Auswirkungen der extrakorporalen Membranoxygenierung auf das Gerinnungssystem

Tianlong Wang; Weidong Yan; Mingru Zhang; Jing Wang; Han Zhang; Gang Liu; Jian Wang; Bingyang Ji

doi:10.3791/66433

Methodenartikel

Auswirkungen der extrakorporalen Membranoxygenierung auf das Gerinnungssystem

DOI:

10.3791/66433

⸱

23. Februar 2024

Tianlong Wang^*¹ , Weidong Yan^*² , Mingru Zhang³ , Jing Wang¹ , Han Zhang¹ , Gang Liu¹ , Jian Wang¹ , Bingyang Ji¹

¹Department of Cardiopulmonary Bypass, Fuwai Hospital, National Center for Cardiovascular Disease, State Key Laboratory of Cardiovascular Medicine, Chinese Academy of Medical Sciences & Peking Union Medical College, ²Department of Anesthesiology, Beijing Chao-Yang Hospital, Capital Medical University, ³Department of Anesthesiology, Beijing Tongren Hospital, Capital Medical University

^* These authors contributed equally

In diesem Artikel

Zusammenfassung

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Wir stellen ein Protokoll zur Etablierung eines langfristigen Wachmodells für die extrakorporale Membranoxygenierung (ECMO) bei Schafen vor. Besonderes Augenmerk wird auf das Management und die Bewertung des Gerinnungssystems während des ECMO-Modells gelegt.

Zusammenfassung

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ziel dieser Studie war es, die Auswirkungen einer langzeitwachen extrakorporalen Membranoxygenierung (ECMO) auf das Gerinnungssystem in einem Schafmodell zu untersuchen. Insgesamt wurden zehn gesunde Schafe in die Studie eingeschlossen, mit 5 Schafen in jeder Gruppe. In der veno-arteriellen ECMO (V-A ECMO)-Gruppe wurde eine Kanülierung in der rechten Halsschlagader und in der rechten Vena jugularis externa durchgeführt. In der veno-venösen ECMO (V-V ECMO)-Gruppe wurde ein Dual-Lumen-Katheter verwendet, um in die rechte Vena jugularis externa eingeführt zu werden. Nach Beginn der ECMO wurden die Schafe aus der Narkose erholt und blieben 7 Tage lang wach. Das Ziel für die aktivierte Gerinnungszeit (ACT) wurde auf 220-250 s festgelegt. In beiden Gruppen schwankte die tatsächliche ACT um 250 s, wobei die Heparindosis allmählich anstieg und am Ende der Experimente fast 60 IE/kg/min erreichte. Darüber hinaus waren die Werte für die aktivierte partielle Thromboplastinzeit (APTT) und die Thrombinzeit (TT) in der V-A ECMO-Gruppe signifikant höher als in der V-V ECMO-Gruppe, obwohl sie die gleichen Heparindosen erhielten. Obwohl die Labortestergebnisse in einem normalen und vernünftigen Bereich schwankten, wurden am Ende der Studie in beiden Gruppen Infarktherde in den Nieren beobachtet.

Einleitung

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Die extrakorporale Membranoxygenierung (ECMO) dient als lebensrettende Intervention und bietet schwerkranken Patienten kardiopulmonale Unterstützung. Es wird in zwei Hauptformen eingeteilt: veno-arterielle ECMO (V-A ECMO) und veno-venöse ECMO (V-V ECMO⁾^1,2. V-A ECMO wird bei Patienten mit Kreislaufversagen eingesetzt, während V-V ECMO bei Patienten mit Atemversagen, aber ohne schwere kardiovaskuläre Dysfunktion bevorzugt wird ^3,4.

Thrombosen und Blutungen sind häufige Komplikationen bei ECMO-Patienten⁵. Der ECMO-Kreislauf setzt Blut künstlichen Oberflächen aus und löst so komplexe Gerinnungsreaktionen aus⁶. Diese Prozesse können zu Schädigungen des Endothels und Mikrozirkulationsstörungen führen, was zu einer nachfolgenden Funktionsstörung lebenswichtiger Organe führt ^7,8. Daher wird ein wirksames systemisches Antikoagulationsmanagement für ECMO-Patienten als entscheidend angesehen. Trotzdem gibt es nach wie vor einen Mangel an Evidenz für Antikoagulationsstrategien in verschiedenen ECMO-bezogenen klinischen Umgebungen.

