Revista Latinoamericana de Tecnología Extracorpórea

This study evaluates the effect of balanced ultrafiltration, modified ultrafiltration, and balanced ultrafiltration with modified ultrafiltration on inflammatory mediators in children's open-heart surgery. Eighty children with congenital heart diseases were randomly divided into four groups: control group (C group); balanced ultrafiltration group (BUF group); modified ultrafiltration group (MUF group); and balanced ultrafiltration with modified ultrafiltration group (B+F group). Clinical data of these groups were similar. Tumor necrosis factor (TNF), interleukin-8 (IL-8), and E-selectin were measured at the beginning of cardiopulmonary bypass (CPB), 30 minutes later, at the cessation of CPB, at the cessation of MUF (MUF group and B+M group), and 2 hours postoperatively. During CPB, the concentrations of TNF, IL-8, and E-selectin increased significantly in C and MUF groups and did not change significantly in BUF and B+M groups. In the period of MUF, TNF and IL-8 increased; whereas, E-selectin did not change. The study shows that ultrafiltration can filter out the inflammatory mediators, but only BUF can decrease the concentration of them. Moreover, MUF only can concentrate blood. Combining both techniques has both effects, but the effect of BUF was offset by MUF.

Este estudio evalúa el efecto de la ultrafiltración balanceada, ultrafiltración modificada y la ultrafiltración balanceada con ultrafiltración modificada sobre los mediadores inflamatorios en cirugía cardíaca abierta en niños. Ochenta niños con enfermedades congénitas fueron divididos al azar en 4 grupos: grupo control (grupo C); grupo de ultrafiltración balanceada (grupo de UFB); grupo de ultrafiltración modificada (grupo de UFM) y grupo de ultrafiltración balanceada con ultrafiltración modificada (grupo B+M). Los datos clínicos de estos grupos fueron similares. El factor de necrosis tumoral (FNT), la interleukina 8 (IL-8) y la E-selectina, se midieron al comienzo de la derivación cardiopulmonar (DCP), después de 30 minutos, al terminar la DCP, al terminar la UFM ( grupo UFM y grupo B+M ), y a las 2 horas de finalizada la intervención. Durante la DCP las concentraciones de FNT, IL-8 y la E-selectina aumentaron significativamente en los grupos C y UFM pero no hubo cambios significativos en los grupos UFB y B+M. En el período de la UFM, el FNT y la IL-8 aumentaron; mientras que la E-selectina no cambió. El estudio muestra que la ultrafiltración puede eliminar por filtración los mediadores inflamatorios, pero solamente la UFB puede disminuir las concentraciones de ellos. Aun mas, la UFM solamente puede concentrar la sangre. Combinando ambas técnicas se tienen los dos efectos, pero el efecto de la UFB fue desplazado por la UFM.

La derivación cardiopulmonar ha sido implicada como la principal causa de edema y reacción inflamatoria, la cual conduce a morbilidad y mortalidad después de cirugía cardíaca abierta. Ha sido sugerido que el uso de ultrafiltración puede eliminar por filtración el exceso de agua y los mediadores inflamatorios de bajo peso molecular [1,2].

Se han documentado varios métodos diferentes de ultrafiltración [3,4]. La ultrafiltración Balanceada (UFB) se ha usado para ultrafiltrar pacientes durante todo el tiempo de la DCP completa. En nuestro estudio previo encontramos que las concentraciones de algunos mediadores inflamatorios; por ejemplo, el factor de necrosis tumoral (FNT), no disminuyó durante la ultrafiltración modificada (UFM) [5]. El objetivo de este estudio fue evaluar el efecto de la UFB, la ultrafiltración modificada (UFM), y la UFB con UFM (B+M) sobre los mediadores inflamatorios en cirugía cardíaca abierta pediátrica.

El protocolo de estudio fue aprobado por el Comité del Centro Médico de Niños de Shanghai. Ochenta niños con enfermedad cardíaca congénita fueron divididos al azar en cuatro grupos: un grupo control (grupo C), un grupo UFB, un grupo UFM, y un grupo con ambas técnicas (grupo B+M), 20 pacientes en cada grupo. Las características de los pacientes incluyendo edad, peso, tiempo de bomba, pinzamiento aórtico, y diagnóstico se muestran en la Tabla 1.

Tabla 1. Caracteristicas de los pacientes.

