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Uns werden oft Fragen gestellt, die bisher auf unserer Website nicht beantwortet wurden. Auf diese oft schwierig zu beantwortenden Fragen möchten wir hier eingehen. Wir freuen uns auf Ihr Feedback!

REDUZIERT DIE DBT MIKROLUFTBLÄSCHEN?

Die Wirksamkeit der DBT wurde in zahlreichen Studien belegt, wir möchten diese hier an einem Fallbeispiel demonstrieren. Diese Daten stammen von einem Patienten, der sich im Rahmen einer klinischen Studie einer Koronar-Bypass-Operation (ACVB) unterzogen hat. Sie zeigen, wie wirksam die DBT die Mikroluftbläschen aus dem arteriellen Blut des Patienten entfernt.

DBT Fallbericht

DBT Fallbericht

Gemäß klinischem Protokoll wurde die DBT in der arteriellen Linie zwischen einem arteriellen Filter (40µm) und der Linie zur arteriellen Kanüle platziert. Hinter dem arteriellen Filter, unmittelbar vor der DBT, wurden mit einem zweikanaligen Ultraschall-Doppler-Messgerät insgesamt 34.121 Mikroluftbläschen gemessen. Davon waren 16.326 in dem klinisch relevanten Größenbereich von >18 µm. Ohne den Einsatz der DBT wären diese Bläschen in den Blutkreislauf des Patienten gelangt. Mit der DBT wurde die Gesamtzahl der Mikroluftbläschen um 90% auf nur noch 1.738 reduziert.

Noch deutlicher zeigt sich die Wirkung der DBT bei der Betrachtung der Mikroluftbläschen >40 µm. Ohne DBT hätten 2.267 Bläschen den eingesetzten arteriellen Filter mit einer Maschengröße von 40 µm passiert. Die DBT hingegen entfernt mit rund 97% nahezu alle dieser Bläschen.

GIBT ES BEWEISE FÜR DIE WIRKSAMKEIT DER DBT?

Es wurden bereits zahlreiche Studien zur DBT publiziert (siehe Studien).
Wir möchten Ihnen hier die erste klinische Studie, durchgeführt an der Kerckhoff Klinik in Bad Nauheim, darstellen.

Studiendesign
50 Patienten (25 mit DBT, 25 mit Placebo), die sich einer ACVB-Operation unterzogen haben, wurden in einer Doppelblindstudie durchgeführt und ausgewertet. Die DBT- und Placebo-Gruppen wiesen in den Patientenmerkmalen keine statistischen Unterschiede auf. Es wurde die Bläschenanzahl vor und nach der DBT sowie die Anzahl der HITS (High Intensity Transient Signals) in den beiden mittleren zerebralen Arterien gemessen. Die DBT wurde in der arteriellen Linie zwischen dem arteriellen Filter (40µm) und der Linie zur arteriellen Kanüle platziert. In der Placebo-Gruppe wurde ein DBT-Gehäuse ohne Helix verwendet.

DBT Efficiency Clinical Study

DBT Efficiency Clinical Study

Ergebnisse
Die Abbildung zeigt den tatsächlichen durchschnittlichen klinischen Wirkungsgrad der Mikroluftbläschenreduzierung in der DBT-Gruppe. Ab einer Bläschengröße von 20 µm entfernte die DBT mehr als 80% der Mikroluftbläschen. Die Entfernungsrate erhöhte sich mit zunehmender Bläschengröße.

DBT Efficiency Bubbles Clinical Study

DBT Efficiency Bubbles Clinical Study

Diese Abbildung zeigt die durchschnittliche Anzahl von Bläschen in Abhängigkeit ihrer Größe vor und nach der DBT bei allen Patienten. Die Gesamtanzahl von Bläschen vor der DBT lag zwischen 400 bis weit über 10.000.Es ist wichtig zu betonen, dass diese vor der DBT und unmittelbar nach dem arteriellen Filter (40µm) gemessen wurden.