Die Etablierung eines stabilen ECMO-Tiermodells kann Einblicke in die Auswirkungen von ECMO auf den Körper geben und wesentlich zur Optimierung von ECMO-Managementstrategien, zur Reduzierung von ECMO-bedingten Komplikationen und zur Verbesserung der Patientenergebnisse in der klinischen Praxis beitragen. Große Tiere wie Schafe und Schweine sind aufgrund ihrer physiologischen Parameter, die denen des Menschen sehr ähnlich sind, die erste Wahl für die Erstellung von ECMO-Modellen ^9,10. Frühere ECMO-Modelle für Großtiere hatten jedoch eine Wartungszeit von weniger als 24 Stunden, was es schwierig machte, den Einfluss von ECMO auf das Gerinnungssystem umfassend zu bewerten¹¹. Daher besteht die Notwendigkeit, langfristige ECMO-Großtiermodelle zu etablieren, um die pathophysiologischen Mechanismen der ECMO gründlich zu erforschen. Die Verwendung langfristiger Großtiermodelle zur Untersuchung der Auswirkungen von ECMO auf das Gerinnungssystem kann robustere Beweise für die klinische Praxis liefern.

Ziel dieser Studie ist es, ein langfristiges (7 Tage) waches V-A- und V-V-ECMO-Modell bei gesunden Schafen zu etablieren. Im Mittelpunkt der gesamten Modelletablierung und -evaluation steht das Management der Antikoagulation.

Protokoll

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Dieses Versuchsprotokoll wurde vom Institutional Animal Care and Use Committee des Fuwai Hospital (Nr. 0101-2-20-HX(X)) genehmigt. Alle Verfahren entsprachen den Richtlinien des National Institutes of Health's Guide for the Use and Care of Laboratory Animals. Das Experiment fand im Beijing Key Laboratory of Pre-clinical Research and Evaluation for Cardiovascular Implant Materials, Animal Experimental Center des Fuwai Hospital (Registrierungs-Nr. CNAS LA0009). In der Studie wurden gesunde Schafe verwendet, die die erforderlichen Quarantänestandards im Tierversuchszentrum des Fuwai Krankenhauses erfüllten. Darüber hinaus folgte diese Forschung den Richtlinien für Tierversuche: Berichterstattung über In-vivo-Versuche . Männliche Kleinschwanz-Han-Schafe mit einem Gewicht von 50-65 kg und einer Altersspanne von 12-24 Monaten (siehe Materialtabelle) wurden mindestens eine Woche vor der Operation in einer spezifisch pathogenfreien Umgebung mit freiem Zugang zu Futter und Wasser untergebracht. Die Schafe wurden nach dem Zufallsprinzip in zwei Gruppen eingeteilt, die jeweils aus 5 Individuen bestanden: der Veno-Arteriellen ECMO (V-A ECMO) Gruppe und der Veno-Venösen ECMO (V-V ECMO) Gruppe. Die Auswahl gesunder Schafe wurde durch die Notwendigkeit gerechtfertigt, die Auswirkungen der ECMO-Unterstützung auf den Organismus genau zu beurteilen. Die in der Studie verwendeten Geräte und Reagenzien sind in der Materialtabelle aufgeführt.