	Grupo C	Grupo BUF	Grupo MUF	Grupo B+M


Edad (años)	2,10 ± 1,10	2,42 ± 1,08	2,23 ± 1,52	2,15 ± 1,27
Peso (Kg)	11,02 ± 1,95	11,05 ± 1,72	10,78 ± 2,22	9,70 ± 2,23
Tiempo de Bomba (min)	62,4 ± 23,2	58,5 ± 22,2	67,3 ± 20,5	68,9 ± 22,0
Pinzamiento aórtico (min)	34,3 ± 14,4	42,6 ± 21,7	40,8 ± 16,1	42,5 ± 14,2
Diagnostico
CIV	13	14	13	14
T. Fallot	7	6	7	6

Un sistema de bomba de rodillo (Sarns 8000; Sarns Inc./3M Health Care; Ann Arbor, MI) y un oxigenador de membrana (Minimax Plus; Medtronic Inc., Anaheim CA) se usaron en todos los casos. La solución de Ringer Lactato se usó como solución básica de cebado, y concentrado de glóbulos rojos, plasma fresco congelado y albúmina al 20% se utilizaron para mantener un hematocrito aparoximadamente de 25% y una presión coloide de 12 mm de Hg. El volumen total de ceba fue de 600-650 ml.

La anticoagulación se efectuó con un bolus inicial de 2 mg/Kg de heparina inyectada en la aurícula derecha antes de la canulación. Otros 15-20 mg se añadieron a la solución de ceba. Se usó hipotermia moderada (25-28⁰C) en todos los pacientes. El flujo de la bomba se ajustó de acuerdo con la temperatura corporal. El manejo de los gases sanguíneos se hizo de acuerdo al sistema alfa-stat y se administró bicarbonato de sodio cuando fue necesario. De acuerdo a la concentraciòn sanguínea de calcio, se utilizó el calcio parenteral 5 a 10 minutos después que el corazón comenzó a latir de nuevo. La protección miocárdica se logró usando solución cristaloide St. Thomas en dosis de 15 ml/Kg inicialmente y la mitad de la dosis, subsecuentemente, cada 20 minutos.

Un ultrafiltrador (Minntech Hemoconcentrator 0.3m2; Minntech, USA) se colocó con la entrada conectada a la línea arterial y la salida hacia la línea venosa en los grupos de UFB, UFM, y B+M. Se utilizó una bomba de rodillo adicional para controlar el flujo de la ultrafiltración. Se aplicó una presión negativa de 50-100 mmHg a la conexión de salida del filtrado durante el tiempo de UFB o UFM.

UFB Después del tiempo de pinzamiento aórtico se comenzó la UFB con un flujo de 8-10 mL/Kg/min y se detuvo al mismo tiempo que cesó la DCP.

El ultrafiltrador se mantuvo aislado durante la derivación cardiopulmonar, pinzando la línea de entrada. Después que el paciente fue separado de la bomba y logró estabilidad hemodinámica, se abrió la entrada del ultrafiltador y se comenzó con un flujo de 10-30 mL/Kg/min. Se mantuvo el reservorio venoso cebado con solución de Ringer Lactato. El tiempo de UFM fue de 10-12 min. Durante el período de UFB solución de Ringer Lactato, cuyo volumen esté en congruencia con el del ultrafiltrado es añadido al reservorio venoso.

Se tomaron muestras de sangre en los tiempos siguientes: al comienzo de la derivación cardiopulmonar (5 min después de haber comenzado la DCP), 30 min después, en el momento de cese o parada de la DCP, al cese de la UFM (grupo de la UFM y B+M), y a las 2 horas en el postoperatorio. Fueron medidos el FNT, IL-8 y la E-selectina.

Los datos fueron analizados mediante el análisis de varianza (ANOVA) para comparar los resultados de los grupos y la t de Student pareada se utilizó para comparar los datos dentro de cada grupo. Todos los resultados se expresaron como media ± error estándar. El significado estadístico se definió como p < 0,05.

Todos los pacientes sobrevivieron a la cirugía y se dieron de alta en buenas condiciones. No se observó ninguna complicación atribuida directamente al ultrafiltrador. Los volumenes de ultrafiltrado fueron 815.0 ± 300.9mL (550-1200 mL) en el grupo UFB y 394.4 ± 81.4 mL (280-500mL) en el grupo UFM. En el grupo B+M, 996.5 ± 513.7 mL (530-1500 mL) y 361.7 ± 121.6 mL (250-500 mL) de ultrafiltrado fue removido por UFB y UFM, respectivamente. En el grupo UFM, los hematocritos aumentaron desde 24.1 ±2.9% a 33.7 ± 1.7% comparado con 23.7 ± 2.7% a 34.3 ± 2.1% en el grupo B+M.

