Im Jahr 2010 forderte die WHO ihre Mitgliedsstaaten auf, ein sogenanntes Patient Blood Management (PBM) einzuführen [1]. PBM ist ein interdisziplinäres Konzept, welches durch die Vermeidung von nicht indizierten Bluttransfusionen die Patientensicherheit erhöhen soll. Neben den Kosten für die Blutprodukte wird somit auch die kostbare Ressource Blut gespart. Dies ist wichtig im Hinblick auf eine wachsende Bevölkerung einerseits, aber auch in Anbetracht der Tatsache, dass durch den demografischen Wandel die Bevölkerung immer älter wird. Dies hat zur Folge, dass immer mehr Bedürftige weniger Spendern gegenüberstehen. Auch wenn die Sicherheit und Effektivität des PBM mittlerweile in mehreren Studien belegt wurde [2,3], ist Deutschland immer noch Spitzenreiter im Verbrauch von Erythrozyten-Konzentraten (EK) pro 1000 Einwohner [4]. Eine Möglichkeit, Fremdblutprodukte zu sparen, ist die maschinelle Autotransfusion (MAT). In den in 2017 veröffentlichten Guidelines der EACTS/EACTA für ein Patient Blood Management in der Herzchirurgie wird der Routineeinsatz der MAT empfohlen (Klasse IIa, Level B) [5]. Bei der MAT wird das Wundblut des Patienten während der Operation oder seltener auch postoperativ gesammelt. Dieses Blut darf nicht sofort wieder retransfundiert werden, da ansonsten die Gefahr der Gerinnungsaktivierung sowie die Einschwemmung von Zytokinen, Endotoxinen und anderen biologisch aktiven Substanzen in den Körper des Patienten besteht [6]. Daher wird das gesammelte Blut zuerst grob im Sammel-Reservoir vorgefiltert und anschließend aufbereitet. Bei diesem Vorgang werden die Erythrozyten konzentriert und unerwünschte Bestandteile aus dem Wundblut entfernt. Anschließend kann das autologe aufbereitete Blut dem Patienten wieder bedenkenlos retransfundiert werden. Die aufbereiteten Erythrozyten weisen eine hohe Qualität auf. Mit einer mittleren Lebensdauer von 20,5 Tagen ist ihre Lebensdauer mit normalen im Körper zirkulierenden Erythrozyten (22,7 Tage) vergleichbar [7]. Zusätzlich ist der Gehalt von 2,3-Diphosphoglycerat (2,3-DPG), welcher einen Marker für die Fähigkeit der Sauerstoffabgabe im Gewebe darstellt, sowie die osmotische Fragilität von MAT-EK mit zirkulierendem Blut vergleichbar [8]. Im Vergleich mit allogenen, gelagerten EKs enthält das MAT-EK eine größere Menge an 2,3-DPG und weist eine höhere osmotische Fragilität auf. Weiterhin ist der pH-Wert höher und die Kaliumkonzentration niedriger. Diese Faktoren legen nahe, dass sowohl die Qualität als auch die Lebensdauer und die Sauerstofftransportkapazität von MAT-EK qualitativ besser als ein allogenes EK ist [8–10].
EINLEITUNG
Seit dem Jahr 2017 werden durch die Bundesärztekammer im Einvernehmen mit dem Paul-Ehrlich-Institut durch die „Richtlinie zur Gewinnung von Blut und Blutbestandteilen und zur Anwendung von Blutprodukten“ verschiedene qualitätssichernde Maßnahmen bei der Durchführung der MAT gefordert. So müssen bei mindestens 5 % aller Einsätze, mindestens jedoch einmal pro Monat und Gerät der Hämatokrit (Sollwert > 50 %) am aufbereiteten Präparat und die Eliminationsrate von Gesamteiweiß oder Albumin (Sollwert > 90 % des Ausgangswertes) bestimmt werden. Zusätzlich ist bei jeder MAT-Anwendung ein Protokoll zu führen. Auf dem Protokoll werden der für die Durchführung verantwortliche Arzt, Beginn und Ende der Transfusion, der Typ und die Nummer des eingesetzten MAT-Geräts, die Chargennummer des Aufbereitungs- und Transfusionssystems, das Volumen des Sammelblutes sowie Volumen und Hämatokrit des gewaschenen Blutes dokumentiert [11]. Die vorliegende Studie basiert auf diesen vorgeschriebenen Daten der Qualitätskontrollen für maschinell aufbereitetes Wundblut.