1. Vorbereitung der Tiere

Vor dem chirurgischen Eingriff fasten Sie gesunde erwachsene Schafe für 48 Stunden und entziehen Sie ihnen 12 Stunden lang das Wasser.
Sterilisieren Sie die chirurgischen Instrumente und ECMO-Parameter vor der Operation. Stellen Sie sicher, dass allen Mitgliedern des Operationsteams persönliche Schutzausrüstung zur Verfügung gestellt wird, einschließlich OP-Hauben, Einweg-Gesichtsmasken, sauberer OP-Kleidung, Schuhüberzieher, steriler Operationskleidung und steriler Handschuhe.
Verabreichen Sie eine Propofol-Injektion (5 mg/kg) durch die Ohrvene. Befestigen Sie wie zuvor beschrieben die Blutdruckmanschette am Oberschenkel und platzieren Sie Elektrokardiogramm-Elektroden an allen vier Gliedmaßen. Verbinden Sie die Blutdruckmanschette und die EKG-Ableitungen mit dem medizinischen Monitor für EKG und nicht-invasive Blutdruckmessung¹².
Führen Sie einen einlumigen Endotrachealtubus in die Luftröhre ein und verbinden Sie den Schlauch mit dem volumengesteuerten Modus mit dem Beatmungsgerät. Stellen Sie die Parameter wie folgt ein: Atemzugvolumen: 8-10 ml/kg, Atemfrequenz: 12-20/min, Anfangsanteil an Inspirationsauerstoff (FiO2): 60%.
Verabreichen Sie eine Kombination aus intravenöser Anästhesie (Propofol, 8-10 mg/kg/h) und Inhalationsanästhesie (Isofluran 2%-3%) zur Aufrechterhaltung der Anästhesie. Intermittierendes Flurbiprofen (1-2 mg/kg) intravenös zur intraoperativen Analgesie verabreichen.
Legen Sie die Schafe auf den Operationstisch und sichern Sie ihre Gliedmaßen mit einem flexiblen Stoffgurt. Fahren Sie mit der Isolierung der linken Halsschlagader und der Halsvene fort und legen Sie einen einlumigen Zentralvenenkatheter (18 Fr) bzw. einen dreilumigen Zentralvenenkatheter (7 Fr) an. Verbinden Sie den 18-G-Katheter an der linken Halsschlagader mit dem medizinischen Monitor für die hämodynamische Überwachung. Verbinden Sie den 7 Fr dreilumigen Zentralvenenkatheter an der linken Jugularvene mit der Infusionspumpe und dem medizinischen Monitor für die gleichzeitige intravenöse Verabreichung von Flüssigkeit, die Injektion von Medikamenten und die Überwachung des zentralvenösen Drucks. Stellen Sie alle Verbindungen mit den Dreiwegehähnen her. Entnahme von venösen oder arteriellen Blutproben über einen Drei-Wege-Absperrhahn.
HINWEIS: Nach dem Einführen des Katheters Ligaten Sie den Katheter und das Gefäß mit 2-0 chirurgischen Nähten.
Legen Sie die rechte Halsschlagader und Vene frei. Erreichen Sie eine systemische Antikoagulation mit einem Heparinbolus (120 IE/kg) durch die rechte Halsvene.
HINWEIS: Die angestrebte aktivierte Gerinnungszeit (ACT) für die Kanülierung liegt über 250 s.

2. Kanülierung

Einrichtung eines V-A ECMO-Kreislaufs: Ein arterieller Katheter (18 Fr) wird durch die rechte Halsschlagader bis zu einer Tiefe von 10-15 cm und ein Venenkatheter (24 Fr) durch die rechte Vena jugularis externa in den rechten Vorhof eingeführt.
Einrichtung eines V-V ECMO-Kreislaufs: Legen Sie die rechte Vena jugularis externa frei und führen Sie einen Katheter mit zwei Lumen (23 Fr) durch die rechte Vena jugularis externa ein.
HINWEIS: Halten Sie während dieses Verfahrens den Blutdruck und die Herzfrequenz von Schafen innerhalb von ±20 % der Ausgangswerte. Halten Sie den Partialdruck von arteriellem Kohlendioxid (PaCO2) zwischen 35-40 mmHg. Stellen Sie sicher, dass der Partialdruck von endtidalem Kohlendioxid (EtCO2) zwischen 35 und 45 mmHg bleibt. Passen Sie die Anästhesietiefe an, wenn Sie bei Schafen auf Schwankungen des Blutdrucks und der Herzfrequenz stoßen. Wenn sich dies als unwirksam erweist oder in Notfällen, sollten Sie die Einnahme von vasoaktiven Medikamenten in Betracht ziehen. Halten Sie PaCO2 und EtCO2 innerhalb normaler Werte, indem Sie die Beatmungsparameter anpassen, wobei der Schwerpunkt auf dem Atemzugvolumen und der Atemfrequenz liegt.
Bei V-V ECMO führen Sie die Katheterspitze durch den rechten Vorhof (RA) und positionieren sie in der unteren Hohlvene (IVC). Richten Sie die Ausströmöffnung des zweilumigen Katheters auf die Trikuspidalklappe (Position mit Ultraschallunterstützung bestätigen).
HINWEIS: Nach dem Einführen des Katheters Ligaten Sie den Katheter und das Gefäß mit 2-0 chirurgischen Nähten. Verschließen Sie den Hautschnitt mit 4-0 chirurgischen Nähten.

