key: cord-0006101-r8xcl0iu authors: Habler, O.; Meier, J.; Pape, A.; Kertscho, H.; Zwißler, B. title: Perioperative Anämietoleranz: Mechanismen, Einflussfaktoren, Grenzen date: 2007-05-08 journal: Urologe A DOI: 10.1007/s00120-007-1344-3 sha: 857da802a3fcfa0eeaa20b88a2179c98b97053ed doc_id: 6101 cord_uid: r8xcl0iu The expected cost explosion in transfusion medicine increases the socio-economic significance of specific institutional transfusion programs. In this context the estimated use of the patient’s physiologic tolerance represents an integral part of any blood conservation concept. The present article summarizes the mechanisms, influencing factors and limits of this natural tolerance to anemia and deduces the indication for perioperative red blood cell transfusion. The current recommendations coincide to the effect that perioperative transfusion is unnecessary up to a Hb concentration of 10 g/dl (6.21 mmol/l) even in older patients with cardiopulmonary comorbidity and is only recommended in cases of Hb <6 g/dl (<3.72 mmol/l) in otherwise healthy subjects including pregnant women and children. Critically ill patients with multiple trauma and sepsis do not seem to benefit from transfusions up to Hb concentrations >9 g/dl (>5.59 mmol/l). In cases of massive hemorrhaging and diffuse bleeding disorders the maintenance of a Hb concentration of 10 g/dl (6.21 mmol/l) seems to contribute to stabilization of coagulation. urgie; [39]) retransfundiert werden. Je ausgedehnter die Ausschöpfung der Anämietoleranz des Patienten, desto mehr autologe Erythrozyten können gesammelt und aufbereitet werden. Je später mit der Retransfusion des MAT-Blutes begonnen wird, desto geringer ist der Nettoverlust an retransfundierter Erythrozytenmasse [19] . Die Anämisierung des Patienten kann bereits präoperativ, iatrogen im Rahmen einer 7 akuten normovolämischen Hämodilution (ANH) erfolgen. Dem Patienten wird hierzu vor einem elektiven chirurgischen Eingriff -in der Regel nach Narkoseeinleitung und vor dem Hautschnitt -autologes Vollblut entnommen und simultan durch kolloidale und/oder kristalloide Infusionslösungen ersetzt. Je niedriger der Zielhämatokrit (Ziel-HKT) der ANH gewählt wird, desto mehr profitiert der Patient von den oben beschriebenen Mechanismen. Wird intraoperativ die individuelle Anämietoleranzgrenze des Patienten erreicht, steht zudem autologes Vollblut einschließlich sämtlicher Gerinnungsfaktoren und funktionsfähiger Thrombozyten zur Transfusion zur Verfügung, das ohne die Risiken der Fremdbluttransfusion verabreicht werden kann. Ein akuter Blutverlust während eines chirurgischen Eingriffs wird nicht sofort durch die Transfusion von Erythrozyten, sondern zunächst durch die Infusion von Kristalloiden und Kolloiden therapiert (isotone kristalloide Infusionslösungen im Verhältnis 3:1 bis 4:1, isoonkotische kolloidale Infusionslösungen im Verhältnis 1:1). Das Ziel dieses erythrozytenfreien Volumenersatzes ist die Wiederherstellung bzw. Aufrechterhaltung eines adäquaten Blutvolumens (7 Normovolämie) und einer normalen mikrovaskulären Organperfusion. Die Folge ist eine Verdünnung sämtlicher Blutbestandteile (Erythrozyten, Thrombozyten, Gerinnungsfaktoren und der Komponenten des Fibrinolysesystems), eine sog. 7 Hämodilution. In Allgemeinanästhesie wird