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Exakte Messung des Volumeneffektes von 6%iger Hydroxyethylstärke 130/0,4 (Voluven®) während präoperativer akuter normovolämer Hämodilution

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Zusammenfassung

Fragestellung

Welchen Einfluss hat die präoperative akute normovoläme Hämodilution (ANH) mit 6%igem HES 130/0,4 (Voluven®) auf das Blutvolumen?

Methodik

Bei 10 Patientinnen mit Zervixkarzinom wurde vor Wertheim-Meigs-Operation unter Verwendung von Voluven® eine ANH bis zu einem Hämatokrit von 21% bei einer geplanten Übersubstitution von 15% durchgeführt. Das Plasmavolumen (Farbstoffverdünnungsmethode mit Indozyaningrün, ICG) und der Hämatokrit wurden vor, 30 min und 60 min nach ANH bestimmt, das Erythrozytenvolumen (Markierung von Erythrozyten mit Fluoreszein) vor und 30 min nach ANH.

Ergebnisse

Durch einen Blutentzug von 1.431±388 ml und eine simultane Kolloidinfusion von 1.686±437 ml stieg das Blutvolumen während ANH im Mittel um 218±174 ml an (auf 105±4% des Ausgangswertes), der Volumeneffekt betrug 30 min nach ANH 98±12%. Auch 60 min nach Dilution lag das mittlere Blutvolumen mit 4.228±986 ml noch über dem Ausgangswert (102±5%). Der Hämatokrit fiel disproportional zum intravasal verbleibenden Volumen ab. Die Abschätzung des Volumeneffektes anhand der Hämatokritveränderungen führte zu falsch-hohen Ergebnissen (rund +30%).

Schlussfolgerung

Mit Hilfe der Double-label-Messung des Blutvolumens zeigte sich während ANH für 6%iges HES 130/0,4 (Voluven®) ein stabiler Volumeneffekt von rund 100%. Der Grund für die festgestellte überproportionale Abnahme des Hämatokrits könnte in einer Mobilisierung eines zuvor innerhalb der endothelialen Glycokalyx festgehaltenen Kompartiments des Plasmavolumens liegen.

Abstract

Background

What is the effect of preoperative acute normovolemic hemodilution (ANH) with 6% hydroxyethyl starch (HES) 130/0.4 (Voluven®) on blood volume?

Methods

In 10 patients undergoing radical hysterectomy, ANH was performed to a hematocrit of 21% using 6% HES 130/0.4 (Voluven®) whereby a replacement of blood with 115% of colloid was planned. Plasma volume (indocyanine green dilution technique) and hematocrit were determined before, 30 and 60 min after ANH. Red cell volume (labelling erythrocytes with fluorescein) was determined before and 30 min after ANH.

Results

After removal of 1,431±388 ml of blood and simultaneous replacement with 1,686±437 ml of colloid, blood volumes were 218±174 ml higher than before (at 105±4%). The volume effect was 98±12%, 30 min after ANH. Even 60 min after ANH, mean blood volumes were with 4,228±986 ml slightly higher than before ANH (102±5%). The hematocrit decreased disproportionally in relation to the residual intravascular volume. Consequently, estimating the volume effect from the changes in hematocrit led to an overestimation (about +30%).

Conclusion

Double label measurements of blood volume demonstrated that the volume effect of 6% HES 130/0.4 (Voluven®) is about 100% in the course of ANH. The reason for the disproportionally large decrease in hematocrits could be the mobilization of a fraction of the plasma volume which was retained within the endothelial glycocalyx.

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Authors and Affiliations

  1. Klinik für Anästhesiologie, Ludwig-Maximilians-Universität, Klinikum Großhadern, München

    M. Jacob,  M. Rehm, V. Orth, M. Lötsch, H. Brechtelsbauer, E. Weninger & U. Finsterer

  2. Klinik für Anästhesiologie, Ludwig-Maximilians-Universität München, Marchioninistr. 15, 81377, München

    M. Rehm

Authors
  1. M. Jacob
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  2. M. Rehm
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  3. V. Orth
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  4. M. Lötsch
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  5. H. Brechtelsbauer
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  6. E. Weninger
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  7. U. Finsterer
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Corresponding author

Correspondence to M. Rehm.

Appendix

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Berechnung des Volumeneffektes (in Prozent)

Das zugeführte Kolloid expandiert das PV und damit auch das gesamte BV. Der VE entspricht dem Verhältnis "Veränderung des Blutvolumens" (ΔBV) zu eingesetzter Menge Kolloid (K):

$$ {\rm{VE}}\left[ {\rm{\% }} \right]{\rm{ = }}\left\{ {{\rm{\Delta BV}}\left[ {{\rm{ml}}} \right]{\rm{/K}}\left[ {{\rm{ml}}} \right]} \right\}{\rm{ \times 100}} $$

Im Falle der isovolämischen Hämodilution ersetzt das Kolloid zusätzlich den Blutentzug (BE). Dieses ist bei der Berechnung von VE mit zu berücksichtigen und wird im Zähler zu der Änderung des Blutvolumens hinzuaddiert:

$$ {\rm{VE}}\left[ {\rm{\% }} \right]{\rm{ = }}\left\{ {\left( {{\rm{\Delta BV}}\left[ {{\rm{ml}}} \right]{\rm{ + BE}}\left[ {{\rm{ml}}} \right]} \right){\rm{/K}}\left[ {{\rm{ml}}} \right]} \right\}{\rm{ \times 100}} $$

Messung des Erythrozytenvolumens (in Milliliter)

Definitionen

FRCf: Anteil Fluoreszein-gelabelter Erythrozyten an allen Patientenerythrozyten.