3. Einleitung der ECMO

Schließen Sie alle ECMO-Geräte gemäß den Anweisungen des Herstellers an (siehe Materialtabelle). Stellen Sie sicher, dass keine Lecks vorhanden sind.
HINWEIS: Befolgen Sie während der Verbindung die aseptischen Prinzipien.
Die Grundierungslösung besteht aus normaler Kochsalzlösung (1000 ml) und 2000 IE Heparin. Nachdem Sie die Ansauglösung manuell in den ECMO-Kreislauf infundiert und sichergestellt haben, dass keine Luftblasen im Kreislauf vorhanden sind, starten Sie die Kreiselpumpe zum Ansaugen (1000-1500 U/min).
Schalten Sie nach Abschluss des Ansaugens die Kreiselpumpe aus. Verbinden Sie den Zuflusskatheter mit dem Einlass der Kreiselpumpe und verbinden Sie den Auslasskatheter mit dem Ausgang des Oxygenators. Stellen Sie alle Verbindungen mit den Dreiwegehähnen her. Lassen Sie die Luft am Anschluss durch den Dreiwege-Absperrhahn ab. Schließen Sie die Sauerstoffquelle an das ECMO-System an, um einen korrekten Sauerstofffluss zu gewährleisten. Starten Sie dann die Kreiselpumpe für den ECMO-Lauf. Stellen Sie den anfänglichen Pumpendurchfluss auf 2,0 l/min bei einer Pumpendrehzahl von 3000 U/min ein.
Legen Sie die Rohrleitung des ECMO-Schaltkreises halb um den Hals des Schafs, um ein Verschieben oder Abknicken zu verhindern.

4. Postoperatives Management und Monitoring

Bringen Sie das Schaf in einen Stoffwechselkäfig und halten Sie das Schaf nach Abschluss des Vorgangs entsprechend fest.
HINWEIS: Sichern Sie den Kopf und die Schultern des Schafes mit besonderem Augenmerk darauf, ein Verschieben oder Knicken der Kanüle zu verhindern. Reduzieren Sie allmählich die Anästhesietiefe. Gewährleisten Sie den persönlichen Schutz der Mitglieder des postoperativen Pflegeteams durch das Tragen von Schutzausrüstung (sterile Kleidung, Handschuhe, Masken und Mützen).
Um stabile Ergebnisse der Atmungs- und Blutgasanalyse zu gewährleisten, entfernen Sie den Endotrachealtubus.
In den ersten 24 Stunden nach der Operation ist Flurbiprofen (1-2 mg/kg) und Dexmedetomidin (0,2-0,3 μg/kg/h) intravenös zur Sedierung und Schmerzlinderung zu verabreichen.
HINWEIS: Nach den ersten 24 Stunden sollten Beruhigungsmittel und Analgetika in Betracht gezogen werden, wenn es bei Schafen aufgrund postoperativer Schmerzen zu Unruhe und Blutdruckschwankungen kommt.
Im Überwachungskäfig ist darauf zu achten, dass sich die Schafe in einem bestimmten Bereich frei bewegen und uneingeschränkten Zugang zu einer angemessenen Menge an Futter und Wasser haben.
Kontrollieren Sie kontinuierlich in Echtzeit die grundlegenden Vitalparameter (Herzfrequenz und arterieller Blutdruck) sowie die hydraulischen ECMO-Parameter (Pumpendurchfluss, Pumpendrehzahl, Druck vor der Pumpe, Druck nach der Pumpe und Druck nach dem Oxygenator).
HINWEIS: Legen Sie die Zielparameter für das ECMO-Management fest (Pumpendurchfluss: 2,0-2,5 l/min, Pumpendrehzahl: 3000-3500 U/min, Sauerstoffdurchfluss: 1,0-1,5 l/min mit einem FiO2 von 50%-80%). Passen Sie die oben genannten Parameter entsprechend den Blutgasergebnissen an.
Messen Sie alle 6 Stunden Blutgase und ACT und überwachen Sie täglich das Blutbild, die Blutchemie und die Gerinnungstests. Passen Sie die Antikoagulationsstrategie auf der Grundlage von Gerinnungsindikatoren an.
HINWEIS: Das angestrebte ACT-Ziel: 220-250 s.
Passen Sie die intravenösen Infusionen basierend auf dem Flüssigkeitshaushalt an, um den zentralvenösen Druck (CVP) zwischen 5-12 cm H₂O aufrechtzuerhalten. Verabreichen Sie täglich Cefuroxim-Natrium (1,5 g, i.v., b.i.d.) zur Infektionsprävention. Führen Sie täglich eine Inzisionsdesinfektion durch und überwachen Sie sie genau auf Anzeichen von Infektionen oder Blutungen.