No hubo diferencias significactivas en los 4 grupos en el preoperatorio. Durante la DCP, la concentraciòn del FNT aumentó significativamente (p < 0.05)) en los grupos C y UFM y no hubo cambios significativos en los otros dos grupos. Durante la UFM, la concentración aumentó ligeramente en UFM y B+M (0.1 ( p < 0,05).

A pesar de que las concentración de las IL-8 aumentaron significativamente en los grupos C y UFM durante la DCP, no hubo diferencias significativas en los 4 grupos al cese de la DCP, Durante la UFM, ellas aumentaron significativamente en los grupos de UFM y B+M. La concentraciòn de IL-8 fue significativamente mas alta en el grupo UFM que en el grupo B+M (p < 0,05). A las 2 h del postoperatorio, las concentraciones no mostraron diferencias en los 4 grupos.

Durante la DCP, las concentraciones de E-Selectina también aumentaron en los grupos C y UFM (p < 0,05), y disminuyeron ligeramente en los grupos de UFB y B+M (0,05 < p < 0,1). Durante la UFM, ellas no cambiaron significativamente. A las 2 h después de la operación, las concentraciones de todas las tres substancias no difirieron significativamente en todos los grupos. (Tabla 2)

No hubo diferencias significativas en el drenaje torácico o en el gasto urinario entre los 4 grupos en las primeras 24 horas del postoperatorio . Los días de ventilación asistida y la permanencia en la unidad de cuidados intensivos tampoco difirieron en forma significativa.

Debido a la hipotermia, la exposición de la sangre sobre grandes áreas de material sintético y otros, la derivación cardiopulmonar es un potente agonista para la producción y liberación de mediadores inflamatorios. Actualmente, la ultrafiltración se usa para disminuir la reacción inflamatoria.

La ultrafiltración es una técnica antigua, que fué realizada antes de 1953, cuando Gibbon realizó la primera operación con derivación cardiopulmonar. Sin embargo, también fué considerada como una novedad, debido a que el método de la UFM, fue establecido por Naik en 1991 [6]. Este método es una técnica que ultrafiltra, principalmente, al paciente después de haberlo separado de la derivación para revertir la hemodilución que ocurre durante las operaciones cardiacas. En la DCP pediátrica, se ha demostrado que la UFM reduce el agua total del cuerpo, aumenta la presión arterial, aumenta el índice cardíaco y disminuye la resistencia vascular pulmonar. Aun mas, varios estudios han demostrado que algunos mediadores inflamatorios pueden ser removidos por ultrafiltración [7,8]. Como consecuencia, la ultrafiltración logró vigencia, y muchos métodos de ultrafiltración fueron desarrollados; por ejemplo, la ultrafiltraciòn dilucional [9], la ultrafiltración balanceada [3], la ultrafiltración veno-venosa modificada, y así otros más.

Este estudio y nuestro estudio previo [5] demostraron que la ultrafiltración puede remover algunos mediadores inflamatorios, por ejemplo: la E-Selectina y la endotelina. Especialmente durante la DCP, la técnica UFB puede disminuir la concentración de ellos eliminando por filtración el agua y añadiendo agua "fresca" en el reservorio. Algunos estudios han mostrado que la UFM puede remover algunos mediadores inflamatorios [2,9], pero en nuestro estudio previo, encontramos que las concentraciones de FNT, IL-8 y ET no disminuyeron [5]. La concentracion del FNT más bién aumentó durante la UFM. En este estudio, este fenómeno también ocurrió. De acuerdo a los resultados de la UFB, podemos imaginar que la UFM puede también remover algunos mediadores, pero como solamente remueve agua sin agregar agua "fresca", la cual puede diluir los mediadores inflamatorios, la UFM solamente puede filtrarlos en isoconcentración y no puede disminuir la concentración de ellos. Sin embargo, en este estudio, la concentraciòn de IL-8 aumentó significativamente durante la UFM, pero no tuvo cambios marcados en el estudio anterior. A nosotros nos sorprendió este fenómeno. Comparamos estos dos estudios y encontramos dos diferencias entre ellos. La primera fué, que el flujo de la UFM en este estudio es más alto. Esta técnica ha sido empleada en nuestro hospital por mas de cinco años. Se encontró que durante el tiempo que transcurre para la UFM la hemodinamia mejoró, de manera que tratamos de aumentar el flujo para acortar el tiempo. Al comienzo de la UFM, Se usó un flujo de 10 mL/Kg/min y, lentamente se fue incrementando hasta 20-30 mL/Kg/min cuando se estabilizó la hemodinamia. En esta forma, la sangre se pudo concentrar al mismo nivel alcanzado en el estudio previo, pero en tiempo, se ahorraron aproximadamente 5 min. La segunda diferencia, que la presión negativa fue menor. Con flujos mas altos, se necesitó menor presión. Se añadieron 50-100 mmHg al ultrafiltrador; mientras que, 150 mm fueron añadidos en el estudio previo. Se dedujo que la IL-8 pueden combinarse con las proteínas y, la presión negativa más alta ayuda a descomponerlas, de manera que más IL-8 puede ser filtrada fuera a diferencia con el estudio anterior. Durante la UFM, la concentración de IL-8 aumentó más en el grupo de UFM que en el grupo B+M, esto puede ser debido a la nueva superficie sintética del ultrafiltrador que contacta con la sangre. En este estudio, también encontramos, que el grupo control tuvo menores valores para todos los mediadores a las 2 h del postoperatorio. Esto es interesante y requiere de un estudio posterior.