eine "normovolämische Hämodilution" bis auf sehr niedrige Hb-Konzentrationen bzw. HKT-Werte ohne Gefährdung von Organperfusion, -oxygenierung und -funktion toleriert ("natürliche Anämietoleranz" des menschlichen Organismus). Erst beim Unterschreiten eines "kritischen" Gewebe-O 2 -Angebots ("kritische" DO 2 ) ist diese natürliche Anämietoleranz erschöpft, und es manifestiert sich eine Gewebehypoxie [30] . Creutzfeldt-Jakob-Krankheit -5. Immunmodulation/-suppression -Ausführliche Übersicht in Karger et al. [47] . Vorteile bei perioperativer Nutzung der natürlichen Anämietoleranz F Toleranz größerer Blutverluste bei gleichem Hb-Abfall (Verlust von "verdünntem Blut"), F Hinauszögern des Transfusionsbeginns (optimal: bis nach Blutstillung), F Möglichkeit zur Gewinnung von autologem Blut: akute normovolämische Hämodilution (ANH), "cell saving" und maschinelle Autotransfusion (MAT). Mit zunehmender Verdünnung der zirkulierenden Erythrozytenmasse (sog. Verdünnungsanämie) fallen während einer normovolämischen Hämodilution die Hb-Konzentration, der HKT-Wert sowie der arterielle Sauerstoffgehalt (C a O 2 ) exponentiell ab. Trotz einer somit unmittelbar resultierenden "anämischen Hypoxämie" bleibt eine ausreichende Versorgung der Organgewebe jedoch zunächst über weite Strecken erhalten (" 7 Gewebenormoxie "). Die entscheidenden Mechanismen, die dieser natürlichen Anämietoleranz des menschlichen Organismus zugrunde liegen sind (. Infobox 2): 1. Anstieg des Herzzeitvolumens (HZV): 1 In Allgemeinanästhesie erfolgt der Anstieg des HZV initial ausschließlich über einen Anstieg des ventrikulären Schlagvolumens, bei ausgeprägteren Verdünnungsstufen zusätzlich über eine Ta [71] . Die Anämietoleranz des Gesamtorganismus kann beeindruckende Dimensionen annehmen: Bei gesunden, wachen Probanden war das kritische DO 2 selbst nach Hämodilution auf einen Hb-Wert von 4,8 g/dl (2,98 mmol/l) nicht erreicht [61] . Bei herzgesunden Versuchstieren und Patienten in Allgemeinanästhesie wurde die Grenze der Verdünnungsanämie bei einem HKT zwischen 12% (0,12) und 3% (0,03), entsprechend Hb-Konzentrationen zwischen 3,3 und 1,1 g/dl (2,05 und 0,68 mmol/ l) gefunden (. Tab. 2). Säuglinge (1-7 Monate; [89]) und ältere Kinder (12,5 Jahre; [17]) tolerierten Hb-Konzentrationen von 3 g/dl (1,86 mmol/l) und niedriger, ohne dabei ihr kritisches O 2 -Angebot zu unterschreiten. Bei trächtigen Schafen blieb die fetale Gewebeoxygenierung bis zu einem mütterlichen HKT von 15% (0,15) bzw. einem Hb von 5 g/dl (3,10 mmol/l) erhalten [83] . Eine Angabe allgemein gültiger Zahlenwerte für die minimal tolerable Hb-Konzentration ist jedoch unmöglich, da DO 2 krit , Hb krit und HKT krit sowohl inter-als auch intraindividuell unterschiedlich sind und von einer Reihe von Faktoren beeinflusst werden, auf die im Abschnitt "Einflussfaktoren auf die perioperative Anämietoleranz" dieses Artikels näher eingegangen wird. Die im vorigen Abschnitt beschriebenen (patho)physiologischen Zusammenhänge beziehen sich auf O 2 -Transport und Gewebeoxygenierung des Gesamtorganismus. Es ist daher nicht auszuschließen, dass einzelne Organe ihre organspezifische DO 2 krit zu einem früheren Zeitpunkt, d. h. bei einer höheren Hb-Konzentration bzw. einem höheren HKT-Wert erreichen als der Gesamtorganismus. Dies birgt die