28.01.2015

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„Pathophysiologische Hintergründe der

Volumentherapie im Trauma“

Barbara Friesenecker Univ.-Klinik für Allgem. und Chir. Intensivmedizin

Medizinische Universität Innsbruck

13. Interdisziplinäre Traumasymposium Linz

„Hot topics der Traumaversorgung“ 16. - 17. Jänner 2015

Design Center Linz

Interessenskonflikte:

• Vorträge für Fresenius

• Vorträge für BBraun

Ziel von Volumentherapie:

„EU – Volämie“ Intravasale Euvolämie

Nicht das

Gesamtkörperwasser !!!

… das „passiert“ sowieso

SIRS / Sepsis: „capillary leak“ / venuläre „Leaky sites“

Akrale Zyanose Ödem

Schlechte mikrovaskuläre Perfusion

Volumengabe zur

Aufrechterhaltung /Wiederherstellung des

mikrovaskulären Fluss

ausreichenden Perfusionsdrucks (MAP)

3 klassische

Gesichtsfelder

mit

funktionellen

Kapillaren

28.01.2015

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Kapillarperfusion - hämorrhagischer Schock ...

FCD = signifikanter Parameter

im

hämorrhagischen Schock

für

MORTALITÄT

Ziel: Erhalt oder Wiederherstellung einer ausreichenden kapillären Perfusion

The mottling score is reproducible and easy to evaluate at the bedside.

The mottling score as well as its variation during resuscitation is a strong predictor of 14-day survival in patients with septic shock.

1. Je höher der score desto früher stirbt man 2. Prognose besser, wenn Mottling während Resuszitation verschwindet

Woran stirbt Trauma - PatientIn ?

• Schock • Blutung (Gerinnungsversagen)

Metabolik

SCHOCK - BE Mortalität von Trauma Patienten - BE

Metabolik

BE / Azidose: = globaler Marker für Gewebeperfusion

neg. BE: • Marker für gestörte mikrovaskuläre Perfusion

• prognostischer Marker der Schwere der Verletzung • direkt Bezug zu Mortalität

mild (3 – 5)

moderat (6 – 9) schwer (> 10)

Direkte Korrelation zwischen Aufnahme - BE und • Transfusions/Flüssigkeits - Bedarf

• posttraumatischem MODS

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Effekte von Azidose auf Gerinnung:

Plasmatische Haemostase:

Erniedrigung von Fibrinogen

Erniedrigung der Thrombin Generation

Thrombozyten:

Thrombocytopenie

Thrombocytopathie

Fibrinogen

Thrombozyten

mg

/dl

107/µ

l

300 200 100 50

500 400

300

200

100

pH 7,4 pH 7,1

pH 7,4 pH 7,1

Martini WZ(1), Dubick MA, Pusateri AE, Park MS, Ryan KL, Holcomb JB. Does bicarbonate correct coagulation function impaired by acidosis in swine? J Trauma. 2006 Jul;61(1):99-106.

Marumo M(1), Suehiro A, Kakishita E, Groschner K, Wakabayashi I. Extracellular pH affects platelet aggregation associated with modulation of store-operated Ca(2+) entry. Thromb Res. 2001 Dec 1;104(5):353-60.

Zur Verfügung gestellt von Dietmar Fries

• 25% der Trauma Patienten

sind koagulopathisch bei Aufnahme

• Koagulopathy ist assoziiert

mit Schock und 5x erhöhter Mortalität

• Schock and Hypoperfusion führen zu

Antikoagulation und Hyperfibrinolyse

Hypovolämie/Azidose Hypothermia

„Lethale Trias von

Hypothermie, Azidose und Koagulopathie …“

Koagulopathy

Gerinnung / Temperatur

Zur Verfügung gestellt von Dietmar Fries

Volumentherapie im Trauma

1. Volumen ist wichtig 2. Viskosität 3. Nebenwirkungen

Volumentherapie im Trauma

1. Volumen ist wichtig 2. Viskosität 3. Nebenwirkungen

• Vorsicht mit frühem Vasopressor immer mit Flüssigkeit starten

• Vasopressoren nicht statt Flüssigkeit verwenden !!

