In-vitro-Bewertung hämolytischer Effekte beim Einsatz von Infusionspumpen mit Fingerperistaltik zur Blutförderung

Zusammenfassung

Einleitung: Die korpuskularen Blutbestandteile werden bei jeder Zwangsförderung unphysiologischen mechanischen Belastungen ausgesetzt, so daß hämolytische oder subhämolytische Schäden nicht auszuschließen sind. Hauptursache dafür sind Wechselwirkungen zwischen den Zellen und artifiziellen Materialien sowie die Scherbelastung. Da einerseits bisher keine umfassende Theorie zur mechanischen Schädigung existiert und andererseits eine große biologische Variabilität von vielen Autoren bestätigt wird, sind entsprechende experimentelle in-vitro-Bewertungen notwendig. Methodik: In der vorliegenden Studie wurde die mechanische Belastung für mit Infusionspumpen (Typ INCA, Fresenius AG) zwangsgeförderten Eryhtrozytenkonzentraten in Abhängigkeit von gerätetechnischen als auch spender- bzw. lagerungsbedingten Faktoren untersucht. Vor und nach der Beanspruchung wurde die Erythrozytenzahl, der MCV, MCHC; Hämatokrit, das Gesamthämoglobin und das extrazelluläre Hämoglobin gemessen. Ergebnisse: Für Konserven mit einer Lagerungsdauer von 1 -3 Tagen und einer Förderrate von 1000 ml/h wurden 0,06 % bzw. für 34-36 Tage gelagertes Blut 0,3 % der Gesamterythrozyten zerstört. Es konnte weiter gezeigt werden, daß bereits eine schwerkraftinduzierte kontinuierliche Durchströmung des Intra-Air- und Schlauchsystems ohne Pumpenförderung zu einer geringen, jedoch signifikanten Erhöhung des extrazellulären Hämoglobins führt. Andererseits bewirkt die Erhöhung der Förderrate auf 2000 ml/h bzw. die 10malige Förderung derselben Blutprobe mit 1000 ml/h nur eine Hämolysesteigerung von 27 % bzw. 520 %. Schlußfolgerung: Es wird geschlußfolgert, daß infolge des komplexen Hämolyseprozesses generell eine Übertragung von Ergebnissen auf veränderte Belastungsbedingungen nur mit großer Vorsicht möglich ist. Infusionspumpen vom Typ INCA belasten rote Blutzellen nur geringfügig, und unter diesem Aspekt bestehen gegen den Einsatz dieser Pumpen zur kontrollierten Bluttransfusion keine Bedenken.

Summary

Introduction: Blood cells pumped by technical systems are exposed to non-physiological mechanical stress. Haemolysis or subhaemolytic damage may occur. Interaction between cells and the artificial material as well as the shear stress are the main reasons for this traumatisation. Up to now in vitro evaluation is the method of choice as no profound theory of mechanical cell damage has existed yet and, furthermore, haemolytic effects exhibit al large biological variability. Methods: This study deals with the mechanically induced haemolysis due to blood pumping by infusion pumps (type INCA; Fresenius AC) in dependence on device related as well as blood preserve related (donor, storage time) factors. RBC count, MCV, MCHC, hematocrit, total and extracellular haemoglobin were obtained before and after pumping the blood sample. Results: At a pump rate of 1000 ml/h, 0.06 % of RBC (storage duration of 1 -3 days) and 0.3 % (storage duration of 34-36 days) were destroyed, respectively. Furthermore, it was shown that only gravity induced perfusion of the Intra-Air-system and the tubing system without any pumping lead to a minor, but significant elevation of extracellular haemoglobin concentration. In contrast, a volume flow rate of 2000 ml/h or the 10 times repeated pump process (1000 ml/h) increases haemolysis by only 27 % or 520 % respectively. Conclusion: It was concluded that any extrapolation from given experimental conditions to other ones must be performed with great caution due to the complex nature of the haemolysis process. Infusion pumps of the INCA-type stress RBC only slightly and may therefore be used for controlled blood transfusion.

Schlüsselwörter:

Infusionspumpen - Bluttransfusion - Hämolytische Effekte - Erythrozyten

Key words:

Infusion pumps - Blood transfusion - Haemolytic damage - Erythrocytes