Gefahr einer bereits manifesten spezifischen 7 Organgewebehypoxie noch vor dem Auftreten entsprechender Veränderungen auf der Ebene des Gesamtorganismus. Im Folgenden soll daher auf die organspezifische Anämietoleranz und deren Grenzen eingegangen werden. Das Herz nimmt während einer normovolämischen Verdünnungsanämie eine exponierte Stellung ein, da es einerseits "Motor" der physiologischen Kompensationsmechanismen der Anämie ist (Steigerung des HZV), gleichzeitig aber auch das "kritische Organ" für die anämische Gewebehypoxie darstellt. Da die O 2 -Extraktion des Myokards bereits unter Normalbedingungen nahezu maximal ist, wird die Verdünnungsanämie hauptsächlich über eine Steigerung des myokardialen Blutflusses kompensiert. Voraussetzung hierfür ist eine vollständige Ausnutzung der Koronarreserve, d. h. eine maximale koronare Vasodilatation. Im Tierexperiment (Allgemeinanästhesie, intaktes Koronargefäßsystem) blieben spezifische Parameter der systolischen und diastolischen linksventrikulären Funktion bis zu sehr niedrigen Hb-Konzentrationen von 5-7 g/dl (3,10-4,34 mmol/l) unbeeinträchtigt [26, 31, 45]. Erst bei extremster Hämodilution mit einem Hb <3 g/dl (<1,86 mmol/l) manifestierten sich isolierte Veränderungen der diastolischen Ventrikelfunktion [28] bzw. EKG-Veränderungen (7 ST-Streckensenkung ; [49]), die als Zeichen einer myokardialen Gewebehypoxie gewertet werden müssen. Bei wachen Probanden, bei denen die Verdünnungsanämie in erster Linie durch Tachykardie kompensiert wird (s. oben), konnten bei einer Hb-Konzentration von 5-7 g/dl (3,10-4,34 mmol/l) in 5% der Fälle (3 von 55 Probanden) ST-Segmentveränderungen nachgewiesen werden [55] . Es existieren jedoch auch Fallberichte herzgesunder Patienten, bei denen hypoxiespezifische EKG-Veränderungen in Allgemeinanästhesie auch bei extremster Anämie nicht (Hb 2,7 g/dl = 1,68 mmol/l [102]; HKT 5% = 0,05 [57]) oder nur sehr spät (Hb 2,1 g/dl = 1,30 mmol/l [17]; 1,1 g/dl = 0,68 mmol/l [120] ) auftraten. Allerdings muss in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen werden, dass die mittlere Sensitivität der ST-Streckenanalyse bei der Detektion von Myokardischämie/-hypoxie nur etwa 68% (23-100%) beträgt [22] und somit eine Myokardhypoxie vorliegen kann, obwohl im EKG typische Veränderungen fehlen. Insgesamt scheint das Erreichen der myokardialen DO 2 krit die Anämietoleranz des Gesamtorganismus quoad vitam wesentlich zu bestimmen. Beim Unterschreiten der myokardialen DO 2 krit bricht die Kompensation der Verdünnungsanämie kartenhausartig zusammen, es manifestiert sich eine Gesamtkörpergewebehypoxie mit akuter Lebensgefahr. In Analogie zum Myokard besteht auch für das Gehirn der Hauptkompensationsmechanismus einer Verdünnungsanämie in der Zunahme des zerebralen Blutflusses. Zusätzlich kann die zerebrale O 2 -Extraktion wesentlich gesteigert werden. Die Anämietoleranz der grauen Substanz des Hirngewebes hängt entscheidend von Aktivität und Funktionsstoffwechsel des Gehirns ab. Bei gesunden Freiwilligen, die wach einer akuten normovolämischen Hämodilution unterzogen wurden, verschlechterte sich die zerebrale Funktion (Gedächtnisübungen, neuropsychologische Tests) bei einer Hb-Konzentration von 5,1 g/dl (3,16 mmol/l; [112]) bzw. 5,7 g/dl (3,54 mmol/l; [113]) signifikant. Die zum