Early vasopressor

12 h 24 h

Aggressive volume therapy (Cristalloids) 12 h

24 h

1036 Patients (Cristalloids vs Phenylephrine, NA, Dopamine, Vaso)

0,5 1,0 5

Independant Hazard Ratio for mortality (95% CI)

1,8x höheres Morttalitätsrisiko

2x höheres Mortalitätsrisiko

40% Mortalitätsreduktion

n.s.

Sperry JL(1), Minei JP, Frankel HL, West MA, Harbrecht BG, Moore EE, Maier RV, Nirula R. Early use of vasopressors after injury: caution before constriction. J Trauma. 2008 Jan;64(1):9-14.

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Volumentherapie im Trauma

1. Volumen ist wichtig 2. Viskosität 3. Nebenwirkungen

Viskosität des strömenden Blutes:

Blut: ~ 5 cp Wasser: ~ 1 cp (= Kristalloide)

Kolloide: 1,7 cp (Gelatine) / 1,8 cp (Stärke: Voluven)

Sahne: 10

Olivenöl: 102

Honig: 104

Determinanten der Blutviskosität:

• Erythrozyten

• Erythrozyten

• Erythrozyten

• Erythrozyten

d.h. der Hkt Hemodilution (Hkt durch Volumstherapie) führt

- abhängig von der Viskosität des Volumsersatzmittels -

zur Verminderung der Viskosität

des strömenden Blutes

Pries AR, Secomb TW. Microvascular blood viscosity in vivo and the endothelial surface layer. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2005 Dec;289(6):H2657-64.

Hkt-abhängige mikrovaskuläre Veränderungen (rat mesentery):

Hkt ~ 35% Dia 12.6 μm

Hkt ~ 15% Dia 8 μm

Vasokonstriktion

Höhervisköse Lösungen (Blut) führen über

Shearstress an der Endothelzelle

NO + Prostazyclin – freisetzung

Vasodilatation im nachgeschalteten, mikrovaskulären Gefäßbett

verbesserte kapilläre Perfusion

Fernandes CJ Jr, Akamine N, De Marco FV, De Souza JA, Lagudis S, Knobel E. Red blood cell transfusion does not increase oxygen consumption in critically ill septic patients. Crit Care 2001 Dec;5(6):362-7

Marik PE, Sibbald WJ. Effect of stored-blood transfusion on oxygen delivery in patients with sepsis. JAMA 1993 Jun 16;269(23):3024-9

McIntire LV, Frangos JA, Rhee BG, Eskin SG, Hall ER. The effect of fluid mechanical stress on cellular arachidonic acid metabolism. Ann N Y Acad Sci. 1987;516:513-24.

Effekt von Viskosität auf mikrovaskuiläre Rheologie: Fernandes Crit Care (2001), Marik Jama (1993), McIntire Ann N Y Acad Sci (1987)

Viskosität – Hkt Pries/Gaethgens, Circ Res (1992)

„Luxus - Hkt “: mikrovaskuläre (= kap.) Hkt = konstant

Hkt mikro unterschreitet Normalwert erst nach

Abfall des makrovaskulären Hkt um 30-50%

Pries AR, Fritzsche A, Ley K, Gaehtgens P. Redistribution of red blood cell flow in microcirculatory networks by hemodilution.

Circ Res. 1992 Jun;70(6):1113-21.

Hemodilution

• Redistribution & Homogenisierung des RBC-flows

• Verbesserung der mikrovaskulären Perfusion

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Pries AR, Secomb TW. Microvascular blood viscosity in vivo and the endothelial surface layer. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2005 Dec;289(6):H2657-64.

