Der Einfluss der moderaten Hypothermie bei 28 C auf die Gerinnungs- und Thrombo-zytenfunktion - Untersuchung in einem In-vitro-Chandler- Loop-Modell
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KARDIOTECHNIK 2021; 030(2):060-067
doi: 10.47624/kt.030.060
D. Rother, A. Böning, J. Gehron
Universitätsklinikum Gießen und Marburg
GmbH, Standort Gießen, Klinik für Herz-,
Der Einfluss der moderaten
Kinderherz- und Gefäßchirurgie
Hypothermie bei 28 °C auf die
Gerinnungs- und Thrombo-
zytenfunktion – Untersuchung
in einem In-vitro-Chandler-
Loop-Modell
Zusammenfassung Diskussion: Wegen uneinheitlicher Aus- were taken at four checkpoints from the
Hintergrund: Der Einsatz der Hypother- wirkungen der Hypothermie auf die Ge- Chandler-Loops. A normothermic series of
mie in der Herzchirurgie kann intra- und rinnung muss davon ausgegangen werden, measurements served as a control group.
postoperativ zu einer erhöhten Blutungs- dass nur bestimmte Komponenten des Ge- Coagulation was examined using thromb
neigung führen. Die Auswirkungen auf Ge- rinnungssystems vom Abkühlen betroffen elastometry and platelet function using im-
rinnung und Thrombozyten führen wegen sind, während die Rotation im Chandler- pedance aggregometry.
des Zusammenwirkens verschiedener un- Loop immer zu messbaren Kontaktreak- Results: Hypothermia irregularly caused a
physiologischer Zustände während der ex- tionen führt. Die Ergebnisse der Thromb reduced coagulation; however, the platelet
trakorporalen Zirkulation (EKZ), des chir- elastometrie lassen eine verlangsamte function seemed to be unaffected or only
urgischen Traumas sowie der Hypothermie Proteinkinetik und verringerte Thrombozy- reversibly affected. Therefore, a decreased
zu komplexen Interaktionen. Diese können tenfunktion als Ursache für die verminder- platelet function associated to hypothermia
klinisch allerdings nicht isoliert untersucht te Gerinnungsfunktion unter Hypothermie could not be detected via impedance aggre-
werden. vermuten. Die reversiblen Auswirkungen gometry. In both groups the effects caused
Methodik: Mittels eines Chandler-Loop- der Hypothermie auf die Thrombozyten by the circulation in the Chandler-Loops on
Blutströmungsmodells wurde der Einfluss dienen dabei als Erklärung für das Fehlen coagulation and platelet function were mo-
der Hypothermie in vitro isoliert von kon- von messbaren Veränderungen der Throm- re pronounced than the effects caused by
kurrierenden Faktoren untersucht. Blutpro- bozytenfunktion durch die Impedanzag- hypothermia.
ben von drei Probanden wurden dabei un- gregometrie. Sollte dies der Fall sein, so Discussion: The effects of hypothermia on
ter normierten Zeit- und Flussbedingungen könnte ein hypothermiebedingter Funkti- coagulation seem to be not as pronounced
in einer Experimentalgruppe von 37 °C auf onsverlust nicht mit dieser Methode unter and uniform as in other studies described. It
28 °C herabgekühlt und anschließend wie- klinischen Bedingungen erfasst werden. is instead to assume that only specific com-
der erwärmt. Im Verlauf der Messungen ponents are impaired by cooling whereas
wurden an vier Messpunkten Blutproben Schlüsselwörter the rotation in the Chandler-Loops always
aus den Chandler-Loops entnommen. Ei- Hypothermie, Hämostase, Thrombozyten, leads to measurable contact reactions. The
ne normotherme Modellreihe ohne Abküh- Chandler-Loop, Koagulopathie, kardiopul- results of the thrombelastomtry indicate
lung diente als Kontrollgruppe. Zur Analy- monarer Bypass that the cause for an impaired coagulati-
se der plasmatischen Gerinnung wurde die on under hypothermia are reduced protein
Thrombelastometrie verwendet und mittels Abstract kinetics and a decreased platelet function.
Impedanzaggregometrie die Thrombozy- Background: In the use of hypothermia in The reversible effects of hypothermia
tenfunktion untersucht. cardiac surgery an increased risk of blee- on platelets may account for the lack of
Ergebnisse: Die Hypothermie führte da- ding is noticeable intra- and postopera- measurable alterations in platelet function
bei ungleichmäßig zu einer sehr verlang- tively. So far, the effects on coagulation when using the Multiplate method. This
samten Gerinnungsfunktion, während die and platelets caused by complex interac- being the case hypothermia caused impair-
Thrombozytenfunktion unbeeinträchtigt tions between the extracorporeal circulati- ment of platelet function could not be de-
blieb oder nur reversibel beeinträchtigt on (ECC), surgical trauma and the effects tected using the Multiplate method under
wurde. Somit konnten mittels Impedanzag- of hypothermia prevent a clinical investi- clinical conditions.