gleichen Zeitpunkt bestimmte periphere und zentrale Nervenleitgeschwindigkeit (somatosensorisch evozierte Potenziale) blieb unbeeinflusst [114] . Allerdings konnte eine verlängerte Latenzzeit des P300-Potenzials (akustisch evozierte Potenziale) nachgewiesen werden, die als Hinweis für eine Beeinträchtigung der zentral-nervösen Prozessverarbeitung gedeutet werden kann [116] . In Allgemeinanästhesie wird üblicherweise eine vollständige Suppression des zerebralen Funktionsstoffwechsels beobachtet. Aufgrund einer konsekutiven Abnahme des zerebralen O 2 -Bedarfs sollte somit die Anämietoleranz in Allgemeinanästhesie zunehmen. Tatsächlich lagen die im Tierexperiment ermittelten zerebralen Hb krit -Werte in Allgemeinanästhesie niedriger (Hb krit 3,5-5 g/dl = 2,17- Hypothermie reduziert den Gesamt-O 2 -Bedarf und sollte sich daher positiv auf die Anämietoleranz auswirken. Zwar konnte im Tierexperiment bei narkotisierten Schweinen durch Absenken der Körpertemperatur von 38 auf 32°C kein signifikanter Effekt auf den kritischen Hb-Wert nachgewiesen werden: Hb krit normo-vs. hypotherm 2,3±0,2 (1,43±0,12 mmol/l) vs. 1,9±0,6 (1,18±0,37 mmol/ l; p=0,053). Allerdings verstarben die hypothermen Tiere bei einer signifikant niedrigeren Hb-Konzentration von 1,4±0,5 g/dl (0,87±0,31 mmol/l) als die normothermen (Hb 1,9±0,3 Für die üblicherweise bei einer Hämodilution verwendeten kolloidalen Infusionslösungen ließ sich kein substanzspezifischer Effekt auf die Anämietoleranz nachweisen [63] . Beim Einsatz von Infusionslösungen mit intrinsischer O 2 -Transportkapazität (7 "künstliche O 2 -Träger" auf der Basis von isoliertem menschlichem und tierischem Hb bzw. Perfluorokarbonen) konnte die Anämietoleranz hingegen sowohl im Tierexperiment als auch bei Patienten signifikant gesteigert werden (Übersicht in [34] ). Allerdings stehen derzeit in der Bundesrepublik Deutschland keine zugelassenen Präparate zur Verfügung. Die Frage, ob akute bzw. chronische Hypoxämie (z. B. infolge schwerer "chronic obstructive pulmonary disease", COPD oder "acute respiratory distress syndrome", ARDS) die Anämietoleranz eines Organismus per se einschränkt oder sogar die Transfusion auf supranormale Hb-Konzentrationen erfordert, wird nach wie vor kontrovers diskutiert. Tierexperimentelle Daten sprechen dafür, dass auch der hypoxämische Organismus weiterhin eine nahezu uneingeschränkte Anämietoleranz besitzt: So kompensierten narkotisierte Schweine eine schwerste Hypoxämie (p a O 2 25-35 mmHg) in identischem Maße -unabhängig davon, ob die Tiere zuvor auf einen HKT von 11% (0,11) hämodiluiert worden waren oder nicht [91] . Während bei Patienten mit schwerster COPD durch die Transfusion von Hb 8,7 g/dl (5,40 mmol/l) auf Hb 12 g/dl (7,45 mmol/l) und höher eine deutliche Beschleunigung des Weaningprozesses von der maschinellen Beatmung nachgewiesen werden konnte [90], war die Dauer des Weanings in einer anderen Untersuchung unabhängig davon, ob eine restriktive (Ziel-Hb 7-9 g/dl bzw. 4,34-5,59 mmol/l) oder eine liberale (Ziel-Hb 10-12 g/dl bzw. 6,21-7,45 mmol/l) Transfusionsstrategie zum Zuge kam [42]. Obwohl die Sepsis mit einer generalisierten Mikrozirkulations-, O 2 -Extraktions-und O 2 -Verwertungsstörung vergesellschaftet ist, verfügt auch der septische Organismus weiter über eine Anämietoleranz. Bei