GRUNDLAGEN DER MASCHINELLEN AUTOTRANSFUSION
Ein MAT-System besteht neben dem MAT-Gerät aus den nachfolgenden Einwegkomponenten: Für den Sammelvorgang des Wundblutes wird ein Reservoir mit integriertem Tiefenfilter sowie einer sterilen Saugerlinie verwendet. Für den Aufbereitungsvorgang wird ein Aufbereitungssystem mit Retransfusionsbeutel benötigt. Zum Einsatz kommt die MAT überwiegend bei Operationen, bei denen größere Blutverluste zu erwarten sind. Die Indikationen sowie die Kontraindikationen der MAT können Tabelle 1 entnommen werden.
SAMMELN DES WUNDBLUTES
Um Wundblut aus dem Operationsgebiet abzusaugen, wird ein Vakuum an das Reservoir angeschlossen. Um eine Hämolyse während der Absaugung des Wundblutes zu vermeiden, wird von Seiten der Hersteller der MAT-Geräte eine Begrenzung des Unterdrucks auf –200 bis –300 mbar empfohlen. Es konnte jedoch in mehreren Studien gezeigt werden, dass die Hämolyserate weit weniger vom eingestellten Sog als von einer Luftbeimischung während der Aspiration von Wundblut abhängt [12–14]. Somit scheint eine Begrenzung des Sogs wenig hilfreich, da dies die Arbeit des Chirurgen, welcher ein freies Sichtfeld benötigt, behindern kann. Um eine erhöhte Hämolyse zu vermeiden, sollte vielmehr die Luftbeimischung während der Aspiration, welche sich durch ein schlürfendes Geräusch kennzeichnet, nach Möglichkeit vermieden werden [15]. Um die Koagulation des gesammelten Blutes sowie eine Verstopfung der Sauglinie zu unterbinden, wird eine 1000 ml Spüllösung mit 25.000 IE Heparin versetzt. Bei Kontraindikationen gegen den Einsatz von Heparin können auch andere Antikoagulantien wie z. B. Zitrat oder Argatroban Anwendung finden [16]. Der Infusionsbeutel wird anschließend an die Saugleitung angeschlossen, über einen gewöhnlichen Durchflussregler kann die erforderliche Menge Spüllösung reguliert werden. Die erforderliche Menge des Wundblutes zur Aufbereitung hängt einerseits von dem verwendeten MAT-System sowie dem Hämatokritwert des gesammelten Wundblutes ab.
AUFBEREITUNGSVORGANG UND UNTERSCHIEDE DER MAT-AUFBEREITUNGSSYSTEME
Der Aufbereitungsvorgang – auch Waschvorgang genannt – unterscheidet sich je nach verwendetem Gerät leicht. Über eine Rollerpumpe wird zuerst das gesammelte Wundblut aus dem Reservoir und dann in das entsprechende Aufbereitungssystem gepumpt.