DBT Efficiency HITS Clinical Study

DBT Efficiency HITS Clinical Study

Die Anzahl der HITS wurde mittels intrakranialem Doppler-Ultraschall in beiden mittleren Gehirnarterien bestimmt. Die Zahl der gemessenen HITS korreliert mit den Mikroluftbläschen, die in die zerebrale Zirkulation des Patienten gelangten. Zerebrale Mikroluftbläschen wurden bei allen Patienten festgestellt. In beiden mittleren Gehirnarterien war ein deutlicher Unterschied hinsichtlich der durchschnittlichen Anzahl von HITS zwischen der Placebo- und DBT-Gruppe sichtbar. HITS repräsentieren nicht nur Mikroluftbläschen, sondern auch alle anderen Arten von Mikroemboli. Die Ergebnisse zeigen, dass die DBT die Anzahl von HITS signifikant verringert. Nachdem die DBT nur Einfluss auf Bläschen hat, schließen wir daraus, dass sich die Reduzierung der HITS mit der Zahl der Mikroluftbläschen vermindert.

WAS SIND DIE URSACHEN FÜR MIKROLUFTBLÄSCHEN?

DBT Microbubble Events

DBT Microbubble Events

Dieser Graph veranschaulicht die Ursachen für Luftmikrobläschen während einer EKZ. Beim Start sind in dieser Messung ungewöhnlich wenig Bläschen gemessen worden, dieser Peak ist normalerweise deutlich höher.

Insgesamt wurden vor der DBT 25.000, nach der DBT 9.800 Bläschen detektiert. Wichtige Ereignisse: Start der HLM – wenig Bläschen. Die ersten Blutproben (Punkte 2 und 4) wurden nach mehreren „Ansaugungen“ genommen, die Probe 10 sehr vorsichtig und langsam. Außerdem eine Infusion direkt in den venösen Beutel (3), ins Kardiotomie-Reservoir gefüllt mit 300 ml Blut (5). Durch Herzmanipulation entstehen viele Bläschen (6). Wenn das Kardiotomie-Reservoir ganz leer ist, entsteht eine massive Bläschenspitze (7). Wenn danach der venöse Beutel verengt wurde (8), die „Verbleibzeit“ im Beutel (bei Bläschenanwesenheit) kürzer wurde, steigt die Bläschenanzahl in der arteriellen Linie.
Wenn der Beutel wieder breiter wurde, sinkt die Bläschenanzahl wiederum.

WIE WERDEN DIE MIKROLUFTBLÄSCHEN GEMESSEN?

Zu diesem Zweck wurde ein Bläschenmessgerät – Ultrasonic Bubble Counter (UBC) – entwickelt, welches auf der zweikanaligen Doppler-Ultraschall-Technologie, die normalerweise zur Detektion von Mikrobläschen eingesetzt wird, basiert. Für den Validierungsprozess war es besonders wichtig, die Anzahl und Größe der Mikrobläschen exakt messen zu können. Es wurde eine spezielle Methode entwickelt, die mit definierten echten Luftbläschen ermöglicht, die Sonden präzise zu kalibrieren. Herkömmliche Ultraschallgeräte, z. B. der Bubble-Detektor von Hatteland, verfügen über keine ausreichende Sensitivität in dem von uns betrachteten Größenbereich. Das UBC-Gerät hat eine um ca. 300% höhere Messgenauigkeit und Sensitivität als das Hatteland-Gerät.

Die Ultraschallsonden wurden proximal und distal zur DBT platziert, sodass sowohl die Anzahl der Bläschen als auch die prozentuale Entfernungsrate genauestens gemessen werden konnte. Über einen A/D-Konverter werden die Signale auf einen Computer gespielt, wo sie gespeichert und anhand einer speziell für diesen Zweck entwickelten Software analysiert werden. Das Software-Programm ermöglicht es, zu verschiedenen Zeitpunkten während des Einsatzes der HLM festzustellen, wann eine größere Anzahl von Bläschen auftritt.