Intensivpatienten war die 30-Tage-Letalität unabhängig davon, ob eine restriktive Transfusionsstrategie mit Ziel-Hb 7-9 g/dl (4,34-5,59 mmol/l) oder eine liberale Strategie mit Ziel-Hb 10-12 g/dl (6,21-7,45 mmol/l) angewandt wurde [41] . Die maximale Anämietoleranz scheint bei Sepsis allerdings, wie erwartet, reduziert zu sein: Im Tierexperiment bei wachen Ratten war die DO 2 krit bei septischen Tieren signifikant höher als bei gesunden Tieren [78]. Bei polytraumatisierten Intensivpatienten mit einem mittleren "injury severity score" (ISS) von 25 Punkten war die 30-Tage-Letalität unabhängig davon, ob eine restriktive [Ziel-Hb 7-9 g/dl (4,34-5,59 mmol/l)] oder eine liberale [Ziel-Hb 10-12 g/dl (6,21-7,45 mmol/l)] Transfusionsstrategie angewandt wurde [69] . Bei Patienten mit 7 Schädel-Hirn-Trauma erhöhte dagegen die Transfusion von Hb 8,7 g/dl (5,40 mmol/l) auf Hb 10,2 g/dl (6,33 mmol/l) den zerebralen Gewebe-pO 2 signifikant [95]. Während einer Schwangerschaft greift der menschliche Organismus auf seine natürlicherweise vorhandene Anämietoleranz zurück. Aufgrund des überproportionalen Anstiegs des Plasmavolumens im Vergleich zur Erythrozytenmasse entwickelt sich eine 7 normovolämische Schwangerschaftsanämie, die erst bei Hb-Konzentrationen unter 10 g/dl (6,21 mmol/l) als unphysiologisch betrachtet wird. Eine Verdünnungsanämie bis Hb 7 g/dl (4,34 mmol/l) wird von Mutter und Kind problemlos toleriert [25] . Im Tierexperiment blieben die plazentare Perfusion und die fetale Oxygenierung bei wachen Schafen bis zu einem HKT-Wert von 14-15% (0,14-0,15) bzw. einem Hb von ca. 5 g/dl (3,10 mmol/l) unverändert [13, 14, 83]. Während chronischer Anämie (z. B. bei chronischer Niereninsuffizienz, Tumorleiden, chronischer Entzündung) entwickeln sich identische Kompensationsmechanismen (insbesondere Steigerung der Gewebe-O 2 -Extraktion, später HZV-Anstieg) wie bei akuter Anämie. Darüber hinaus steigt der intraerythrozytäre Gehalt an 2,3-Diphosphoglyzerat mit der Folge einer Rechtsverschiebung der HbO 2 - der unmittelbar postoperativen Periode (Aufwachraum, Normalstation) gewährleistet werden kann. Die häufig postulierte eingeschränkte Mobilisierbarkeit alter Patienten mit Anämie insbesondere nach traumatologisch/orthopädischen Eingriffen konnte bis dato anhand kontrolliert erhobener Daten nicht bestätigt werden 59 mmol/l) ohne Transfusion toleriert werden, bei herzchirurgischen Patienten Hb-Konzentrationen von 8-10 g/dl (4,96-6,21 mmol/l). Patienten mit Schädel-Hirn-Trauma scheinen von einer Hb TEE-Veränderungen, Laktazidose, zentralvenöse SO 2 <65%) vor dem Erreichen der genannten Hb-Richtwerte, sind diese -nach zuvor erfolgtem Ausschluss von Hypovolämie und Narkoseproblemen -bei der Indikationsstellung zur Transfusion führend. Die Dynamik des Blutverlusts muss in die Entscheidung zur Transfusion miteinbezogen werden Bei massiver Blutungen sollte der Tatsache Rechnung getragen werden, dass die Erythrozyten physiologisch zur Stabilisierung der Blutgerinnung beitragen (u. a. Aktivierung/Modulierung der Thrombozytenfunktion Bei fortbestehender diffuser Blutung trotz adäquater Substitution aller Komponenten des Gerinnungssystems kann daher eine Transfusion auf HKT-Werte von 30-35% (0,30-0,35) bzw. einen Hb von 10-11 g/dl (6,21-6,83 mmol/l) auch ohne