5. Euthanasie

Entfernen Sie nach einer 7-tägigen Versuchsphase den ECMO-Schaltkreis.
Verabreichen Sie eine intravenöse Injektion von Kaliumchlorid (100 mg/kg) zur Euthanasie unter Sedierung mit Propofol (20 mg/kg).
HINWEIS: Nach der Euthanasie wurden die Hauptorgane (Herz, Niere, Lunge, Leber, Gehirn und Darm) entnommen und visuell auf das Vorhandensein von Infarkten, Blutungen oder offensichtlichen Schäden untersucht. Alle Organverletzungen wurden detailliert erfasst. Dann wurden die Organe in kleine Stücke geschnitten und in 4 % Formaldehyd fixiert, mit Paraffin eingebettet und in 4-μm-Abschnitte für die Hämatoxylin-Eosin (HE)-Färbung¹³ unterteilt. Führen Sie die histologische Untersuchung von HE-Schnitten unter einem Lichtmikroskop durch mindestens zwei Pathologen unabhängig voneinander durch.

Ergebnisse

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Insgesamt wurden während des gesamten Versuchs zehn Schafe bewertet, davon fünf Schafe in jeder Gruppe (Tabelle 1). Nach Beginn der ECMO erholten sich alle Schafe von der Narkose und blieben 7 Tage lang wach. In beiden Gruppen lag der ECMO-Durchfluss bei über 1,8 l/min. In der V-V ECMO-Gruppe schwankte der Durchfluss um 1,8 l/min, während er in der V-A ECMO-Gruppe zwischen 2,3 l/min und 1,8 l/min lag (Abbildung 1A). Die Vitalparameter jedes Schafes blieben stabil. Der Milchsäurespiegel im Blut lag zwischen 60 h und 180 h nach dem Aufwachen in beiden Gruppen unter 1 mmol/L (Abbildung 1B). Während der 7 Tage sollte der ACT-Spiegel bei etwa 220-250 s liegen, und der tatsächliche ACT schwankte um 250 s (Abbildung 1C), wobei die Heparindosis allmählich anstieg und am Ende der Experimente fast 60 IE/kg/min erreichte (Abbildung 1D).

Die Prothrombinzeit (PT) lag für beide Gruppen zwischen 15 s und 32 s (Abbildung 2A). Die aktivierte partielle Thromboplastinzeit (APTT) und die Thrombinzeit (TT) in der V-V ECMO-Gruppe waren zu bestimmten Zeitpunkten während des Experiments niedriger als in der V-A ECMO-Gruppe (statistisch signifikanter Unterschied für APTT) (Abbildung 2B,C). Das international normierte Verhältnis schwankte in jeder Gruppe um 1,5 (Abbildung 2D). Fibrinogen, Fibrinabbauprodukte, D-Dimere und Blutplättchen schwankten in ähnlicher Weise zwischen den beiden Gruppen und blieben im Normbereich (Abbildung 3).

Die Blutspiegel von Kreatinin und Blutharnstoffstickstoff blieben während des gesamten Experiments innerhalb normaler Grenzen, ohne dass es einen statistischen Unterschied zwischen den beiden Gruppen gab (Abbildung 4). Darüber hinaus wurde beobachtet, dass der Flüssigkeitshaushalt in beiden Gruppen minimale Schwankungen um 0 aufwies und die ZVP-Messungen beider Gruppen während der gesamten Studie im Normbereich blieben (Abbildung 5). Am Ende des Versuchs wiesen die Schafe beider Gruppen Infarktherde in den Nieren auf, obwohl die Laborergebnisse innerhalb des normalen und vernünftigen Bereichs schwankten (Abbildung 6 und Tabelle 1).