gregometrie keine Auswirkungen der Hy- gation of the cause of hypothermia associa-
pothermie auf die Thrombozyten beobach- ted bleeding in cardiac surgery. Keywords
tet werden. In beiden Gruppen waren die Methods: Using a Chandler-Loop blood Hypothermia, hemostasis, platelet, Chand-
Auswirkungen der Rotation im Chandler- flow model the effects of hypothermia ler-Loop, coagulopathy, cardiopulmonary
Loop auf die Gerinnungs- und Thrombozy- could be studied under in-vitro conditions bypass
tenfunktion allerdings deutlich ausgepräg- isolated from other competing factors. In
ter als die Effekte der Hypothermie. the experimental group blood samples of Einleitung
three adult probands were cooled down Die Hypothermie ist seit den Anfängen der
Daniel Rother from 37 °C to 28 °C and reheated at stan- Herzchirurgie ein fester Bestandteil die-
E-Mail: daniel.rother97@gmail.com dardized temperature and flow conditions. ser Disziplin und machte vor der Einfüh-
Tel.: +49 (0)15120107864
During the measurements blood samples rung der Herz-Lungen-Maschine (HLM)
KARDIOTECHNIK 2/2021 60in den 1950er Jahren Eingriffe am Herzen rinnung negativ auswirken. Als Beispiel Erkrankung entfernen. Das Abkühlen und überhaupt erst möglich. Die Bedeutung der dient hierfür der von-Willebrand-Faktor Wiederaufwärmen kann dabei durch den Hypothermie ging in den letzten Jahren al- (vWF), der empfindlich auf Temperatur- Chandler-Loop gesteuert werden und er- lerdings immer weiter zurück. Heutzuta- schwankungen und Scherkrafterhöhungen laubt es somit, die Temperaturbedingungen ge wird sie primär bei Eingriffen am Aor- reagieren soll. Die verringerte Temperatur eines Eingriffs unter Hypothermie zu simu- tenbogen eingesetzt, um eine Ischämie des soll dabei zu einer erhöhten Expression des lieren. Der Vergleich mit einer Kontroll- spinalen Gewebes und der viszeralen Or- vWF im Endothel führen, während die Fä- gruppe ohne Hypothermie ermöglicht es, gane zu vermeiden. Ursache für die gerin- higkeit, Bindungen einzugehen, abnimmt die durch den Chandler-Loop ausgelösten gere Einsatzhäufigkeit der Hypothermie und Schäden durch die erhöhten Scherkräf- EKZ-ähnlichen Reaktionen in der Auswer- sind verbesserte Operationsverfahren mit te am vWF auftreten können [6]. tung zu minimieren, wodurch die Auswir- Hilfe der HLM sowie die negativen Aus- Neben der Aktivierung durch ADP und kungen der Hypothermie isoliert betrachtet wirkungen der Hypothermie auf die Pati- anderer biochemischer Agonisten können werden können. enten. Diese reichen von einer verlängerten die Thrombozyten durch unphysiologi- In Anbetracht der beschriebenen patho- Operationsdauer durch die Abkühlung und sche Scherkräfte während der extrakorpo- physiologischen Prozesse sollte die Hypo- Aufwärmphase über eine eingeschränkte ralen Zirkulation unter Hypothermie akti- thermie auch im In-vitro-Chandler-Loop- Endorganfunktion bis zu einer beobachte- viert werden [7]. In vivo sind die Einflüsse Modell zu einer messbar verminderten ten intra- und postoperativen Blutungsnei- der EKZ und des chirurgischen Traumas Gerinnungs- und Thrombozytenfunktion gung [1,2]. kaum von denen der Hypothermie zu tren- führen. Paparella et al. beschreiben in ihrer nen. Neben den unphysiologischen Fluss- Übersichtsarbeit ein Zusammentreffen von bedingungen führen die Fremdoberflächen Material und Methoden diversen unphysiologischen Zuständen, zu einer Kontaktreaktion. Das Fehlen der Impedanzaggregometrie und die aufgrund der extrakorporalen Zirku- regelnden Wirkung des Endothels auf die Thrombozytenzahl lation und Hypothermie zu einer erhöhten Gerinnung führt zeitgleich zu einer Ak- Zur Bestimmung der Thrombozytenfunkti- Blutungsneigung führen können [3]. Die- tivierung von Komponenten der Gerin- on wurde die Impedanzaggregometrie ein- se Kombination aus diversen Faktoren in nungssysteme und inflammatorischer Sys- gesetzt (Multiplate, Roche, München). Zur Form von Kontaktflächenreaktionen, chir- teme [3]. Aktivierung und Beurteilung der Throm- urgischen Traumata, Scherkräften und ver- Dieses komplexe Zusammenwirken der bozytenfunktion verwendeten wir den längerten Operationszeiten erschwerten es unterschiedlichen unphysiologischen Zu- ADPtest, TRAPtest und RISTOtest. Der bisher, eine genaue Aussage über die Aus- stände (in Form der extrakorporalen Zir- ADPtest führt mittels ADP zu einer Akti- wirkungen der Hypothermie während chir- kulation, chirurgischen Traumata, der Er- vierung der Thrombozyten, der TRAPtest urgischer Eingriffe zu treffen. krankung und Hypothermie), die sich aktivierte diese durch Thrombin und