HEMÓLISE INDUZIDA PELA BOMBA: UMA COMPARAÇÃO DE DISPOSITIVOS DE ASSISTÊNCIA VENTRICULAR DE CURTO PRAZO.

A hemólise e os seus efeitos associados continuam dentre as complicações mais comuns que ocorrem em crianças submetidas ao suporte vital extracorpóreo (ECLS). A publicação de Julho de 2003 da organização de suporte vital extracorpóreo (ELSO) relata uma incidência de hemólise (indicada por um nível elevado de hemoglobina plasmática livre > 0,5g/dl) da ordem de 9,3% de todos os pacientes cardíacos colocados em suporte [1]. Muitos autores tem ressaltado o método de propulsão do sangue como um dos grandes responsáveis por esta hemólise [2-6]. McDonald e colaboradores mostraram que a troca da bomba isoladamente, em uma série de 48 pacientes em ECMO, permitiu reduzir os níveis de hemoglobina livre do plasma até os valores basais [7]. Este grupo usou a bomba Biomedicus (Biomedicus - Medtronic Biomedicus, Inc., Eden Prairie, MN, USA) BP 50 ( versão pediátrica - volume de 50 ml e dois cones internos) e a duração média do suporte com o cone original foi de 91,9 horas.

Anteriormente, nós descrevemos um estudo comparando a hemólise induzida pela bomba, entre a bomba centrífuga de movimento espiral compulsório e a bomba de roletes [8]. Esse trabalho inicial constitui um dos primeiros estudos que demonstram claramente as características aperfeiçoadas de manuseio do sangue das bombas centrífugas no espectro do suporte circulatório prolongado. Esse estudo inicial investigou a bomba Biomedicus que, desde então, tem sido amplamente usada clinicamente e no estudo das bombas centrífugas.

Nos anos seguintes surgiram numerosas variações do desenho das bombas centrífugas. Reul, recentemente, descreveu seis tipos diferentes de bombas centrifugas em uso clinico corrente [9]. Um novo desenho clinicamente disponível é a Rotaflow (Jostra Medizintechnik AG, Hirrligen, Germany). Esta bomba usa um propulsor encapsulado e tem um monobloco de baixa fricção imerso no sangue. Em teoria, esta bomba deveria apresentar propriedades de manuseio do sangue superiores, em termos de hemólise induzida pela bomba, sobre o desenho mais tradicional, com eixo-fixo encontrado na Biomedicus e em outras bombas centrífugas.

Com a finalidade de confirmar a escolha da bomba centrífuga para o nosso programa de ECLS, nós realizamos um teste de laboratório in vitro para avaliar a hemólise produzida por uma bomba de roletes (COBE Cardiovascular, Arvada, CO, USA), uma bomba centrífuga do tipo vortex (Biomedicus) e uma bomba centrífuga de propulsor encapsulado (Rotaflow).

MATERIAIS E MÉTODOS

O desenho experimental consistiu de três bombas: a Biomedicus BP-50 bomba centrifuga de vortex, a bomba centrifuga com impulsor encapsulado Rotaflow e uma bomba de roletes standard.

Foi construído um circuito in vitro para cada uma das três bombas que reproduzia fielmente o nosso circuito para os dispositivos de assistência ventricular usado com pacientes que requeriam até 2 L/min de suporte. Todos os circuitos tinham os tubos do mesmo comprimento, os mesmos conectores e os mesmos pontos de coleta de amostras. O circuito consistia de uma cabeça de bomba, tubos de PVC de ¼" portas de monitorização de pressão de entrada e de saída e uma bolsa de 1 litro de sangue com entradas para amostragem que funcionava como um reservatório do circuito. No caso da bomba de roletes, os cones foram substituídos por um segmento de tubo de silicone de ¼" (Plastron, City of Industry, CA, USA) (figura 1).

O prime dos circuitos consistiu de uma unidade de sangue total citratado do banco de sangue. A unidade foi pesada para determinar seu volume e então transferida para uma bolsa de sangue de 1 L. Utilizou-se Plasmalite 148 (Baxter Healthcare, NSW, Austrália) para completar o volume restante na bolsa até 950 ml e adicionou-se 500 mg de Flucloxacilim e 15 mmol de bicarbonato de sódio. Antes de adicionar o Plasmalite, o sangue foi oxigenado e então, a mistura foi levemente agitada com movimentos manuais. Após a mistura realizou-se a gasometria, para confirmar uma amostra o mais próximo da bioquímica normal que, postulou-se, otimizaria a vida das hemácias. Trezentos mililitros da mistura de sangue foram então utilizados para o prime de cada um dos três circuitos, enquanto o volume restante não exposto a nenhum dos circuitos foi usado como a amostra de controle. Todo o ar do circuito foi removido para minimizar a interface com o sangue.