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Abbildung 1: Grundlegende Parameterüberwachung. (A) ECMO-Fluss. (B) Lac. (C) ACT. (D) Heparin-Dosis. Lac, Milchsäure; ACT, aktivierte Gerinnungszeit; V-V ECMO, veno-venöse extrakorporale Membranoxygenierung; V-A ECMO, veno-arterielle extrakorporale Membranoxygenierung. Werte: Mittelwert ± SEM. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

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Abbildung 2: Ergebnisse der Gerinnungsfunktion. (A) PT. (B) APTT. (C) TT. (D) INR. PT, Prothrombinzeit; APTT, aktivierte partielle Thromboplastinzeit; TT, Thrombinzeit; INR, international normalisiertes Verhältnis; V-V ECMO, veno-venöse extrakorporale Membranoxygenierung; V-A ECMO, veno-arterielle extrakorporale Membranoxygenierung. Ein ungepaarter t-Test wurde durchgeführt, um die beiden Gruppen zu jedem Zeitpunkt zu vergleichen. Werte: Mittelwert ± SEM; *P < 0,05; P > 0,05 wurde nicht angezeigt. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

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Abbildung 3: Fibrinogen, Fibrinabbauprodukte, D-Dimere und Thrombozytenzahl in beiden Gruppen. (A) FIB. (B) FDP. (c) D-Dimer. (D) PLT. FIB, Fibrinogen; FDP, Fibrinabbauprodukte; PLT, Thrombozytenzahl; V-V ECMO, veno-venöse extrakorporale Membranoxygenierung; V-A ECMO, veno-arterielle extrakorporale Membranoxygenierung. Ein ungepaarter t-Test wurde durchgeführt, um die beiden Gruppen zu jedem Zeitpunkt zu vergleichen. Werte: Mittelwert ± SEM; P > 0,05 wurde nicht angezeigt. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

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Abbildung 4: Überwachung der Nierenfunktion. (A) Kreatinin. (B) BRÖTCHEN. V-V ECMO, veno-venöse extrakorporale Membranoxygenierung; V-A ECMO, veno-arterielle extrakorporale Membranoxygenierung; BRÖTCHEN, Blutharnstoffstickstoff. Ein ungepaarter t-Test wurde durchgeführt, um die beiden Gruppen zu jedem Zeitpunkt zu vergleichen. Werte: Mittelwert ± SEM; P > 0,05 wurde nicht angezeigt. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

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Abbildung 5: Dynamische Änderungen des Flüssigkeitshaushalts und der CVP-Werte. (A) Tägliche Änderungen des Flüssigkeitshaushalts der V-V ECMO-Gruppe. (B) Tägliche Änderungen des Flüssigkeitshaushalts der V-A ECMO-Gruppe. (C) Überwachung von ZVP. Ein ungepaarter t-Test wurde durchgeführt, um den ZVP der beiden Gruppen zu jedem Zeitpunkt zu vergleichen. Werte: Mittelwert ± SEM; P > 0,05 wurde nicht angezeigt. ZVP, zentralvenöser Druck; V-V ECMO, veno-venöse extrakorporale Membranoxygenierung; V-A ECMO, veno-arterielle extrakorporale Membranoxygenierung; PSD, Tag nach der Operation. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

figure-results-6
Abbildung 6: Nierenanatomie und Hämatoxylin-Eosin-Färbung in beiden Gruppen. Maßstabsleisten: 400 μm; Einsätze: 100 μm. V-V ECMO, veno-venöse extrakorporale Membranoxygenierung; V-A ECMO, veno-arterielle extrakorporale Membranoxygenierung. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Anzahl der Schafe	Sex	Gewicht (kg)	Pathologische Befunde der Nieren*
VA1	Männlich	58	Nichts
VA2	Männlich	54	Nichts
VA3	Männlich	55	Fokaler kleiner Infarkt
VA4	Männlich	56	Fokaler kleiner Infarkt
VA5	Männlich	57	Fokaler kleiner Infarkt
VV1	Männlich	56	Nichts
VV2	Männlich	60	Nichts
VV3	Männlich	63	Nichts
VV4	Männlich	59	Nichts
VV5	Männlich	60	Fokaler kleiner Infarkt
*Die pathologische Diagnose der Nieren wurde von zwei unabhängigen Pathologen gestellt, um eine objektive Beurteilung zu erhalten.

Tabelle 1: Pathologische Ergebnisse der Nieren für die beiden Gruppen.

Diskussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Diese Studie skizziert das Verfahren zur Etablierung robuster, langfristiger Überlebensmodelle für V-V und V-A ECMO bei Schafen. Alle überlebenden Tiere zeigten stabile Vitalfunktionen, und es traten keine schweren Blutungen oder Gerinnungsereignisse auf. Der ECMO-Fluss und die Oxygenierungsleistung blieben stabil, es wurden keine größeren pathologischen Verletzungen beobachtet. Die Studie liefert detaillierte Informationen zum Antikoagulationsmanagement.

Das Antikoagulationsmanagement spielt eine entscheidende Rolle in der perioperativen Versorgung der ECMO. Ursprünglich wurde auf der Grundlage früherer Studien der Ziel-ACT auf 180-220 s 14,15,16,17 festgelegt. Während der Vorversuchsphase wurden jedoch Fibringablagerungen und Thrombosen im Oxygenator beobachtet (siehe Materialtabelle), was darauf hindeutet, dass bei den Schafen höhere Antikoagulationswerte erforderlich waren. Trotz des Fehlens signifikanter Blutungszeichen und relativ stabiler Thrombozytenzahlen wurde die Ziel-ACT auf 220-250 s angepasst. Diese Anpassung der Antikoagulationsziele unterstreicht die hämatologischen Unterschiede zwischen Schafen und Menschen. Nach dieser Anpassung wurden die Fibringlagerung und die Thrombusbildung im Oxygenator reduziert, was zu einer stabilen Leistung des Oxygenators führte.

Während des gesamten Versuchs wurde ein Trend in der Thrombozytenzahl der Schafe beobachtet, der durch eine anfängliche Abnahme gefolgt von einem Anstieg gekennzeichnet war. Bemerkenswert ist, dass sich die Thrombozytenzahl ohne Vollblut- oder Thrombozytentransfusionen erholte und am 7^. Tag den Ausgangswert überstieg. Der anfängliche Rückgang der Thrombozytenzahl bei gesunden Schafen, die einer kontinuierlichen Heparininfusion unterzogen wurden, kann auf eine Heparin-induzierte Thrombozytopenie zurückgeführt werden¹⁸. Der anschließende Anstieg kann durch kompensatorische Mechanismen innerhalb des Gerinnungs- und hämatopoetischen Systems von Schafen erklärt werden.

Darüber hinaus waren die APTT- und TT-Werte bei V-A ECMO im Vergleich zu V-V ECMO deutlich höher, wenn gesunden Schafen die gleichen Heparindosen verabreicht wurden. Diese Beobachtung deutet darauf hin, dass V-A ECMO nach einer Heparin-Antikoagulation besser auf Gerinnungsparameter anspricht. In einer früheren Kohortenstudie wurde festgestellt, dass Patienten, die V-A ECMO-Unterstützung erhielten, niedrigere Heparindosen benötigten als Patienten, die V-V ECMO-Unterstützung erhielten, um ähnliche APTT-Spiegel zu erreichen. Darüber hinaus wiesen V-A ECMO-Patienten einen erhöhten Verbrauch an Gerinnungsfaktoren^{auf 19}. Diese Ergebnisse zeigen zusammen, dass unterschiedliche Überlegungen beim Gerinnungsmanagement zwischen diesen beiden ECMO-Modalitäten erforderlich sind.

Während fast alle Labortestergebnisse innerhalb des normalen und vernünftigen Bereichs schwankten, wurden am Ende des Experiments Infarktherde in den Nieren beider Gruppen identifiziert. Dies unterstreicht, dass Perfusion und Gerinnung lebenswichtiger Organe nach wie vor die Schwerpunkte des ECMO-Managements sind, und unterstreicht, dass Labortests allein nicht zur Beurteilung des Organstatus herangezogen werden können.

Während der Behandlung dieses Modells stieg die Heparindosis allmählich an, was auf eine dynamische Antikoagulation für ein langfristiges ECMO-Management hinweist. Die für normale Schafe angewandte ECMO-Antikoagulationsstrategie ist jedoch möglicherweise nicht direkt auf die klinischen Szenarien kritisch kranker Patienten anwendbar. Die Komplexität der kritischen Erkrankung und ihre Entzündungsreaktion können die Blutstillung der Patienten weiter stören, insbesondere bei erworbener Hyperkoagulabilität und Hyperinflammation, wie sie bei COVID-19-Patienten beobachtet wurde ^7,20. Die Antikoagulationsstrategie für ECMO in verschiedenen klinischen Situationen bleibt eine entscheidende klinische Überlegung. Zukünftige detaillierte klinische Studien sind notwendig, um ECMO-Antikoagulationsstrategien für Patienten mit unterschiedlichem präoperativem Gerinnungsstatus zu Studienbeginn und Patienten in unterschiedlichen klinischen Situationen (V-V- und V-A-Modelle) zu untersuchen.