der Die direkten Auswirkungen der Hypo- gegenseitig beeinflussen, erschwerte bis- RISTOtest ermöglichte die Aktivierung der thermie auf das Gerinnungssystem fallen her ein genaues Verständnis der veränder- Thrombozyten durch den von-Willebrand- dabei ebenfalls komplex aus. Kander et al. ten Gerinnungsabläufe. Die Hypothermie Faktor mittels Ristocetin. Die Thrombozy- zeigen, dass durch die Hypothermie die En- scheint dabei zumeist negative Auswirkun- tenfunktion wird im Test als Area Under zymaktivität abnimmt. Dies kann sowohl gen auf die Gerinnung zu haben und wirkt the Curve (AUC) angegeben. Die Throm- die Funktion der Gerinnungsfaktoren, der sich sowohl auf die kaskadenförmig ab- bozytenzahl wurde durch eine Impedanz- Thrombozyten, als auch die entsprechen- laufenden Prozesse der plasmatischen Ge- messung bestimmt (ABX Micros 60 Hori- den Proteine der Regelungsmechanismen rinnung als auch auf die zellulären Anteile ba Medical, Montpellier). schwächen [4]. ADP spielt eine entschei- in Form der Thrombozyten aus. Aus die- dende Rolle in der Aktivierung und Aggre- ser multifaktoriellen Problematik der Blu- Thrombelastometrie gation der Thrombozyten. Dies gilt nicht tungsneigung ergibt sich schließlich die Die Analyse der Gerinnungsfunktion wur- nur unter physiologischen Bedingungen, Frage über die eigentlichen Auswirkun- de mit der ROTEM Thrombelastomet- sondern auch im Falle der Hypothermie. gen der Hypothermie, losgelöst von ande- rie durchgeführt (ROTEM, Pentapharm, Straub et al. gehen dabei von einer erhöh- ren Faktoren. Für ein isoliertes Betrachten München). Hierfür verwendeten wir die ten Thrombozytenaktivierung durch Hypo- müssen somit die Effekte des chirurgischen HEPTEM-, FIBTEM- und EXTEM-Tests. thermie mittels ADP aus. Dabei soll die Ak- Traumas, der unphysiologischen Flussver- Der HEPTEM-Test ermöglicht die Unter- tivität des Enzyms CD39(NTPDase1), das hältnisse und Kontaktreaktionen im Zuge suchung des intrinsischen Weges der Ge- ADP verstoffwechselt, durch die unphysio- der extrakorporalen Zirkulation sowie die rinnung trotz Heparinisierung des Blutes. logischen Temperaturen in seiner Funkti- Auswirkungen der Grunderkrankung ent- Im EXTEM wurde der extrinsische Weg on stark eingeschränkt werden. Dies soll zu fernt werden, um die Auswirkungen der der Gerinnung überprüft und im FIBTEM einer erhöhten ADP-Konzentration und so- Hypothermie auf die Gerinnung betrach- konnte die Funktion des Fibrinogens durch mit zu einer vermehrten Thrombozytenak- ten zu können. Dies wird durch den Chand- Inhibierung der Thrombozyten dargestellt tivierung führen [5]. Somit ist davon aus- ler-Loop, einem in einem Wasserbad ro- werden. Abbildung 1 zeigt ein Beispiel für zugehen, dass es durch die Hypothermie tierenden mit Blut gefüllten Schlauchring, ein Thrombelastogramm im EXTEM-Test. zeitgleich sowohl zu einer Aktivierung des ermöglicht. Der Chandler-Loop soll durch Gerinnselgröße und -festigkeit wurden ab- Gerinnungssystems und der Thrombozyten normierte und reproduzierbare Flussver- weichend von der Abbildung in Millimeter als auch zur Einschränkung der negativen hältnisse die Auswirkungen der extrakor- über der Zeit in Sekunden aufgetragen. Im Rückkopplungsmechanismen kommen poralen Zirkulation vergleichbar machen ROTEM wurden die Gerinnungszeit (CT), kann. Zeitgleich kann sich die verminder- und durch die In-vitro-Bedingungen die Gerinnselbildungszeit (CFT), maximale te Proteinkinetik auf die Proteine der Ge- Effekte des chirurgischen Traumas und der Gerinnselfestigkeit (MCF) und die Gerinn- 61 KARDIOTECHNIK 2/2021
selfestigkeit nach 10 Minuten (A10) be- cher für einen 3/8″ Schlauch mit Tempe- Die mittlere Versuchsdauer unter Hypo-
stimmt. ratursensor aufgebohrt. Abbildung 2 zeigt thermie betrug somit 198 min. In der Kon-
den Plan des Versuchsaufbaus. trollgruppe wurden ebenfalls an den fünf
Zeitpunkten T0 bis T4 Messungen durch-
Probanden geführt. Die Zeitpunkte in der Kontroll-
Drei erwachsene männliche Spender über gruppe entsprachen denen in der Hypo-
18 Jahren konnten rekrutiert werden. Je- thermiegruppe, wobei hier die Temperatur
den der drei Probanden konnten jeweils während der gesamten Versuchslaufzeit
zwei Blutproben entnommen werden. Vor konstant bei 37 °C gehalten wurde.
aussetzung für die Blutspende waren ne-
ben dem Alter > 18 Jahre, dass sie keine Messung und Auswertung
Abb. 1: Schaubild der Parameter eines ROTEM bekannten Gerinnungsstörungen aufwei- An den Zeitpunkten T1 bis T4 wurden aus
im EXTEM-Test sen und in den letzten zwei Wochen vor der drei Chandler-Loops Proben entnommen.