VERURSACHT DIE DBT HÄMOLYSE?

Diese Frage wurde speziell in den Anfangszeiten der DBT-Entwicklung behandelt. Mit Unterstützung der hämatologischen Abteilung der Kerckhoff-Klinik Bad Nauheim wurde getestet, ob die DBT Blutschädigungen verursachen kann. Die Untersuchungen ergaben keine statistisch signifikanten Blutschädigungen. Die Ergebnisse wurden der Ethikkommission des Bundeslandes Hessen vor deren Genehmigung des klinischen Protokolls, welches in der ersten Studie verwendet wurde, vorgelegt. Alle Komponenten im extrakorporalen Kreislauf haben einen Einfluss auf das Blut. Die DBT ist viel blutfreundlicher als die meisten der anderen Komponenten der EKZ.

WIE HOCH IST DER REZIRKULATIONSFLUSS?

Der Rezirkulationsfluss liegt bei einem Fluss von 4l/Min bei ca. 275 ml/Min, bei 6 l/Min bei 295 ml/Min. Große Änderungen der Hämodilution können geringe Abweichungen von diesen Werten verursachen.

DBT Bypass flow dependant on flow rate

DBT Bypass flow dependant on flow rate

ENTSTEHT AUF DER REZIRKULATIONSLINIE EIN VAKUUM?

Nein. Die Rezirkulationslinie arbeitet ausschließlich abhängig von Flussrate und Liniendruck.

VERURSACHT MIKROLUFT PROBLEME?

Es gibt zahlreiche Studien zu diesem Thema. Wir möchten diese Frage aus einer anderen Perspektive beleuchten.

Tausende von Messungen haben bewiesen, dass Mikroluftbläschen unvermeidbar sind und vielfältige Ursachen haben. Ob Mikroluft beim Einsatz einer HLM wirklich Probleme verursacht, ist isoliert von korpuskulären Partikeln betrachtet noch nicht einwandfrei nachgewiesen. Folgende Fakten stehen jedoch fest:

  • Mikroluftbläschen können für den Patienten nicht gut sein, bei großen Mengen ist die Mikroluft für ein schlechteres Patienten-Outcome mindestens mitverantwortlich.
  • Ein arterieller Filter filtert Mikroluft deutlich schlechter als die DBT, hat mehr Oberfläche, ist schwieriger zu handeln und zu primen als die DBT. Wenn viel Luft auftreten sollte, gibt der arterielle Filter Luft zeitverzögert wieder ab, statt sie zurückzuhalten. Dennoch ist der arterielle Filter standardmäßig in vielen Kliniken im Einsatz.
  • Im Durchschnitt treten bei einer HLM ca. 30.000 Mikrobläschen auf. In etwa 5-10% aller gemessenen Operationen treten Bläschenmengen von über 300.000 Stück auf. In diesen Fällen ist der Einsatz einer DBT empfehlenswert, es stellt sich nur die Frage, wer vorher sagen kann, wann es z.B. zu Problemen bei der venösen Kanülierung kommt?
  • Und last but not least: Darf man eine vorhandene und nachgewiesenermaßen besser funktionierende Technologie trotz Einsparungspotential ignorieren?

WAS IST MIT FESTEN PARTIKELN?

Korpuskuläre Partikel werden vor der Perfusion durch Pre-Bypassfilter mit einer Maschengröße von 0,4 µm entfernt, während der Perfusion halten sowohl Reservoirfilter (ca. 25 µm) als auch moderne Hochleistungsoxygenatoren feste Partikel zurück. Im Gegensatz zur Luft können Partikel diese starren Barrieren nicht so leicht passieren.
Es ist also unwahrscheinlich, dass trotz Prebypassfiltration, Reservoirfiltern und modernen Oxygenatoren korpuskuläre Partikel die HLM passieren können. Dies ist die Überzeugung zahlreicher unserer Kunden, die den arteriellen Filter durch die DBT ersetzt haben. Dadurch reduzieren unsere Kunden die Anzahl der Mikroluftbläschen wesentlich und sparen bei Ersatz des arteriellen Filters gleichzeitig ca. 130 ml Priming ein.