In dieser Studie blieben mehrere Einschränkungen bestehen. Erstens wurde eine Scheingruppe nicht einbezogen. Zweitens wurde zur Minimierung des Blutverbrauchs keine dynamische Überwachung der Entzündungsmarker durchgeführt. Darüber hinaus wurde in dieser Studie kein Krankheitstiermodell im Zusammenhang mit ECMO etabliert, und die in diesem Artikel beschriebene postoperative ECMO-Behandlung kann von der klinischen Praxis abweichen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sich das ECMO-Modell für langzeitwache Schafe mit Ziel-ACT-Werten zwischen 220-250 s für das Antikoagulationsmanagement als praktikabel und stabil erweist. Neben der engmaschigen Überwachung der Gerinnungsfunktion bleibt die Perfusionsfunktion vitaler Organe ein Schwerpunkt des ECMO-Managements. Weitere Experimente in der Zukunft sind notwendig, um geeignete Antikoagulationsmanagementstrategien in ECMO-Modellen von Krankheitstieren zu untersuchen.

Offenlegungen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Die Autoren haben nichts offenzulegen.

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
ACT-Analysator	Hemochron, USA	Jr Signature
Anästhesiegerät	Dräger, Deutschland	Primus
Arterieller Katheter	Edwards Lifescience, USA	18-Fr	Rückgabezugang in eine Arterie für VA-EMCO
Blutchemie-Analysator	IDEXX Laboratories, USA	Catalyst One
Blutgasanalysator	Abbott, USA	Abbott i-STAT1
Kreiselpumpe	Jiangsu STMed Technologies, China	STM CP-24 I
Kreiselpumpenantrieb und -konsole	Jiangsu STMed Technologies, China	OASSIST STM001
Gerinnungstestanalysator	Beijing Succeeder Technology, China	SF-8050
Vollständiges Blutbildanalysator	Siemens Healthcare, Deutschland	ADVIA 2120i
Zweikanal-Mikroinjektionspumpe	Zhejiang Smith Medical Instrument, China	WZS-50F6
Dual-Lumen-Katheter	MAQUET Avalon Elite, Deutschland	23-Fr	Bereitstellung von Rückführ- und Drainagezugängen in die rechte äußere Halsvene für VV-ECMO
Flurbiprofen	Beijing Tide Pharmaceutical Co., Ltd., China	5ml: 50mg
GraphPad Software	GraphPad Software, USA	GraphPad Prism v9.0	Statistische Analyse
Heparin	Shanghai Shangyao No.1 Biochemical Pharmaceutical Co., Ltd., China	2ml: 12500IU
Hochfrequenz-Elektrochirurgie	COVIDIEN, USA	Force F
Medizinischer Multiparameter-Monitor	Philips, Niederlande	MP60
Oxygenator-Kit	Medos, Deutschland	Hilite 7000LT
Oxygenator-Kit	Maquet, Deutschland	BE-PLS 2050
Propofol	Xi' an Libang Pharmaceutical Co. Ltd, China	20ml: 0,2 g
Einzellumen-Zentralvenenkatheter	TuoRen, China	18Fr	Einsatz in der linken Halsschlagader zur hämodynamischen Überwachung und Blutentnahme.
Kleinschwanz-Han-Schaf	Jinyutongfeng Commercial and Trade Co. Ltd, China	Gewicht: 50-65 kg, Alter: 12-24 Monate
Dreilumiger zentraler Venenkatheter	TuoRen, China	7Fr	In der linken Halsvene zur intravenösen Flüssigkeitsverabreichung, Medikamenteninjektion und Blutentnahme eingesetzt.
Ultraschallgerät	GE, USA	E9
Venenkatheter	Edwards Lifescience, USA	24-Fr	Bereitstellung des Drainagezugangs in eine Vene für VA-ECMO
Beatmungsgerät	Dräger, Deutschland	Savina