As condições do estudo foram estabelecidas usando a Biomedicus como a bomba de referência. Estas condições consistiram de uma faixa de pressão na linha de entrada de -15 a -20 mlHg, uma pressão na linha de saída de 130 - 140 mmHg e um fluxo de 700 ml/min. Estes parâmetros foram usados após análise do banco de dados dos nossos pacientes com dispositivos de assistência ventricular, que mostraram que o fluxo médio usado em 53 pacientes que utilizaram a Biomedicus BP 50 para suporte foi de 720 ml/min e a média das pressões de saída foi de 135 mlHg. Uma pressão mais negativa do que a média da base de dados (-14 mmHg) foi escolhida, porque estudos anteriores mostraram mínima hemólise quando a pressão de entrada é mantida mais positiva do que -15 mmHg. Como o objetivo do nosso estudo foi observar a hemólise, o valor mais alto da nossa base de dados foi usado como a pressão de entrada negativa para este estudo. A pressão de entrada foi obtida pelo ajuste da altura do reservatório de sangue em relação à altura da cabeça de bomba. A pressão na linha de saída foi ajustada pela colocação de clamps de oclusão variável no tubo da saída. Tem sido observado que este método de produzir resistência na saída pode por si mesmo causar aumento da turbulência e maior hemólise mas, estes clamps foram escolhidos porque podem produzir uma pós-carga confiável e qualquer contribuição a hemólise seria consistente através dos três circuitos [10]. Quando as condições experimentais foram estabelecidas no circuito Biomedicus, o fluxo foi estabelecido nos circuitos da Rotaflow e da bomba de roletes com a mesma altura do reservatório e a mesma oclusão na linha de saída como para o circuito Biomedicus.

Os fluxos foram medidos por um transdutor Biomedicus inline para ambas as bombas centrífugas e diretamente da bomba de roletes previamente calibrada, usando um transdutor Biomedicus na linha. A oclusão do tubo para a bomba de roletes foi estabelecida usando o método descrito por Mora [11]. Para cada circuito as alterações de fluxo e pressão foram checadas e recalibradas em cada período da amostragem. Todos os experimentos foram conduzidos à temperatura ambiente.

As amostras de sangue foram coletadas dos três circuitos e da bolsa controle ao mesmo tempo, diariamente. Cada experimento foi realizado por um período de seis dias e repetido por cinco vezes. As amostras de sangue foram coletadas em tubos contendo 5 ml de ácido etileno-diamino-tetra-acético (EDTA) e o plasma foi obtido por centrifugação. O plasma foi congelado e então analisado para a hemoglobina plasmática livre (PHb) em um lote único, posteriormente. As análises gasométricas foram realizadas usando um analizador de gases sanguíneos Ciba Corning (Ciba Corning Diagnostics, Medfield, MA, USA) e a análise da hemoglobina plasmática foi realizada por um espectrofotômetro Beckman DU-70 (Beckman Coulter, Fullerton, CA, USA), de acordo com o método descrito por Burtis e Ashwood [12].

ANÁLISE ESTATISTICA

Uma análise univariada (ANOVA) em logarítimo natural para transformar os dados das medidas da hemoglobina plasmática livre foi realizada (Stat Quest 4.0, Stat Corporation, College Station, TX, USA). O teste de U de Mann-Whitney foi então utilizado para determinar em que dia uma diferença entre os dados não transformados das bombas Biomedicus e Rotaflow ocorreu. Um valor de probabilidade menor que 0,05 foi considerado significante.

RESULTADOS

Os resultados da média e do desvio padrão dos valores da PHb durante o período de cinco semanas da experiência foram comparados para os três grupos de bombas Tabela 1. Para a análise estatística, os valores da PHb da amostra de controle foram deduzidos dos resultados diários dos três grupos de bombas. A média geométrica dos valores da PHb foi então plotada contra o dia da amostra (figura 2).

Figura 2. Representa a média dos resultados da hemoglobina plasmática após subtração dos valores do controle.

Pode-se observar que há uma tendência da bomba de roletes tornar-se mais hemolítica do que ambas as bombas centrífugas, após apenas 24 horas de circulação, com os níveis se elevando continuamente no curso da experiência (p=0,015). Para a comparação entre as bombas Biomedicus e Rotaflow apenas, os cálculos ANOVA dos dados transformados mostraram uma diferença entre os dois grupos com p=0,038 (o teste U de Mann Whitney determinou esta diferença como significativa no sexto dia da experiência [p=0,016]). Três dos cinco períodos da experiência foram estendidos além dos seis dias da amostragem em que os dias subseqüentes mostraram uma diferença mais pronunciada entre a Biomedicus e a Rotaflow, com a PHb média de 0,82 e 0,27 g/dl, respectivamente.