MAT-SYSTEM MIT LATHAM-GLOCKE
Bei der Latham-Glocke, wie sie z. B. im Cell Saver 5+ (CS 5+, Haemonetics, Braintree, USA) zum Einsatz kommt, handelt es sich um ein diskontinuierliches System. Das heißt, dass der Füllvorgang der Glocke, der Aufbereitungsvorgang und der anschließende Entleerungszyklus der Reihe nach stattfinden. Für die Aufbereitung stehen beim CS 5+ verschiedene Waschglocken (70 ml, 125 ml und 225 ml) zur Verfügung. Während des Füllvorgangs werden die schwereren Erythrozyten in der mit 5650 U/min rotierenden Glocke zur äußeren Glockenwand zentrifugiert. Unerwünschte Bestandteile, die ein geringeres Gewicht aufweisen, wie z. B. Plasma oder freies Hämoglobin (fHb) wandern aufwärts und werden in einen Abfallbeutel geleitet. Sobald die Glocke vollständig mit Erythrozyten gefüllt ist, wird dies durch einen optischen Sensor erkannt und der Waschvorgang gestartet. Dabei wird über die Rollerpumpe eine definierte Menge an Waschlösung (i. d. R. 0,9 % Natriumchlorid-Lösung, NaCl) in die Glocke gepumpt und es werden weitere unerwünschte Bestandteile entfernt.
Bei einem kontinuierlichen MAT-Gerät wie z. B. dem CATSmart (Fresenius Kabi, Bad Homburg, Deutschland) lassen sich während des Sammelns von Wundblut schon kleinste Blutmengen (ab 30 ml Blut) aufbereiten. Somit können diese Geräte, ohne dass verschiedene Einwegkomponenten vorgehalten werden müssen, bei allen Altersgruppen eingesetzt werden. Die Waschkammer des CATSmart rotiert mit etwa 2100 U/min, was einer Kraft von etwa 490 G entspricht [17]. In der Waschkammer befindet sich ein spiralförmiger Kanal, in welchem sich der Blut-, der Konzentrat-, der Waschlösungs- und der Abfallanschluss befinden. Über den Blutanschluss, welcher sich am innersten Punkt der Spirale befindet, wird das Wundblut in den Kanal gepumpt. Wie bei der Latham-Glocke werden die Erythrozyten durch die Zentrifugalkraft in einer dünnen Schicht am äußeren Kanalrand angesammelt. Die leichten Bestandteile werden abgetrennt und fließen innen im Kanal zum Abfallbeutel. Bei diesem System ist die Auswaschrate von Fetten mit über 99 % besonders effektiv [6,18]. An der Außenseite des Kanals findet der Waschprozess statt. Dabei werden die konzentrierten Erythrozyten von unten mit Waschlösung durchströmt und resuspendiert. Im letzten Schritt, der sogenannten 2. Separationsstufe, wird die verbrauchte Waschlösung zur Hämatokritkonzentration entfernt und anschließend das aufbereitete Blut in den Retransfusionsbeutel gepumpt [17].
ANMERKUNGEN ZUR VERWENDUNG VON KOCHSALZLÖSUNG ZUR MAT-BEHANDLUNG
Mittlerweile ist bekannt, dass die Verwendung von 0,9 % NaCl-Lösung in der Infusionstherapie mit einer höheren Inzidenz an Nierenversagen einhergeht [19]. Daher werden heutzutage als Infusionen und Waschlösungen Vollelektrolytlösungen empfohlen. Im Tierversuch konnte die Überlegenheit von balancierter Waschlösung gegenüber NaCl-Waschlösung gezeigt werden [20,21]. Dass weiterhin, trotz der bekannten Risiken einer Niereninsuffizienz durch den unphysiologisch hohen Chlorid-Gehalt von 0,9 % NaCl-Lösung, diese als Waschlösung eingesetzt wird, begründet sich vermutlich durch den geringen Preis dieser Lösung. Im Hinblick auf die Patientensicherheit sollte diese Praxis kritisch hinterfragt werden.
MATERIAL UND METHODEN
Im Rahmen einer Probestellung eines CATSmart wurden die Ergebnisse der Qualitätssicherung mit dem Standardgerät des Robert-Bosch-Krankenhauses, dem CS 5+, verglichen. Von beiden Geräten wurden die Daten von jeweils 16 Qualitätskontrollen in die Studie eingeschlossen. Die Ethik-Kommission der Medizinischen Fakultät der Eberhard-Karls-Universität und des Universitätsklinikums Tübingen erteilte für die retrospektive Datenauswertung der Qualitätskontrollen eine zustimmende Bewertung (Projekt-Nummer 1004/2020A).