Vorliegen von Transfusionstriggern in Erwägung gezogen werden ATP-) Konzentration in gelagerten Blutkonserven trotz des Zusatzes von Additivlösungen (CPDA-1, SAG-Mannitol, PAGGS-Mannitol etc.) bereits nach kurzer Zeit (3-5 Tagen) zu morphologischen und funktionellen Veränderungen der Erythrozyten (Bildung von Sphärozyten, reduzierte Verformbarkeit der Erythrozytenmembran, reduziertes 2,3-Diphosphoglyzerat, gesteigerte O 2 -Affinität) führen. Die Wiederherstellung normaler 2,3-Diphosphoglyzeratkonzentrationen und damit physiologischer O 2 -Transporteigenschaften benötigt nach Transfusion "alter" Erythrozytenkonzentrate (>7 Tage) zwischen 24 und 36 h. Es ist davon auszugehen, dass die transfundierten Erythrozyten in dieser Zeit nur unzureichend an der Gewebeoxygenierung teilnehmen. Die mangelnde Effektivität gelagerter Erythrozytenkonzentrate (>15 Tage) bei der Gewebeoxygenierung konnte zwar im Tierexperiment und am Patienten nachgewiesen werden Wenn möglich, sollte daher autologes Blut (ANH-, MAT-Blut) transfundiert werden, bei dem diese Problematik nicht zum Tragen kommt Künstliche Sauerstoffträger als Alternative zur Bluttransfusion A multicenter, randomized, controlled clinical trial of transfusion requirements in critical care Risiken der Transfusion von Blutkomponenten: aktuelle Anhaltszahlen für eine "quantitative" Risikoaufklärung Cardiovascular response to acute normovolemic hemodilution in patients with coronary artery disease: assessment with transoesophageal echocardiography Critical oxygen delivery in conscious humans is less than 7.3 ml O 2 ×kg -1 ×min -1 Effects of stored-blood transfusion on oxygen delivery in patients with sepsis Effectiveness of acute normovolemic hemodilution to minimize allogeneic blood transfusion in major liver resections The DeltaCrit system (DCS): a computer program for standardized bedside detection of critical oxygen delivery using the Deltatrac II™ metabolic monitor Hyperoxic ventilation reduces 6-hour mortality at the critical hemoglobin concentration Hyperoxic ventilation increases the tolerance of acute normovolemic anemia in anesthetized pigs Relationship of blood transfusion and clinical outcomes in patients with acute coronary syndromes Early goal-directed therapy in the treatment of severe sepsis and septic shock Hemodilution tolerance in elderly patients without known cardiac disease Hemodilution tolerance in patients with coronary artery disease who are receiving chronic beta-adrenergic blocker therapy Anemia and blood transfusion in critically ill patients Art der Anwendung. Leitlinien zur Therapie mit Blutkomponenten und Plasmaderivaten, 3. Aufl. Deutscher Ärzteverlag, Köln, S 11-14 113 Fresh blood and aged stored blood are equally efficacious in immediately reversing anemia-induced brain oxygenation deficits in humans Profound hemodilution: what is the critical level of hemodilution at which oxygen delivery-dependent oxygen consumption starts in an anesthetized human Blood transfusion in elderly patients with acute myocardial infarction Extreme hemodilution due to massive blood loss in tumor surgery Bitte beachten Sie: Antwortmöglichkeit nur online unter: CME.springer.de Die Frage-Antwort-Kombinationen werden online individuell zusammengestellt. Es ist immer nur eine Antwort möglich.