Blutspende keine Antikoagulanzien einge- Die Daten aller Probanden wurden an-
Versuchsaufbau nommen haben. schließend für jeden Messpunkt gemittelt
Die mit Blut gefüllten 1/4″ Chandler- Die Ethikkommission des Fachberei- und für den entsprechenden Mittelwert die
Loops wurden in einem Schlauchhalter ches 11 Medizin der Justus-Liebig-Univer- Standardabweichung berechnet. Die Ba-
mit 13 Langlöchern befestigt. Angetrie- sität Gießen erteilte die Erlaubnis zur Ver- sismessung zum Zeitpunkt T0 umfassten je
ben durch eine Rollenpumpe drehte sich wendung von Blut von Erwachsenen (AZ Messreihe immer nur eine Messung/Probe.
dieser mit 30 Umdrehungen/min in einem 175/19). Somit ergab sich für die Basismessung bei
temperierbaren Wasserbecken. Das Was- drei Probanden eine Probenzahl von n = 6,
serbecken wurde dabei von einem Wasser- Durchführung da die Ergebnisse der Basismessungen aus
kreislauf versorgt, der aus einem Schlauch- Es wurden zwölf Chandler-Loops aus der Hypothermie- und der Kontrollgruppe
system, einer zweiten Rollenpumpe als 1/4″ PVC-Schlauch mit je 12,5 ml Voll- zusammengeführt und gemittelt wurden.
Antrieb und einem Hypothermiegerät be- blut gefüllt und mit 3 IE Heparin/ml Blut Die Ergebnisse des HEPTEM, FIBTEM,
stand. Das Hypothermiegerät ermöglichte antikoaguliert. Die Messungen wurden an ADPtest, TRAPtest sowie der Thrombo-
dabei die Temperierung des Wasserbads. fünf verschiedenen Zeitpunkten durchge- zytenkonzentration hatten eine Probenzahl
Mittels eines in den Kreislauf eingebauten führt und je Messpunkt wurden 3 Proben von n = 9 pro Messpunkt. Zusätzlich wur-
Wärmetauschers konnte das Hypothermie- entnommen. Die Basismessung stellte den den am letzten Probanden noch ein EX-
gerät das Wasserbad temperieren. Um die Zeitpunkt T0 dar. Nach der Ermittlung der TEM und der RISTOtest durchgeführt.
Wassertemperatur in den Chandler-Loops Basiswerte wurden die Chandler-Loops Diese hatten pro Messpunkt eine Proben-
zu kontrollieren, wurde eines der Langlö- mit Blut gefüllt und die Rotation gestar- zahl von n = 3, da sie nur einen Probanden
tet. Nach 30 Minuten wurden drei Proben umfassten.
zum Zeitpunkt T1 entnommen, analysiert
und man begann mit dem Abkühlen. Der Statistik
Zeitpunkt T2 wurde bei einer Temperatur An fünf verschiedenen Parametern wur-
von 28 °C in den Chandler-Loops erreicht. de ein beidseitiger Zweistichproben t-Test
Nach einer Rotationsdauer von 60 min bei durchgeführt. Dabei wurde ein p-Wert <
28 °C wurden zum Zeitpunkt T3 erneut 0,05 als signifikant angenommen. Da es
Messungen durchgeführt und mit dem Auf- sich um eine multiple Testung handelte,
wärmen begonnen. Der letzte Zeitpunkt T4 stieg mit jedem Test die Wahrscheinlich-
wurde bei einer Temperatur von 37 °C er- keit eines Alpha-Fehlers [8]. Um dies zu
Abb. 2: Plan des Versuchsaufbaus reicht. begrenzen, wurde die Bonferroni-Methode
angewendet. Bei dieser Methode wird das
Gesamtniveau von 5 % durch die Anzahl
der durchgeführten Tests geteilt. Somit er-
gab sich ein korrigiertes Signifikanzniveau
von: p = 0,05 % / 5 Tests = p*< 0,01. Die
gesamte Auswertung wurde in MS Excel
durchgeführt.
Ergebnisse
Messungen der Gerinnungsfunktion
mittels Thrombelastometrie
Für die Gerinnungsanalyse mittels Thromb
elastometrie wurden charakteristische Ver-
läufe der Parameter graphisch dargestellt.
Die A10 des FIBTEM und die Gerin-
nungszeit im HEPTEM (Abb. 4 und 5)
zeigten eine reversible Verschlechterung
Abb. 3: Versuchsaufbau der Gerinnung im Zuge der Rotation im
KARDIOTECHNIK 2/2021 62Gerinnselstärke [mm]
Gerinnungszeit [s]
Hypothermie
Messpunkt
Kontrolle Hypothermie
Messpunkt Kontrolle
Abb. 4: A10 des FIBTEM mit Standardabweichung
Abb. 5: Gerinnungszeit des HEPTEM mit Standardabweichung
Gerinnselsstärke [mm]
Gerinnungszeit [s]
Hypothermie Hypothermie
Messpunkt Messpunkt
Kontrolle Kontrolle
Abb. 6: A10 im HEPTEM mit Standardabweichung Abb. 7: Gerinnungszeit im EXTEM mit Standardabweichung
Gerinnselbildungszeit [s]
Gerinnselbildungszeit [s]
Hypothermie Hypothermie
Messpunkt Messpunkt
Kontrolle Kontrolle
Abb. 8: Gerinnselbildungszeit im EXTEM mit Standardabweichung Abb. 9: Gerinnselbildungszeit im HEPTEM mit Standardabweichung
Chandler-Loop in der Kontrollgruppe. Von selfestigkeit im FIBTEM deutlich abnahm. dem Aufwärmprozess weiterhin leicht an.