Für die Qualitätskontrollen wurden jeweils EDTA-Blut und für die Eiweißbestimmung eine Lithium-Heparin-Monovette aus dem Wundblut sowie aus dem gewaschenen MAT-EK abgenommen. Mittels des Blutbildes erfolgte die Bestimmung der Leukozyten- und Thrombozytenanzahl, Hämatokrit- und freier Hämoglobinwert (fHb). Die Analyse der Werte erfolgte im Zentrallabor des Robert-Bosch-Krankenhauses. Während des Aufbereitungsvorgangs wurden jeweils folgende, durch die Geräte angezeigten Volumina, dokumentiert:
- Gesamtvolumen Wundblut
- Gesamtvolumen MAT-EK
- Gesamtvolumen Waschlösung
- Volumen des Wundblutes bei Blutabnahme
- Volumen des MAT- EK bei Blutabnahme.
Da durch den CS 5+ falsch hohe Werte (Median 297 ml MAT-EK nach erster Glocke) an aufbereitetem Wundblut angezeigt wurden, erfolgte die Dokumentation des MAT-EK-Volumens in diesem Fall durch die maximale Glockenfüllmenge von 225 ml und die Anzahl der Aufbereitungsvorgänge.
Der CATSmart verfügt über einen Sensor, welcher den Hämatokritwert des Wundblutes und den des MAT-EKs bestimmt. Der durch den CATSmart ermittelte Hämatokritwert des MAT-EKs wurde im Einsatzprotokoll dokumentiert. Für die Aufbereitungsvorgänge des CS 5+ wurde das Automatikprogramm verwendet. Der CATSmart wurde im Programm Smart Wash betrieben.
STATISTIK
Für die Berechnung der Auswaschraten muss zwischen im Plasma gelösten Komponenten und festen Blutbestandteilen unterschieden werden. Mit Formel 1 werden die Auswaschraten von plasmalöslichen Komponenten wie Eiweiß und fHb errechnet. Die Menge entspricht dabei jeweils dem Gehalt an Eiweiß oder fHb im MAT-EK respektive im Wundblut. Für das Volumen des MAT-EK und des Wundblutes müssen dabei die Werte eingesetzt werden, welche bei der Blutabnahme dokumentiert wurden. Die Auswaschrate der Leukozyten und Thrombozyten lässt sich anhand Formel 2 bestimmen:
Die weitere statistische Auswertung wurde mit RStudio 1.2.5001 (RStudio Inc, Boston, MA, USA) durchgeführt. Alle Variablen werden mit Median- und Minimal- und Maximalwert dargestellt. Für den nichtparametrischen Vergleich zweier unverbundener Stichproben kam der Mann-Whitney-U-Test zur Anwendung. Ein p-Wert von <0,05 wurde dabei als signifikant interpretiert.
ERGEBNISSE
Bei der Menge des gesammelten Wundblutes ergab sich kein Unterschied zwischen beiden MAT-Geräten. Auch das Gesamtvolumen des aufbereiteten MAT-EK unterschied sich nicht signifikant. Der Verbrauch an Waschlösung war in der CS 5+-Gruppe signifikant geringer (2990 ml vs. 4950 ml; p < 0,05). Die Messung des Hämatokrits des MAT-EK durch den Sensor des CATSmarts ergab im Median 75 %. Dies entspricht einer durchschnittlichen Differenz im Vergleich zum Laborwert von 5,1 % im Median. Eine vollständige Übersicht über die erhobenen Daten kann Tabelle 2 entnommen werden.