WARUM SIND DIE WERTE DER IM KLINISCHEN UMFELD GEMESSENEN PERFUSIONEN UNTER DEN IN-VIVO MESSUNGEN?

UBC Working Principle

UBC Working Principle

Die Diskrepanz der Messungen im Labor und im klinischen Einsatz ist bedingt durch die Limitation der Messmethode mit Ultraschall. Um Mikroluftbläschen nachzuweisen, wurde ein sogenannter UBC Ultrasonic Bubble Counter entwickelt. Dieser Counter misst Bläschen in einem Ultraschallfenster. Da Bläschen meist in großen Mengen schwallartig und in unterschiedlichen Positionen im Blutstrom auftreten, kann die Ultraschalltechnologie die Bläschen vor der DBT in diesem Fall nicht exakt bestimmen. Manche Bläschen sind hinter anderen versteckt, mehrere Bläschen können als einzelne größere gemessen werden.

Bubble distribution before and after DBT

Bubble distribution before and after DBT

Diese graphische Darstellung veranschaulicht die Bläschenverteilung vor und nach der DBT. Nach Reduktion eines Großteils der Bläschen durch die DBT treten die übrig gebliebenen Bläschen hinter der DBT wie Perlen an der Schnur aufgezogen wieder aus und können fast fehlerlos einzeln gezählt werden. Aufgrund der hohen Fehlerquote bei der Messung vor der DBT sinkt der Reduktionsquotient der DBT im klinischen Umfeld. Im Labor werden in Größe und Menge genau definierte Bläschen produziert, die immer gleich gut reduziert werden. Diese Reduktionswerte gelten auch für den klinischen Einsatz, da die DBT immer nach demselben Prinzip arbeitet, können hier aufgrund der Limitationen der Messmethode aber nicht entsprechend nachgewiesen werden.

WIE VERHALTEN SICH GESCHLOSSENE UND LOW-PRIME SETS?

Bei geschlossenen und sogenannten Low-Prime Sets haben wir meist sehr niedrige Bläschenwerte gemessen, aber immer auch einige Ausreißer mit massiven Luftmengen gesehen. Solange in diese Kreisläufe keine Luft eindringen kann, ist die Mikrobläschenanzahl sehr gering. Das Problem ist, dass man vorher nicht weiß, bei welcher OP große Luftmengen auftreten. Wir möchten Ihnen an zwei Messungen darstellen, warum die DBT auch hier eingesetzt werden sollte, denn nur die DBT kann große Bläschenmengen effektiv reduzieren.

In Rahmen einer Diplomarbeit wurden 10 Low-Prime Sets von einem bekannten Hersteller gemessen und mit herkömmlichen HLM-Sets mit DBT verglichen. Bei den herkömmlichen HLM-Sets mit DBT wurden normale Bläschenwerte gemessen. Ursprünglich war geplant, 10 Low-Prime Sets auch ohne DBT zu messen. Bei den Low-Prime Sets, die keinen arteriellen Filter hatten, wurden jedoch bei den ersten Messungen so viele großen Bläschen detektiert, dass die verantwortlichen Chirurgen das Set als zu gefährlich für den Patienten eingestuft haben und das System nur mit der DBT in Einsatz genommen haben. In diesen 10 Messungen wurden nach dem Set Bläschen im Bereich von 7.500 bis 32.000 gemessen.