Messpunkt T0 (Basismessung) zur ersten Im HEPTEM begann die Gerinnungszeit Im Gegensatz dazu blieb die Gerinnungs-
Messung nahm im HEPTEM die Gerin- sich durch die Abkühlung deutlich zu ver- zeit in der Kontrollgruppe nach ihrem in-
nungszeit deutlich zu, während die Gerinn- längern und stieg unter Hypothermie und itialen Anstieg unverändert. Im FIBTEM
Parameter CT [s] A10 [mm] MCF [mm]
Messpunkt Hypothermie Kontrolle Hypothermie Kontrolle Hypothermie Kontrolle
0 53 (±14) 10 (±3) 12 (±2)
1 62 (±19) 80 (±24) 10 (±3) 9 (±2) 10 (±4) 9 (±2)
2 80 (±29) 71 (±13) 10 (±4) 10 (±3) 11 (±4) 11 (±3)
3 68 (±13) 69 (±13) 10 (±3) 9 (±1) 11 (±3) 9 (±1)
4 66 (±12) 73 (±11) 8 (±4) 8 (±1) 9 (±3) 9 (±2)
Tab. 1: Ergebnisse des FIBTEM
63 KARDIOTECHNIK 2/2021Paramater CT [s] CFT [s] A10 [mm] MCF [mm]
Messpunkt Hypothermie Kontrolle Hypothermie Kontrolle Hypothermie Kontrolle Hypothermie Kontrolle
0 191 (±59) 81 (±9) 44 (±14) 48 (±15)
1 203 (±29) 238 (±41) 149 (±81) 119 (±31) 41 (±8) 45 (±3) 46 (±10) 51 (±2)
2 241 (±80) 215 (±19) 169 (±57) 112 (±16) 35 (±10) 45 (±3) 42 (±8) 51 (±2)
3 251 (±50) 229 (±41) 160 (±55) 127 (±18) 39 (±6) 43 (±2) 40 (±7) 49 (±2)
4 259 (±69) 227 (±27) 152 (±20) 113 (±14) 39 (±3) 45 (±3) 47 (±3) 52 (±2)
Tab.2: Ergebnisse des HEPTEM
Paramater CT [s] CFT [s] A10 [mm] MCF [mm]
Messpunkt Hypothermie Kontrolle Hypothermie Kontrolle Hypothermie Kontrolle Hypothermie Kontrolle
0 76 (±13) 107 (±23) 47 (±5) 54 (±5)
1 70 (±19) 66 (±9) 170 (±34) 120 (±15) 39 (±3) 46 (±2) 49 (±2) 51 (±4)
2 100 (±52) 71 (±11) 213 (±23) 145 (±26) 35 (±2) 41 (±4) 47 (±4) 48 (±2)
3 69 (±10) 63 (±4) 234 (±23) 208 (±72) 34 (±1) 35 (±4) 47 (±4) 44 (±6)
4 68 (±8) 73 (±7) 190 (±28) 152 (±28) 36 (±3) 41 (±2) 46 (±2) 52 (±4)
Tab. 3: Ergebnisse des EXTEM
waren wiederum keine Auswirkungen der pothermie noch reversibel war. Die Ge- eine Veränderung der Gerinnungsdynamik
Hypothermie zu erkennen. rinnselfestigkeit nahm dabei im Zuge der nicht in der Kontrollgruppe zu beobachten.
Die A10 im HEPTEM und die Gerin- Abkühlung um ca. 13 % ab, während sich In den Gerinnselbildungszeiten des EX-
nungszeit im EXTEM (Abb. 6 und 7) die Gerinnungszeit im EXTEM um 38 % TEM und HEPTEM (Abb. 8 und 9) kam
zeigten eine deutliche Auswirkung des verlängerte. In beiden Fällen waren solch es nach Beginn der Rotation zu einer kon-
Abkühlprozesses, die allerdings unter Hy- tinuierlichen Verlängerung der Gerinn-
AUC [U]
AUC [U]
Hypothermie Hypothermie
Messpunkt Kontrolle
Messpunkt
Kontrolle
Abb. 10: ADPtest mit Standardabweichung Abb. 11: TRAPtest mit Standardabweichung
Konzentration [1000/µl]
AUC [U]
Hypothermie Hypothermie
Messpunkt Messpunkt
Kontrolle Kontrolle
Abb. 12: RISTOtest mit Standardabweichung Abb. 13: Thrombozytenkonzentration mit Standardabweichung
KARDIOTECHNIK 2/2021 64Test ADPtest AUC [U] TRAPtest AUC [U] Thrombozyten
Test RISTOtest AUC [U]
konzentration [1000/µl]
Messpunkt Hypothermie Kontrolle Hypothermie Kontrolle
Messpunkt Hypothermie Kontrolle Hypothermie Kontrolle
0 49 (±16) 114 (±13)
0 94 (±21) 183 (±20)
1 25 (±11) 34 (±10) 78 (±18) 89 (±9)
1 48 (±31) 60 (±23) 138 (±8) 161 (±22)
2 23 (±6) 29 (±4) 70 (±11) 89 (±17)
2 59 (±9) 60 (±11) 132 (±15) 165 (±18)
3 15 (±8) 22 (±3) 57 (±19) 77 (±11)
3 35 (±10) 53 (±12) 135 (±19) 165 (±8)
4 13 (±5) 17 (±5) 52 (±11) 66 (±14)
4 47 (±8) 51 (±4) 129 (±12) 176 (±8)
Tab.4: Ergebnisse des ADPtests und TRAPtests
Tab.5: Ergebnisse des RISTOtests und Thrombozytenkonzentration
selbildungszeit in der Hypothermiegrup- deutlich größeren Veränderung der Gerin- Thrombozyten im Chandler-Loop hervor-
pe, während die Gerinnselbildungszeit nungsfunktion als das Abkühlen im weite- gerufen wurde und nicht durch die Hypo-
der Kontrollgruppen in beiden Abbildun- ren Verlauf. Exemplarisch hierfür war der thermie oder eine zu geringe Thrombozy-
gen im Vergleich relativ unverändert blieb. Anstieg der Gerinnselbildungszeit des EX- tenzahl. Der gemessene Funktionsverlust
Eine Ausnahme stellte hier Messpunkt T3 TEM um 60 % nach Beginn der Rotation und die Abnahme der Konzentration von