MAT-EKs von CS 5+ und CATSmart
Hämoglobin von CS 5+ und CATSmart
von CS 5+ und CATSmart
Während der Hämatokrit des Wundblutes keine signifikanten Unterschiede zwischen den Geräten aufwies, war der Hämatokrit im gewaschenen MAT-EK des CATSmart signifikant erhöht (69,9 % vs. 51,5 %; p < 0,0001, Abb. 1). Im aufbereiteten MAT-EK des CS 5+ wurden signifikant geringere Mengen an fHb (276 mg/dl vs. 337 mg/dl; p < 0,05) und Eiweiß (0,4 g/ dl vs. 0,8 g/dl; p = 0,001) gegenüber dem CATSmart gemessen.
Bei den Auswaschraten zeigte der CATSmart gegenüber dem CS 5+ höhere Werte. Die Auswaschrate des fHb betrug in der Gruppe des CS 5+ 92,5 %, vs. 96,1 % in der CATSmart-Gruppe (p < 0,001, Abb. 2). Auch bezogen auf die Leukozyten-Auswaschung zeigte der CATSmart signifikant höhere Eliminationsraten (70,9 % vs. 43,7 %; p < 0,05, Abb. 3). Bei den Auswaschraten von Eiweiß und Thrombozyten konnten hingegen keine signifikanten Unterschiede zwischen beiden MAT-Systemen festgestellt werden.
In der vorliegenden Studie konnte gezeigt werden, dass die untersuchten MAT-Geräte die Anforderungen erfüllten, welche von der Bundesärztekammer in der Richtlinie „Hämotherapie“ an aufbereitetes MAT-Blut gestellt werden [11]. Allerdings erreichte der CS 5+ den geforderten Hämatokritwert (> 50 %) nur im Median, in 7 Fällen lag der Hämatokrit des produzierten MAT-EK leicht darunter. Die gemessenen Laborparameter im MAT-EK entsprechen weiterhin den Ergebnissen einer Studie von Biedler et al. zur Erythrozytenqualität nach maschineller Autotransfusion [22]. Ob die höheren Auswaschraten des CATSmart auch klinisch relevant sind, ist ungewiss. Beide Geräte erreichten eine Auswaschrate der Thrombozyten von über 90 %. Werden intraoperativ größere Mengen an Wundblut aufbereitet und wieder transfundiert, muss daher auch immer an den damit einhergehenden Verlust von Gerinnungsfaktoren („salvaged-cell syndrome“) gedacht werden [6]. Die Menge an aufbereitetem Eigenblut, welche den Patienten im Untersuchungszeitraum mit jedem Einsatz der MAT retransfundiert werden konnte, entspricht durchschnittlich einer Menge von etwa ein bis zwei Einheiten Fremdblut. Ein positiver Einfluss der MAT auf eine Reduktion des Fremdblutverbrauchs wäre somit durchaus denkbar.
Ein positiver Einfluss der MAT zur Vermeidung von Fremdblutkonserven konnte in mehreren herzchirurgischen Studien nachgewiesen werden [23–25]. Die Anwendung der MAT sollte daher als fester Bestandteil eines gelebten PBM bei herzchirurgischen Operationen gesehen werden.
Dass die Funktionsweise des kontinuierlichen Systems zu einem höheren Hämatokritwert des MAT-EK gegenüber glockenbasierten Systemen führt, zeigten auch die Arbeiten anderer Autoren [6,26,27]. Neuere Generationen der diskontinuierlichen Systeme, wie z. B. der Cell Saver Elite von Haemonetics oder das Xtra Autotransfusion System der Firma LivaNova (London, Großbritannien), sind jedoch auch in der Lage höhere Hämatokritwerte im MAT-EK zu erreichen (ca. 60 %) als der CS 5+ der vorliegenden Arbeit [18,28].
Der Hämatokrit-Sensor des CATSmart hatte im Median eine Abweichung von 5,1 % im Vergleich zur Laborbestimmung. Dies stellt eine übliche Range für Sensoren dar. Die Dokumentation kann mit dem CATSmart vereinfacht werden, da alle gesetzlich vorgeschriebenen Parameter der Qualitätssicherung erfasst werden und zur Auswertung digital sowie als Ausdruck über den integrierten Drucker zur Verfügung stehen.
