypass LDH levels of 1610 ± 150 IU in the study group versus 1740 ± 210 IU in the control group moved to 1870 + 200 IU in the study group at 24 hours after perfusion versus 2650 ± 400 IU in the control group at 24 hours and decreased thereafter. Prebypass ACT of 137 ± 12 s in the study group and 137 ± 7 in the control group varied during perfusion between 192 ± 33 s and 386 + 163 s in the study group versus 369 ± 232 s and 677 ± 317 s in the control group whereas thrombin time was above 200 s throughout perfusion in both groups. No device failure occurred during the procedures and all animals survived 7 days.

Cardiopulmonary bypass with heparin-surface-coated perfusion equipment and low-dose systemic heparinization (ACT > 180 s) can be combined with high-dose aprotinin in bovine experiments.

Zusammenfassung

Reduzierter Blutverlust bei Herzoperationen konnte vor kurzem sowohl für die Verwendung der Herzlungenmaschine mit voller systemischer Heparinisierung unter Anwendung von hoch dosiertem Aprotinin wie auch für Perfusionen mit heparinbeschichteter Ausrüstung und niedrig dosierter systemischer Heparinisierung gezeigt werden. Bei der vorliegenden tierexperimentellen Studie soil die Realisierbarkeit des kombi-nierten Vorgehens, heparinbeschichtete Ausrüstung, niedrig dosierte systemische Heparinisierung (activated clotting time: ACT > 180 s) und hochdosierte Aprotiningabe (Ladedosis 2000000 KIE, Erhaltungsdosis 500000 KIE/h, Priming Dosis 2000000 KIE) im Vergleich zu Standardausrüstung mit hochdosierter systemischer Heparinisierung (ACT > 480 s) unter-sucht werden.

Acht Kälber wurden auf die 2 genannten Gruppen aufgeteilt und über 6 Stunden perfundiert. Insgesamt wurden in der Studiengruppe 14 660 ±2 553 IE Heparin gegenüber 60 833 ± 5137 IE in der Kontrollgruppe verwendet. In der Studiengruppe wurde kein Protamin gegeben, wogegen in der Kontrollgruppe 270mg Protamin zur Neutralisierung des Heparins notwendig waren. Im Verlauf zeigten sich für beide Gruppen physiologische Blutgaswerte. Der Hämatokrit blieb in beiden Gruppen stabil und der Plasmahämoglobinspiegel war vor der Perfusion 8,4 ±2,1 μmol/L in der Studiengruppe gegenüber 10,0 ± 3,8 μmol/L in der Kontrollgruppe (NS).Nach der Durchmischung mitdem Primingvolumen wurde ein Plasmahämoglobinspiegel von 8,6 ± 2,5 /μmol/L in der Studiengruppe gegenüber 6,7 ±1,6 /umol/L in der Kontrollgruppe gemessen. Die Höchstwerte fanden sich nach 2 Stunden in der Studiengruppe (8,8 ± 2,1 μmol/L) gegenüber 5 Stunden in der Kontrollgruppe (7,4 ± 3,6 μmol/L). Die LDH-Spiegel vor Perfusion (1610 ± 150 IE in der Studiengruppe gegenüber 740 ± 210 IE in der Kontrollgruppe) stiegen nach 24 Stundenauf 1870 ± 200 IE in der Studiengruppe gegenüber 2650 ± 400 IE in der Kontrollgruppe. Der ACT (Vorwert 137 ± 12 s in der Studiengruppe gegenüber 137 ± 7s in der Kontrollgruppe) variierte während der Perfusion in der Studiengruppe zwischen 192 + 33 s und 386 ± 163 s gegenüber 369 ± 232 s und 677 ± 317 s in der Kontrollgruppe. Dagegen war die Thrombinzeit in beiden Gruppen länger als 200 s. Die Oxygenatoren funktionierten ohne Ausnahme über die geplanten 6 Stunden und alle Tiere überlebten während 7 Tagen.

Die Herzlungenmaschine kann im Tierexperiment mit heparinbeschichteter Ausrüstung und niedrigdosierter systemischer Heparinisierung (ACT > 180) in Kombination mit hochdosierter Aprotiningabe gefahren werden.

Key words

Cardiopulmonary bypass - Heparin - Heparin surface coating - Aprotinin - Biocompatibility