der Kontrollgruppe dar. Die Tabellen 1 bis in der Hypothermiegruppe. Eine Verlänge- Thrombozyten nach Beginn der Rotation
3 enthalten die ermittelten Daten aus den rung der Gerinnselbildungszeit um 13 % deckt sich dabei mit den Beobachtungen an
Messungen mittels Thrombelastometrie. konnte auch in der Kontrollgruppe beob- der EKZ, während der es kurz nach Beginn
achtet werden. der Zirkulation zu einer starken Abnahme
Thrombozytenfunktion und Die Ergebnisse mittels Impedanzaggre- der Funktion und der Anzahl der Throm-
Konzentration gometrie zeigten ebenfalls eine massive bozyten kommt [3].
In allen Thrombozytenfunktionstests kam Verringerung der Thrombozytenfunktion Dies ist ebenfalls für die Ergebnisse der
es nach Beginn der Rotation im Chandler- nach Beginn der Rotation und eine linea- Thrombelastometrie, bei denen es sich
Loop zu einem starken Abfall der Throm- re Abnahme der Funktion im weiteren Ver- eher um einen Funktionsverlust als um ei-
bozytenfunktion. Im weiteren Verlauf der lauf. Da dies in der Hypothermie- und in nen Mangel an Thrombozyten handeln
Messungen war nur noch ein leichter und der Kontrollgruppe der Fall war, ist davon sollte, zu vermuten. Die Thrombozyten-
kontinuierlicher Abfall der Funktion zu auszugehen, dass die Fremdoberflächen funktion zeigte keine signifikanten Unter-
erkennen. Ein Unterschied zwischen Hy- und die durch die Rotation entstandenen schiede zwischen den beiden untersuchten
pothermie- und Kontrollgruppe war im Scherkräfte für den Funktionsverlust ver- Gruppen. Aus den Ergebnissen lässt sich
Kurvenverlauf allerdings nicht festzustel- antwortlich waren. Eine Funktionsminde- im Falle der Gerinnungsdiagnostik mit-
len. Gleiches galt für die Thrombozyten- rung der Thrombozyten im Zuge der extra- tels ROTEM-Test eine veränderte Gerin-
konzentration, die durch die Rotation im korporalen Zirkulation ist bereits bekannt nungs- und Thrombozytenfunktion vermu-
Chandler-Loop stark abnahm und anschlie- [9]. ten, während dies aus den Ergebnissen der
ßend in beiden Gruppen annährend kons- Im Falle des vWF ist unklar, ob der An- Multiplate-Analyse nicht abzuleiten ist.
tant blieb. Tabellen 4 bis 5 geben die Ergeb- stieg der AUC durch die Wiedererwär- Somit ließ sich nur eine verminderte Funk-
nisse der Thrombozytenfunktionstests und mung ausgelöst wurde. Inwiefern die Hy- tion der Thrombozyten im Kontext der Ge-
der Thromobozytenkonzentration an. pothermie den vWF oder das Glykoprotein rinnung und nicht im spezifischen Funkti-
Ib (GPIb) reversibel beeinflusste, ist nicht onstest beobachten.
Diskussion eindeutig festzustellen. Wiederum berich- In beiden diagnostischen Verfahren wa-
Diese Arbeit betrachtet erstmals die Aus- teten van Poucke et al. von einer Anfällig- ren allerdings deutlich die Auswirkungen
wirkungen der Hypothermie auf die Gerin- keit des vWF auf Abkühlungsvorgänge [6]. der extrakorporalen Zirkulation zu erken-
nungs- und Thrombozytenfunktion unter Die Abnahme der Thrombozytenkonzen- nen. Die EKZ beeinflusste schlussendlich
Bedingungen, die der EKZ in Flussverhält- tration verhielt sich dabei ähnlich. In bei- die Gerinnung und Thrombozyten deutlich
nissen, Temperatur und Dauer ähneln. Dies den Messgruppen kam es initial zu einem stärker als die Hypothermie. Vergleicht
ermöglicht einen Ausblick auf die Aus- starken Abfall der Thrombozytenkonzent- man die Basismessungen mit den Refe-
wirkungen der Hypothermie auf die Ge- ration mit einer darauffolgenden nahezu li- renzwerten von Lang et al. für das RO-
rinnungs- und Thrombozytenfunktion und nearen Abnahme. TEM und Peerschke et al. für die Multi-
bietet die Grundlage für weitere umfang- Auch wenn die verminderte Thrombo- plate-Analyse, kann man davon ausgehen,
reichere Untersuchungen. zytenzahl zu einer verringerten AUC in dass die Blutgewinnung und der Transport
Die Untersuchungen mittels Thromb der Multiplate Analyse führen kann, so lag keinen Einfluss auf die Ergebnisse hatten
elastometrie zeigten einen negativen und hier die Konzentration immer über 50.000 [11,12].