Low Prime Sets Patient A

Low Prime Sets Patient A

Die roten Säulen repräsentieren die Bläschen hinter dem Set, (dem Anfang der arteriellen Linie), die blauen Säulen stellen Bläschen dar, die aus der DBT zum Patienten gehen. Es ist wichtig zu betonen, dass der UBC nur die Bläschen bis zu der Größe von 129 µm gemessen hat. Aus dem Verlauf der roten Kurve lässt sich jedoch ableiten, dass auch wesentlich größere Bläschen als 129 µm aus dem Set ausgetreten sind, die aber vom Messgerät nicht mehr erfasst wurden. Die blaue Kurve zeigt, dass fast alle Bläschen über 70 µm eliminiert worden sind.

In der Tabelle wird die Situation mit den entsprechenden Zahlen belegt. Insgesamt 10.500 Bläschen wurden nach dem Set (also vor der DBT) gemessen. Die Hälfte von allen gemessenen Bläschen (5.134) ist größer als 65 µm. Ohne die DBT wären alle diese großen Bläschen zum Patienten gelangt. Dank der DBT wurden 99,7% eliminiert und nur 16 große Bläschen konnten zum Patienten durchdringen. Auch in den anderen Größenbereichen hat die DBT Bläschen deutlich reduziert.

Die oben stehende Graphik veranschaulicht auch die zuvor erwähnte Limitation der Ultraschall Messmethode. Die DBT arbeitet nach einen physikalischen Prinzip, das immer gleich funktioniert und abgesehen vom vorhandenen Fluss durch keine weiteren Faktoren wesentlich beeinflusst wird. Durch die Darstellung könnte man den Eindruck gewinnen, dass die DBT die Mikroluft generell gut eliminiert hat, im Bereich von 30 – 50 µm jedoch keine gute Reduktion vorhanden war. Es sieht sogar so aus, als hätte die DBT 40 µm Bläschen produziert. Aufgrund der Konstruktionsweise und dem Funktionsprinzip der DBT ist dies jedoch unmöglich, der „Fehler“ entsteht dadurch, dass sehr viele Bläschen aufgetreten sind und die Werte vor DBT zu gering sind da die Bläschen nicht sauber gemessen werden konnten. Viele Bläschen waren hintereinander versteckt und mehrere kleine Bläschen wurden als einzelne große detektiert. Nichtsdestotrotz wurden in dieser Messung sehr viele große Bläschen, deutlich mehr als bei einem konventionellen HLM-Setup, gemessen.

Low Prime Sets Patient B

Low Prime Sets Patient B

Eine ähnliche Situation trat bei der zweiten Messung auf. Aus dem Verlauf der roten Kurve lässt sich vermuten, dass auch hier viele Bläschen über 130 µm aufgetreten sind.

Die gemessene Bläschenanzahl beträgt 27.335 Bläschen, davon 11.864 sind größer als 65 µm. Die DBT hat 97,7% Bläschen eliminiert, nur 270 Bläschen von diesen großen Luftembolien übrig geblieben.

FILTERT DER ARTERIELLE FILTER MIKROLUFT WIRKLICH SCHLECHT?

Historisch betrachtet wurde der arterielle Filter zum Einsatz bei Bubble Oxygenatoren entwickelt, um Makroluft, Mikroluft sowie Partikel aus der arteriellen Linie zu filtern. Makroluft und Partikel werden auch gut gefiltert.

Die Wirksamkeit aller arteriellen Filters ist jedoch bei der Reduktion von Mikrobläschen aufgrund der Konstruktionsweise dieser statischen Screenfilter begrenzt. Vor allem bei größeren Luftmengen kann ein Großteil der Bläschen zeitverzögert hinter dem Filter gemessen werden, außerdem werden trotz einer Maschengröße von 40 µm des Filters Mikrobläschen bis 120 µm hinter dem Filter gemessen. Bläschen setzen sich an der Gitterstruktur der Filtermatten fest; je mehr Druck und Bläschen auftreten, desto mehr Bläschen werden durch das Gitter gequetscht. Bei diesem Durchquetschen vereinigen sich einzelne Bläschen bei Austritt aus dem Gitter zu größeren Bläschen.

