Der Einfluss der moderaten Hypothermie bei 28 °C auf die Gerinnungs- und Thrombozytenfunktion

Untersuchung in einem In-vitro-Chandler-Loop-Modell

D. Rother, A. Böning, J. Gehron

Universitätsklinikum Gießen und Marburg GmbH, Standort Gießen, Klinik für Herz-, Kinderherz- und Gefäßchirurgie

Schlüsselwörter

Hypothermie, Hämostase, Thrombozyten, Chandler-Loop, Koagulopathie, kardiopulmonarer Bypass

Zusammenfassung

Hintergrund: Der Einsatz der Hypothermie in der Herzchirurgie kann intra- und postoperativ zu einer erhöhten Blutungsneigung führen. Die Auswirkungen auf Gerinnung und Thrombozyten führen wegen des Zusammenwirkens verschiedener unphysiologischer Zustände während der extrakorporalen Zirkulation (EKZ), des chirurgischen Traumas sowie der Hypothermie zu komplexen Interaktionen. Diese können klinisch allerdings nicht isoliert untersucht werden.

Methodik: Mittels eines Chandler-Loop-Blutströmungsmodells wurde der Einfluss der Hypothermie in vitro isoliert von konkurrierenden Faktoren untersucht. Blutproben von drei Probanden wurden dabei unter normierten Zeit- und Flussbedingungen in einer Experimentalgruppe von 37 °C auf 28 °C herabgekühlt und anschließend wieder erwärmt. Im Verlauf der Messungen wurden an vier Messpunkten Blutproben aus den Chandler-Loops entnommen. Eine normotherme Modellreihe ohne Abkühlung diente als Kontrollgruppe. Zur Analyse der plasmatischen Gerinnung wurde die Thrombelastometrie verwendet und mittels Impedanzaggregometrie die Thrombozytenfunktion untersucht.

Ergebnisse: Die Hypothermie führte dabei ungleichmäßig zu einer sehr verlangsamten Gerinnungsfunktion, während die Thrombozytenfunktion unbeeinträchtigt blieb oder nur reversibel beeinträchtigt wurde. Somit konnten mittels Impedanzaggregometrie keine Auswirkungen der Hypothermie auf die Thrombozyten beobachtet werden. In beiden Gruppen waren die Auswirkungen der Rotation im Chandler-Loop auf die Gerinnungs- und Thrombozytenfunktion allerdings deutlich ausgeprägter als die Effekte der Hypothermie.

Diskussion: Wegen uneinheitlicher Auswirkungen der Hypothermie auf die Gerinnung muss davon ausgegangen werden, dass nur bestimmte Komponenten des Gerinnungssystems vom Abkühlen betroffen sind, während die Rotation im Chandler-Loop immer zu messbaren Kontaktreaktionen führt. Die Ergebnisse der Thrombelastometrie lassen eine verlangsamte Proteinkinetik und verringerte Thrombozytenfunktion als Ursache für die verminderte Gerinnungsfunktion unter Hypothermie vermuten. Die reversiblen Auswirkungen der Hypothermie auf die Thrombozyten dienen dabei als Erklärung für das Fehlen von messbaren Veränderungen der Thrombozytenfunktion durch die Impedanzaggregometrie. Sollte dies der Fall sein, so könnte ein hypothermiebedingter Funktionsverlust nicht mit dieser Methode unter klinischen Bedingungen erfasst werden.

Keywords

Hypothermia, hemostasis, platelet, Chandler-Loop, coagulopathy, cardiopulmonary bypass

Abstract

Background: In the use of hypothermia in cardiac surgery an increased risk of bleeding is noticeable intra- and postoperatively. So far, the effects on coagulation and platelets caused by complex interactions between the extracorporeal circulation (ECC), surgical trauma and the effects of hypothermia prevent a clinical investigation of the cause of hypothermia associated bleeding in cardiac surgery.

Methods: Using a Chandler-Loop blood flow model the effects of hypothermia could be studied under in-vitro conditions isolated from other competing factors. In the experimental group blood samples of three adult probands were cooled down from 37 °C to 28 °C and reheated at standardized temperature and flow conditions. During the measurements blood samples were taken at four checkpoints from the Chandler-Loops. A normothermic series of measurements served as a control group. Coagulation was examined using thrombelastometry and platelet function using impedance aggregometry.

Results: Hypothermia irregularly caused a reduced coagulation; however, the platelet function seemed to be unaffected or only reversibly affected. Therefore, a decreased platelet function associated to hypothermia could not be detected via impedance aggregometry. In both groups the effects caused by the circulation in the Chandler-Loops on coagulation and platelet function were more pronounced than the effects caused by hypothermia.

Discussion: The effects of hypothermia on coagulation seem to be not as pronounced and uniform as in other studies described. It is instead to assume that only specific components are impaired by cooling whereas the rotation in the Chandler-Loops always leads to measurable contact reactions. The results of the thrombelastomtry indicate that the cause for an impaired coagulation under hypothermia are reduced protein kinetics and a decreased platelet function. The reversible effects of hypothermia on platelets may account for the lack of measurable alterations in platelet function when using the Multiplate method. This being the case hypothermia caused impairment of platelet function could not be detected using the Multiplate method under clinical conditions.

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