reversiblen Einfluss des Abkühlprozes- Thrombozyten pro Mikroliter. Unterhalb Die Beobachtung, dass es im Zuge der
ses auf die Funktion von Thrombozyten dieses Grenzwertes wäre es zu starken extrakorporalen Zirkulation zu einer mas-
und Gerinnungsfaktoren des intrinsischen Einschränkungen der Gerinnung gekom- siven Aktivierung der Thrombozyten, ei-
und extrinsischen Weges. Die Rotation men [10]. Aus diesem Grund liegt es nahe, ner verminderten Funktionsfähigkeit des
in den Chandler-Loops sowie der Fremd- dass der Funktionsverlust hauptsächlich Gerinnungssystems sowie der Thrombozy-
oberflächenkontakt führten initial zu einer durch die mechanische Scherbelastung der tenzahl kam, deckt sich mit der Studienar-
65 KARDIOTECHNIK 2/2021beit von Paparella et al, in der die verschie- da die Blutproben auf die jeweilige Tem- Goodman et al. belegten die Fähigkeit der denen Auswirkungen der extrakorporalen peratur inkubiert und anschließend keiner Thrombozyten, sich durch ihre Rezeptoren Zirkulation auf die Gerinnung beschrie- weiteren Temperaturänderung unterzo- auf Fremdflächen zu verteilen [18]. ben werden. Die EKZ führte dabei zu ei- gen wurden. Zusätzlich sollte Kanders Ar- Wolberg et al. beschrieben ebenfalls ei- nem Funktionsverlust und zur Abnahme beit die Auswirkungen der Hypothermie ne eingeschränkte Funktionsfähigkeit der der Thrombozytenzahl [3]. Die geschilder- im kardiogenen Schock untersuchen. Als Thrombozyten unter Hypothermie. Die- te eingeschränkte Thrombozytenfunktion, deutlicher Unterschied zur vorliegenden se zeigte sich in Form einer irregulären ausgelöst durch die Hypothermie, deckt Arbeit stammten Kanders Blutproben von und verschlechterten Adhäsion sowie Ag- sich wiederum nicht mit den Ergebnissen Patienten unter 24-stündiger Hypothermie gregation unter dem Mikroskop [4]. Kei- unserer Arbeit. bei 33 °C, wodurch andere Ausgangsbe- ner dieser Effekte der Hypothermie war in Die Zielsetzung, EKZ-ähnliche Ver dingungen für die Tests mittels ROTEM der vorliegenden Arbeit zu erkennen. Soll- suchsbedingungen zu schaffen, verfolgten gegeben waren. Die von Warren et al. be- ten die Auswirkungen der Hypothermie auf auch van Poucke et al. in ihrer Mock-Cir- schriebene übermäßige Aktivierung des die Thrombozyten reversibel gewesen sein, culation-Loop-Untersuchung [13]. In die- Gerinnungssystems durch Kontaktreaktio- so hätte dies mit dem Multiplate Analyzer sem Versuch zirkulierte das Blut bei 28 °C nen und die daraus resultierende Abnahme in der normalen Temperaturkonfiguration in einer dafür umgebauten HLM. Im Un- von Thrombozyten und Gerinnungsfakto- nicht erkannt werden können. Der Multi- terschied zur vorliegenden Arbeit, ver- ren war in den vorliegenden Tests mittels plate Analyzer führte die Messungen im- lief ihr Versuch über mehr als 30 Stunden, Thrombelastometrie und Impedanzaggre- mer bei 37 °C durch, indem er die Blutpro- was für den Vergleich zu Bedingungen im gometrie zu erkennen [9]. Van de Wal et al. ben 3 min lang inkubierte und aufwärmte. HLM-Einsatz nicht sinnvoll erscheint, da zeigten, dass durch Hypothermie die Apop- Sollte der Effekt der Hypothermie also re- es die Einsatzdauer eines HLM-Systems tose von Thrombozyten über den Rezeptor versibel gewesen sein, so war nur noch die weit überschreitet. Zusätzlich fehlte ihnen Glykoprotein Ibα (GPIbα) eingeleitet wird Abschwächung der Thrombozytenfunkti- eine Kontrollgruppe, was es erschwerte, und diese anschließend abgebaut werden on durch die mechanische Belastung zu be- die Auswirkungen der Hypothermie von [16]. Dieser Mechanismus sollte allerdings obachten. Dies würde erklären, warum in der EKZ zu unterscheiden. Somit konn- weder für den Versuch noch für die extra- van Poucke‘s Mock-Circulation-Loop und ten sie die Hypothermie und ihre Effekte korporale Zirkulation von Bedeutung ge- in der vorliegenden Arbeit in der Multipla- nicht isoliert von den anderen Faktoren be- wesen sein, da dies nur bei Thrombozyten te-Analyse keine Auswirkungen der Hypo- urteilen. Trotz dieser Unterschiede im Ver- beobachtet wurde, die bei 0 °C oder 4 °C thermie auf die Thrombozytenfunktion zu suchsdesign erhielten van Poucke et al. in in Form von Thrombozytenkonzentraten erkennen waren. Dagegen trat in den an- Bezug auf die Thrombozytenfunktion und (TK) gelagert wurden. Der Vergleich zur deren Arbeiten, die zur Untersuchung der Konzentration im Multiplate Analyzer Lagerung von gekühlten TK ist nur schwer Thrombozytenfunktion