DISCUSSÃO

Os nossos achados primeiramente suportam o nosso trabalho anterior e a nossa experiência clinica, bem como os achados de outros autores [3,5,8,10]. Em nosso estudo anterior, mostramos que a bomba do tipo vortex era superior à bomba de roletes em termos de hemólise produzida durante um período de cinco dias [8]. Os resultados deste estudo confirmam estes achados com as bombas Biomedicus e Rotaflow, demonstrando serem menos hemolíticas durante um período de seis dias. Na prática clinica, sabemos que as bombas centrífugas são dependentes do pré-carga e do pós-carga e que alterações no influxo da bomba podem produzir níveis aumentados de atrito e consequente hemólise [13]. Como previamente descrito, com um manuseio adequado do dispositivo de assistência ventricular ou do circuito de ECMO, incluindo a monitorização da entrada da bomba, estes efeitos deletérios podem ser minimizados [14].

A nossa abordagem clínica aos pacientes em suporte pela Biomedicus tem sido trocar eletivamente o cone da bomba, no circuito de assistência ventricular, após um período de cinco dias. Este protocolo tem sido adaptado durante alguns anos de experiência clinica e a observação de que os valores da PHb elevaram-se a níveis causadores de hemoglobinúria e lesão renal no quinto dia de suporte, bem como uma probabilidade aumentada de ocorrer falha mecânica. Esse período foi também consistente com os resultados de outros estudos [7]. Desde que nós temos usado a Rotaflow na prática clinica, temos encontrado níveis mais baixos de PHb e temos, deste modo alterado a nossa prática de substituir o cone da bomba de modo que não há troca eletiva de cones. As medidas da PHb são realizadas diariamente e um cuidadoso exame do circuito do paciente em busca de sinais visíveis de trombos é realizado. Valores seqüenciais de PHb superiores à 0,6 g/dl geralmente requerem alguma forma de substituição de componentes do circuito. Em 27 casos, desde Maio de 2000, que utilizaram a Rotaflow como o seu dispositivo de suporte, nós não tivemos que substituir nenhum cone devido a elevação isolada da PHb ou falha mecânica. Seis cones necessitaram substituição devido à formação de fibrina ou à presença de coágulos visíveis no circuito. Nós acreditamos que os resultados dessa experiência confirmam a nossa rotina prévia de trocar o cone eletivamente no quinto dia de suporte e também confirmam a decisão de mudar para a Rotaflow como o nosso dispositivo de escolha.

Os nossos resultados estão de acordo com outros estudos que comparam a bomba de roletes e várias bombas centrífugas; entretanto, este é o primeiro estudo que mostra resultados durante um período de circulação prolongado, que é, talvez, uma aproximação maior do que ocorre na prática clínica do ECLS mais do que da circulação extracorpórea de rotina [5]. A diferença nos resultados observados entre as bombas Biomedicus e Rotaflow pode ser devida a um número de fatores. Mender e colegas resumem vários dos mecanismos propostos para a diferença entre as duas bombas [2]. A Biomedicus pertence a uma classe de bombas centrífugas que tem um rotor magnético frontal. Esse mecanismo de acoplamento rotor necessita de um eixo rotor sólido e uma acoplagem resistente que parece ser a base de boa parte da hemólise induzida pela bomba. A natureza do eixo sólido e seu suporte leva a uma maior geração de calor e à formação de regiões de evacuação de sangue mais pobre [4-13]. Em conjunto, estes fatores potenciam a formação de coágulos e a hemólise. Em contraste, o desenho da Rotaflow utiliza uma suspensão radial magnética simples e bastante estável, que elimina a necessidade de uma grande placa rotora. Em lugar da placa um impulsor encapsulado repousa no topo de um suporte monopivotal. Este suporte é continuamente lavado pelo sangue o que diminui a excessiva geração de calor, zonas de estagnação do sangue e reduz as áreas de atrito elevado [2]. São estas propriedades que podem levar ao melhor manuseio do sangue e à indução de menores níveis de hemólise dependente da bomba, como ficou evidente nessa experiência.

Este estudo utilizou um modelo de dispositivo de assistência ventricular incorporando bombas sanguíneas comumente usadas. Nós mostramos que para o uso de curta duração, tal como na CEC normal, todas as três bombas produzem níveis aceitáveis de hemólise, mas quando a duração do suporte é prolongada, a Rotaflow é menos hemolítica e menos propensa a falhas. Assim, em nossa opinião a Rotaflow é um dispositivo melhor para o suporte prolongado.

AGRADECIMENTOS

Nós gostaríamos de agradecer ao serviço de hematologia da Cruz Vermelha Australiana-Victoria por sua assistência com o sangue usado nesta experiência.

REFERÊNCIAS