The Role of the Priming Fluid in the Metabolic Response to Cardiopulmonary Bypass in Children of Less than 15 kg Body Weight Undergoing Open-Heart Surgery

Summary

The major metabolic response to open-heart surgery using cardiopulmonary bypass has been shown in adults to be modified by the components of the pump priming fluid. This effect is likely to be more significant in children. Data on 29 children less than 15 kg body weight are presented. Patients were randomised to reeeive a prime containing one of three crystalloid priming fluids: 100% Hartmann's (H), 50% Hartmann's + 50% 5%-Dextrose (HD), or 100% Plasmalyte 148 (P)[1]. The remainder of the prime was CPD stored blood and the prime was buffered with sodium bicarbonate. Severe hyperglycaemia 22.4 ± 1.3 mmol/1 occurred during bypass in the HD group but moderate hyperglycaemia occurred in the other prime groups. Hyperlactataemia oecurred in all prime groups during bypass and was highest in the H prime group at 3.9 ± 0.4 mmol/1. These changes in intermediary metabolites were only partly explained by the crystalloid components of the priming fluid. A subsiduary study revealed the important contribution of CPD stored blood to those intermediary metabolite concentrations. Therefore, the well recognised changes in intermediary metabolites as components of the metabolic response to surgery, namely hyperglycaemia and hyperlactataemia were augmented by the composition of the priming fluids. In addition, CPD stored blood and the sodium bicarbonate buffer increased the sodium concentration of the prime to hypernatraemic levels in both the H and P groups which caused an increase in sodium concentration during bypass. Therefore important changes during bypass occur as a direct result of the individual components of the priming fluid. These changes may result in osmolal flux, hyperglycaemia and hyperlactataemia, all of which have been reported to be potentially harmful.

Zusammenfassung

Im Rahmen einer prospektiven Studie wurden 29 Kinder, deren Körpergewicht weniger als 15 kg betrug, randomisiert und in 3 Gruppen eingeteilt. Die 1. Gruppe bekam als kristalloide Maschinenfüllung Hartmanns-Lösung (H), die 2. eine Mischung aus Hartmanns-Lösung und 5 %iger Dextrose in Wasser, gelöst im Verhältnis 1/1 (HD), und die 3. Plasmalyte 148 (P)[1]. Der Rest der Füllung bestand aus Zitrat-Phosphat-Dextrose(CPD)-behandeltem Blut, die gesamte Füllung war mit Natriumbikarbonat gepuffert.

In der HD-Gruppe trat während der extrakorporalen Zirkulation mit 22,4 + 3,3 mmol/1 eine schwere Hyperglykämie auf, leichtere Hyperglykämien wurden auch in den anderen beiden Gruppen beobachtet. Eine Hyperlaktatämie zeigte sich während der extrakorporalen Zirkulation in allen Gruppen, sie war mit 3,9 ± 0,4 mmol/1 in der H-Gruppe am ausgeprägtesten. Keine Unterschiede zwischen den 3 Gruppen bestanden für Kalium, Kalzium, Gesamteiweiß, Harnstoff, Kreatinin sowie für das Wachstumshormon und den Cortisonspiegel. Außerdem erhöhton das CPD-behandelte Blut und der Natrium-Bikarbonat-Puffer sowohl in der H-, als auch in der P-Gruppe die Natriumkonzentration der Füllung, was zu einer Erhöhung der Natriumkonzentration während des Bypasses führte. Wir betrachten die enormen Änderungen während der extrakorporalen Zirkulation als direkte Folge der verschiedenen Bestandteile der Maschinenfüllung. Die Änderungen können zu einem esmolaren Fluß, zu einer Hyperglykämie und zu einer Hyperlaktatämie führen.

Unsere Studie unterstreicht die Ansicht, daß Glukose als Bestandteil der Maschinenfüllung bei Kindern vermieden werden sollte. Die glukoneogenetischen Eigenschaften des Laktates sollten zum Ausschluß auch dieses Bestandteils aus dem Füllvolumen führen. Weiterhin bewirkte das CPD-behandelte Blut eine deutliche Konzentrationserhöhung von Glukose und Laktat in der Flüssigkeit. Das als Antikoagulans dem gespeicherten Blut zugesetzte Natriumzitrat und das als Puffer benutzte Natriumbikarbonat erzeugen beide eine Hypernatriämie der Füllflüssigkeit.

Wichtig ist die Frage, ob eine glukose- und laktatfreie Füllung möglich ist. Sofern heparinisiertes Blut ausreichend verfügbar wäre, könnte die Füllung ausschließlich mit ihm erfolgen. Unsere weitergehenden Untersuchungen beschäftigen sich mit der Modifizierung der 3 Bestandteile der Maschinenfüllung, die wir in dieser Studie benutzt haben. Wir setzen neuerdings eine Technik der Hämofütration ein, bei der es uns mit einer geeigneten kristalloiden Flüssigkeit als Austauschmedium gelingt, die Glukose-, Laktat- und Natriumkonzentration in physiologische Bereiche zu bringen. Eine solche “gewaschene” Füllung wird es dem Chirurgen vielleicht in der Zukunft erlauben, Füllungen seiner Wahl einzusetzen, ohne damit gleichzeitig ungünstige Reaktionen auszulösen.

Cardiopulmonary bypass - Heart surgery - Priming fluid - Metabolism

1 Travenol Ltd, Thetford, UK