mikroskopische vergleichbare Ergebnisse. Auch in ihren möglich, da die Temperaturbereiche und Verfahren und umfangreichere Labordi- Mock-Circulation-Loop führte die extra- mechanischen Bedingungen deutlich vom agnostik verwendeten, ein Funktionsver- korporale Zirkulation initial zu einem deut- Chandler-Loop-Modell abweichen. Zu- lust auf. Um diesen Unterschied genauer lichen Abfall der Thrombozytenkonzent- sätzlich werden für die kalte Lagerung die zu klären, hätte der Multiplate Analyzer ration mit linearem Funktionsverlust über TK mit Schutzmitteln versehen, um die auf Temperaturen von jeweils 28 °C und 37 die restliche Versuchsdauer. Ohne den Ver- durch Kälte induzierte Apoptose zu ver- °C eingestellt werden müssen. Wäre es da- gleich zu einer Kontrollgruppe interpretier- meiden [17]. bei zu einer unterschiedlichen Thrombozy- ten sie diesen linearen Abfall als Effekt der Der von Straub et al. beschriebene Ef- tenfunktion zwischen den beiden Gruppen Hypothermie. Vergleicht man die Kontroll- fekt der erhöhten Aktivierung von Throm- gekommen, dann wäre davon auszugehen, gruppe und die Hypothermiegruppe mit bozyten durch ADP unter Hypothermie ist dass die Auswirkungen der Hypothermie einander, so ist davon auszugehen, dass der aus den Ergebnissen der vorliegenden Ar- auf die Thrombozytenfunktion reversibel Funktionsverlust durch die Zirkulation her- beit nicht abzuleiten [5]. Dies gilt ebenso waren. Da dieser Effekt zum Zeitpunkt des vorgerufen wurde und nicht durch die Hy- für die Vermutung aus der Übersichtsarbeit Versuchs nicht bekannt und der Multiplate pothermie. Sniecinski et al. beschrieben von van Poucke et al., in der sich die Hy- Analyzer im klinischen Betrieb eingebun- ebenfalls eine Abnahme der Thrombozy- pothermie negativ auf den von-Willebrand- den war, wurden die Messungen wie unter tenzahl im Zuge der Kontaktaktivierung Faktor auswirkte, Thrombozyten unter Hy- normalen klinischen Bedingungen durch- während der EKZ [14]. pothermie schneller auf Stimulation von geführt. Kander et al. beobachteten, dass in der Agonisten reagierten und ihre Anzahl re- Die in den Basismessungen durchge- ROTEM-Analyse eine verminderte Gerin- versibel abnahm [6]. Die Reversibilität der führten Blutgasanalysen bestätigten, dass nungsfunktion nach Abkühlung auf 30 °C Thrombozytenabnahme nach Hypothermie sich die mittlere Hämoglobinkonzentrati- gegenüber 37 °C stattfand [15]. Dies deckt konnte in unserer Arbeit nicht beobachtet on von 12,3 ± 0,6 mg/dl in einem für herz- sich teilweise mit unseren Ergebnissen der werden, da kein Anstieg der Thrombozy- chirurgische Eingriffe normalen Bereich ROTEM-Analyse, in denen es unter Hypo- tenkonzentration nach Wiedererwärmen befand. Vergleicht man den pH-Wert von thermie zu einer verlängerten Gerinnungs- auftrat. Nach Beginn der Rotation konnte 7,29 ± 0,05 aus den Basismessungen mit zeit im EXTEM kam. Eine Abnahme der nur eine irreversible Abnahme der Throm- den Normalwerten (7,35 bis 7,45), so wies Gerinnselstärke unter Hypothermie konn- bozytenkonzentration beobachtet werden, er eine leichte Azidose auf, die allerdings te nicht beobachtet werden. Durch Kan- die vermutlich unabhängig von der Hy- noch keinen großen Einfluss auf die En- ders Studiendesign konnte allerdings keine pothermie war. Stattdessen ist zu vermu- zymkinetik gehabt hätte [10]. Veränderung der Gerinnung im Verlauf der ten, dass sich die Thrombozyten an den In- Die Erkenntnisse aus dieser Arbeit de- Temperaturänderung beobachtet werden, nenseiten der Chandler-Loops anlagerten. cken sich dabei teilweise mit den anderen KARDIOTECHNIK 2/2021 66
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mia and mechanistic data indicating ADP as a
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zum Umgang mit dem multiplen Testen – Teil
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centre investigation on reference ranges for
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dennoch in diesem Versuchsdesign nicht 12. Peerschke EIB, Castellone DD,
Stroobants AK, Francis J. Reference range
erkennbar sein. Diese Arbeit dient dabei determination for whole-blood platelet aggre-
als Basis für weitere Untersuchungen mit gation using the Multiplate analyzer.
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eine zielgerichtete Untersuchung. tion During Hypothermia in Experimental
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67 KARDIOTECHNIK 2/2021Sie können auch lesen