Los beneficios clínicos, tales como la reducción de la duración de la ventilación mecánica, por el uso de la ultrafiltración reportado por Journois [10] y la reducción del sangramiento postoperatorio observada por Naik [1], no fueron observados en este estudio. Esto puede ser atribuido a que la malformación de los pacientes incluidos no fue severa.

Este estudio mostró que los mediadores inflamatorios no disminuyeron durante la UFM. Los pacientes con UFM tampoco tuvieron problemas en la UCI. Hennein [4] también reportó que los pacientes con ultrafiltración convencional o UFM veno-venosa tuvieron un rápido aclaramiento de la IL-10, una citoquina antiinflamatoria. Todo esto sugiere que la reacción inflamatoria puede ser disminuída por la ultrafiltración. El mecanismo de ella puede estar conectado no solamente con las concentraciones de los mediadores inflamatorios conocidos, sino con algunas substancias desconocidas o por otras causas. En adición, este estudio también muestra que diferentes mediadores inflamatorios tienen diferentes coeficientes de tamizado, así que el FNT y las IL-8 aumentaron durante la UFM; mientras que, la E-Selectina no lo hizo.

Este estudio mostró que la UFB puede disminuir la concentración de los mediadores inflamatorios, la UFM puede concentrar la sangre en forma eficiente, y usando ambos pueden tenerse efectos combinados, pero el efecto de la UFB fue desplazado por la UFM.

REFERENCIAS

1. Naik Sk. Knigt A, Elliott MJ, A prospective randomized study of a modified technique of ultrafiltration during pediatric open-heart surgery. Circulation. 1991;84(suppl 1):422-31

2. Wang MJ, Chiu IS, Hsu CM, et al. Effiacy of ultrafiltratio in removing inflamatory mediators during pediatric operations. Ann Thoracic Surg. 1966:651-6.

3. Journois D, Israel-Biet D, Pouard P, et al. High-volume, zero balanced hemofiltration to reduce delayed inflammatory response to cardiopulmonary bypass in Children. Anestesiology. 1996;86:965-76.

4. Hennein HA, Ugursay K, Samuel B et al. Venovenous modified ultrafiltration after cardiopulmonary bypass in children: a prospective randomized study. J Thorac Cardiovasc Surg. 1999;117:496-505.

5. Wang W, Huan HM, Zhu DM, et al. Modified ultrafiltration in pediatric cardiopulmonary bypass. Perfusion. 1988;13:304-10.

6. Naik Sk, Knigth A, Elliot MJ, A successful modification of ultrafiltration for cardiopulmonary bypass in children. Perfusion.1991;6:41-50.

7. Anderson S, Gothberg S, Berggren H, et al. Hemofiltration modifies complement activation after extracorporeal circulatio in infants. Ann Thorac Surg. 1993;56:1515-7.

8. Millard AB, Armstron L, van der Linden J, et al. Citokine production and hemofiltration in children indergoing cardiopulmonary bypass. Ann Thorac Surg. 1993;56:1499-502.

9. Ko B,Palaniswami V, Turrentine MW, et al. Dilutional and modified ultrafiltration reduces pulmonary hipertension after operation for congenital heart disease : A prospective randomized study. J Thorac Cardiovasc Surg. 1998;115:517-27.

10. Journois D, Philippe P, Greeley WJ, et al. Hemofiltation during cardiopulmonary bypass in pediatric cardiac surgery. Anesthesiology. 1994;81:1181-9

ULTRAFILTRACIÓN BALANCEADA, ULTRAFILTRACIÓN MODIFICADA, Y ULTRAFILTRACIÓN BALANCEADA CON ULTRAFILTRACIÓN MODIFICADA EN CIRUGÍA PEDIÁTRICA CON DERIVACIÓN CARDIOPULMONAR.