AUFBEREITUNGSVORGANG
Als Nachteil des CATSmart kann der deutlich höhere Verbrauch an Waschlösung gegenüber dem CS 5+ gesehen werden. Dieser kann jedoch mit dem Aufbereitungsprogramm Flex Wash gesenkt werden, bei dem der CATSmart bei der Aufbereitung mit einem geringeren Waschfaktor betrieben wird. Dabei waren in der Praxis keine Qualitätsverluste zu erkennen. Ein weiterer Vorteil dieses Programms ist ein leicht gesteigerter Konzentratfluss im Vergleich mit dem untersuchten Smart Wash-Programm (35 ml/min vs. 28 ml/min). Wird der Konzentratfluss des CS 5+ mit den Herstellerangaben bezüglich der Fördermengen der Rollerpumpe im Automatikprogramm (Füllvorgang 600 ml/min, Waschvorgang 500 ml/min, Rückgabe 250 ml/min) und den erhobenen Daten dieser Arbeit berechnet, ergibt sich ein Fluss von ca. 45 ml/min. Damit ist der CS 5+ in dieser theoretischen Berechnung dem CATSmart überlegen. Es muss jedoch berücksichtigt werden, dass der CS 5+ den Zeitvorteil nur ausspielen kann, wenn der Aufbereitungsvorgang erst gegen Ende der Operation gestartet wird und dann größere Mengen an Wundblut schnell aufbereitet werden sollen. Wird der Aufbereitungsvorgang bereits während der Operation gestartet, fällt der Zeitvorteil des CS 5+ geringer aus, da bei Verwendung des CATSmart auch kleinere Mengen Blut verarbeitet werden können, wohingegen beim CS 5+ eine volle Glocke abgewartet werden muss. Im Falle einer massiven Blutung, bei der schnell große Mengen an Blut aufbereitet werden müssen, ist laut Herstellerangabe der CATSmart dem CS 5+ überlegen. Während der CATSmart im Notfallmodus ein theoretisches MAT-EK-Volumen von 100 ml pro Minute produzieren kann, schafft der CS 5+ nur 75 ml pro Minute.
Die Studie ist mit einem retrospektiven Design durchgeführt worden. Weiterhin können, durch den Verzicht auf eine exakte Bestimmung der Volumina von Wundblut und MAT-EK, Abweichungen in den Berechnungen nicht ausgeschlossen werden.
SCHLUSSFOLGERUNG
In diesem retrospektiven Vergleich konnte gezeigt werden, dass beide Geräte die Qualitätsanforderungen, welche an gewaschene autologe Erythrozytenkonzentrate gestellt werden, erfüllen. Die Entscheidung für ein kontinuierliches oder glockenbasiertes MAT-System ist eine subjektive Entscheidung. Aus Sicht der Autoren liegt ein Vorteil des CATSmart in der elektronischen Qualitätssicherung, welche die Arbeit des Anwenders erleichtert. Da mit dem CATSmart das gesammelte Wundblut schon bei kleinen Mengen kontinuierlich aufbereitet werden kann, könnte eventuell auch die Empfehlung aus den EACTS Guidelines 2019, intraoperatives Saugerblut maschinell aufzubereiten, leichter umsetzbar sein [29]. Dass der CATSmart sowohl bei erwachsenen als auch pädiatrischen Patienten zum Einsatz kommen kann, ohne unterschiedliches Einwegmaterial vorhalten zu müssen, ist ein weiterer Vorteil dieses Systems. Als Nachteil könnten der etwas größere Platzbedarf gegenüber dem CS 5+ und die Lautstärke während des Aufbereitungsvorgangs gesehen werden.
INTERESSENKONFLIKTE
Die Autoren geben an, keine persönlichen Interessenkonflikte zu haben. Die Probestellung des CATSmart erfolgte als kostenlose Leihgabe, die Einwegmaterialien wurden regulär über den Einkauf des Robert-Bosch-Krankenhauses bezogen.