Je mehr Bläschen auftreten, desto wirkungsloser wird der arterielle Filter, wie zum Beispiel in der vorangegangenen Frage zu Low-Prime Sets ersichtlich.

Um die Thematik genauer zu untersuchen, wurden im Rahmen einer Messung für eine klinische Studie folgende drei repräsentative Messungen in einer Graphik zusammengefasst:

DBT vs AF

DBT vs AF

Hier haben wir zwei verschiedene Filter mit der DBT bei durchschnittlichen gemessenen Werten von ca. 30.000 Bläschen in allen drei Messungen verglichen. Es ist deutlich zu sehen, dass die DBT beiden Filtern überlegen ist. Der zweite Filter, hier dunkelblau dargestellt, filtert erst Bläschen erst ab einer Größe von über 50 µm.

WARUM VARIIERT DIE ANZAHL DER GEMESSENEN BLÄSCHEN?

Fast jede Klinik hat mehrere individuell zusammengestellte HLM Sets mit verschiedenen Komponenten. Jeder Kardiotechniker fährt seine Maschine anders, und jeder Chirurg operiert anders. Situationsabhängig können Themen wie Luft auch zweitrangig sein, zum Beispiel bei Notfällen.

Wir haben im Laufe der Jahre tausende von Messungen in verschiedenen Kliniken aufgezeichnet. Bemerkenswert war, dass bei entsprechender Information und Vorbereitung aller Beteiligten die gemessenen Werte bis auf einzelne Ausnahmen sehr niedrig ausfielen.

Aus diesem Grund haben wir in einer Klinik Daten über einen Zeitraum von einem halben Jahr beobachtet und ausgewertet.

Numbers of bubbles over 6 months

Numbers of bubbles over 6 months

Zusammenfassend ist festzustellen, dass bei 10% aller Operationen sehr wenig Bläschen aufgetreten sind (<5.000). Bei zwei Dritteln aller Operationen wurden durchschnittliche Werte von 5.000 bis 50.000 Bläschen gemessen, dies entspricht den meisten anderen Messungen, die wir in unseren Beispielen aufgeführt haben.

Interessant ist jedoch, dass bei fast einem Viertel aller Operationen in der täglichen Routine – ohne explizit auf die Aufzeichnung der Mikroluftbläschen zu achten – über 50.000 Bläschen, bei einem Fünftel aller Messungen über 100.000 Bläschen, gemessen wurden! Wenn z.B. über die venöse Kanüle Luft angesaugt wird, können ohne weiteres Werte von über einer Million Mikroluftbläschen registriert werden.

WIE KANN DER KARDIOTECHNIKER DIE LUFTBLÄSCHENBILDUNG WÄHREND DER EKZ BEEINFLUSSEN?

Zu diesem Thema wurden zahlreiche Vorträge gehalten. Wir möchten hier auf eine Präsentation von Armin Koch und Gunther Erhardt aus der Kerckhoff Klinik in Bad Nauheim verweisen, die auf der 31. Internationalen Fortbildungs- und Arbeitstagung der deutschen Gesellschaft für Kardiotechnik gezeigt wurde.

WIE VERHALTEN SICH STANDARD HLM, REDUZIERTE UND MINIMIERTE SYSTEME IN BEZUG AUF LUFTMIKROBLÄSCHEN UND ANDERE FAKTOREN?

Auch hier möchten wir auf eine Präsentation der Kerckhoff Klinik verweisen. Die Präsentation zeigt, wie wichtig der Einsatz der DBT gerade bei Mini-Systemen ist. Aufgrund der deutlich besseren Luftreduktionseigenschaften kann der arterielle Filter durch die DBT ersetzt werden und wesentliches Primingvolumen eingespart werden.