RCi [Zahl/ml]: "red cells injected", die Zahl der injizierten Erythrozyten pro Milliliter.

Vi [ml]: Injektatvolumen.

RCp [Zahl/ ml]: "red cells of the patient", die Zahl der Erythrozyten im Patientenblut pro Milliliter.

HKTLV: "Large-vessel-Hämatokrit", Großgefäßhämatokrit, hier aus dem arteriellen Blut bestimmt.

Methodik und Berechnungen

Pro Messung inkubierten wir 20 ml Patientenblut mit 50 mg Fluoreszein (Fluoreszein-Narium®, Alcon, Freiburg). Nach mehreren Waschvorgängen wurde die Suspension markierter Erythrozyten über den zentralen Venenkatheter injiziert (Dauer: ca. 3 s). Jeweils 4, 6 und 8 min nach Injektion wurden Proben aus dem arteriellen Katheter entnommen und FRCf mit der Flowzytometrie bestimmt. Der gesuchte Wert entspricht dem Mittelwert von 3-mal 3 Messungen (jeweils 3 Messungen aus jeder der 3 entnommenen Proben). Bei jeder Messung wird die Anzahl der fluoreszierenden Erythrozyten aus insgesamt 50.000 Zellen mit dem Flowzytometer (FACScan, Becton Dickinson, Heidelberg) analysiert. Dieser Anteil gelabelter Erythrozyten an der Gesamtzahl der Erythrozyten innerhalb der Probe entspricht dem Verhältnis in der gesamten Patientenzirkulation, so dass folgende Gleichung aufgestellt werden kann:

$$ {\rm{F}}_{{\rm{RCF}}} {\rm{ = }}\left( {{\rm{V}}_{\rm{i}} {\rm{ \times RC}}_{\rm{i}} {\rm{ \times HKT}}_{{\rm{LV}}} } \right){\rm{/}}\left( {{\rm{RC}}_{\rm{P}} {\rm{ \times RCV}}} \right) $$

Aufgelöst nach RCV ergibt sich folgende Gleichung zur Berechnung des RCV:

$$ {\rm{RCV(ml) = }}{{\left( {{\rm{RC}}_{\rm{i}} *V_i *HKT_{LV} } \right)} \over {\left( {RC_p *F_{RCf} } \right)}} $$

RCi und RCp konnten mit Hilfe eines Zellcounters (Coulter Electronics, Miami, FL), HKTLV mit der Zentrifugation (12.000 UPM; 4 min) ohne Korrektur für Plasmatrapping ermittelt werden.

Messung des Plasmavolumens (in Milliliter)

Definitionen

CB0 [mol/l]: theoretische Konzentration des Farbstoffes ICG (Paesel, Frankfurt a.M., Germany) im Vollblut zum Zeitpunkt der Injektion.

CP0 [mol/l]: theoretische Konzentration des Farbstoffes ICG im Plasma zum Zeitpunkt der Injektion.

HKTLV: "Large-vessel-Hämatokrit", Großgefäßhämatokrit, hier aus dem arteriellen Blut bestimmt.

D [mol]: "dose", die applizierte Menge des Farbstoffes.

Methodik und Berechnungen

Kurz vor jeder Farbstoffinjektion führten wir zur exakten Bestimmung der ICG-Konzentration im Vollblut der Patientinnen eine Kalibrierung durch. Hierfür wurden 2-mal 10 ml Patientenblut mit bekannten ICG-Konzentrationen (1,25 μg/ml und 2,5 µg/ml Blut) verwendet. Die optische Dichte des Blutes bestimmten wir bei 800 nm und 900 nm mit einem Densitometer, das von einem der Autoren entwickelt wurde (H. Brechtelsbauer). Zur gleichen Zeit entnahmen wir Blutproben zur Bestimmung des HKTLV (durch Zentrifugation der Blutproben ohne Korrektur für Plasmatrapping; Variationskoeffizient <2%). Danach injizierten wir ICG in einer Dosierung von 0,25 mg/kg KG als Bolus über 5 s in den zentralen Venenkatheter (T0= Zeitpunkt der Injektion). Von der 2.–5. min wurde kontinuierlich mit Hilfe einer kalibrierten Pumpe Blut aus dem arteriellen Katheter entnommen und in einem geschlossenen System durch eine Küvette, die an das Densitometer angeschlossen war, geleitet. Die theoretische Extinktion zum Zeitpunkt der Injektion wurde durch monoexponentielle Rückwärtsextrapolation der Extinktionskurve (2.–5. min) zurück zum Zeitpunkt To ermittelt. Dieser Wert, mit der Kalibrierung in Beziehung gesetzt, ergibt CB0, die theoretische ICG-Konzentration im Vollblut zum Zeitpunkt T0. Es handelt sich hierbei also nicht um eine echte ICG-Konzentration, da die Erythrozyten nicht zum Verteilungsraum des Farbstoffes gehören. Daher ist eine Korrektur um den Anteil der in der Messkammer enthaltenen Erythrozyten erforderlich, um die Plasmakonzentration zum Zeitpunkt T0 zu erhalten:

$$ CP_0 = {{CB_0 } \over {\left( {1 - HKT_{LV} } \right)}} $$

Das gesuchte PV errechnet sich daraus wie folgt:

$$ PV = D/CP_0 $$

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Jacob, M., Rehm, M., Orth, V. et al. Exakte Messung des Volumeneffektes von 6%iger Hydroxyethylstärke 130/0,4 (Voluven®) während präoperativer akuter normovolämer Hämodilution. Anaesthesist 52, 896–904 (2003). https://doi.org/10.1007/s00101-003-0557-0

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