Hkt-abhängige mikrovaskuläre Veränderungen (rat mesentery):

Hkt ~ 35% Dia 12.6 μm

Hkt ~ 15% Dia 8 μm

Erhalt von

Plasmaviskosität erhält

kapillären Fluss

Dex 70 (6%)

Viscosity: 2,8 cp

Dex 500 (6%)

Viscosity: 6,4 cp

75% Exchange transfusion: Hb~ 2-3mg%, Hct~ 11%

Volumentherapie im Trauma

1. Volumen ist wichtig 2. Viskosität 3. Nebenwirkungen

Nebenwirkungen von Flüssigkeitstherapie

• Dilution des strömenden Blutes (Viskosität )

• Koagulopathie (Dilution / HES - Gerinnungsstörung)

• Flüssigkeits Overload (Glycocalix; Rechtsherzversagen (FFP!); MODS; Mortalität)

• Ödem / Compartment Syndrom

(Abdominell, generell ?!?)

• Lungenfunktionsstörung (Ödem; TRALI … FFP ?!?! )

• Blutdruckerhöhung

erhöht Blutverlust ?

Nebenwirkungen von Flüssigkeitstherapie

• Dilution des strömenden Blutes (Viskosität )

• Koagulopathie (Dilution / HES - Gerinnungsstörung)

• Flüssigkeits Overload (Glycocalix; FFP Rechtsherzversagen; MODS; Mortaltiät)

• Ödem / Compartment Syndrom

(Abdominell, generell ?!?)

• Lungenfunktionsstörung (TRALI … FFP ?!?! )

• Blutdruckerhöhung

erhöht Blutverlust ?

28.01.2015

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Endothelzellschwellung im hämorrhagischen Schock

Hemodilution

Kristalloide (NaCl)

Hct ~ 45

Hct ~ 11

Interstitielles Ödem

Hct ~ 20 !

Cristalloids

Colloids

HES

Albumin

Hat die Art der verwendeten Flüssigkeit Einfluss auf mikrovaskuläre Perfusion ?

Gelatine

FFP ?

Prospektive normovoläme Hemodilution

an 10 Frauen mit Ringer Laktat

• Blut mit 3-facher Menge an RL ersetzt

• Messung von Blutvolumen mittels Doubletracer Methode

Ergebnis:

• intravaskuläre Normovolämie wird nicht erreicht

• Akkumulation von interstitieller Flüssigkeit (ÖDEM) (Effekt nur teilweise reversibel durch die i.v. Gabe von 20% HA).

Klinisch empfohlen bei Blutung :

Substitution der fünffachen Menge an Kristalloiden

(oder zur Vermeidung von Ödemen

isoonkotische Preparation verwenden)

) Jacob M, Chappell D, Hofmann-Kiefer K, Helfen T, Schuelke A, Jacob B, Burges A, Conzen P, Rehm M. The intravascular volume effect of Ringer's lactate is below 20%: a prospective study in humans. Crit Care. 2012 May 16;16(3):R86.

Lobo DN, Stanga Z, Aloysius MM, Wicks C, Nunes QM, Ingram KL, Risch L, Allison SP. Effect of volume loading with 1 liter intravenous infusions of 0.9% saline, 4% succinylated gelatine (Gelofusine) and 6% hydroxyethyl starch (Voluven) on blood volume and endocrine responses: a randomized, three-way crossover study in healthy volunteers. Crit Care Med 2010, 38:464-470.

10 healthy men

Je 1liter 0,9%NaCl, Gelofusin, Voluven

• body weight (total body water) after infusions were similar

• blood volume expansion by two colloids >> 0.9% NaCl (p < .01)

At the end of infusions

68% of 0.9% saline

21% of Gelofusine,

16% of Voluven

had escaped from the intravascular to the extravascular space.

Kristalloide: • sehr schlechter intravaskulärer Volumseffekt

• viel interstitielles/endotheliales Ödem

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Kristalloide: • sehr schlechter intravaskulärer Volumseffekt

• viel interstitielles/endotheliales Ödem Jacob M, Chappell D. Reappraising Starling: the physiology of the microcirculation. Curr Opin Crit Care. 2013 Aug;19(4):282-9.

If the vascular barrier is intact, iso-oncotic preparations

have a volume effect far beyond that of crystalloids

Jacob M, Chappell D, Hofmann-Kiefer K, Helfen T, Schuelke A, Jacob B, Burges A, Conzen P, Rehm M. The intravascular volume effect of Ringer's lactate is below 20%: a prospective study in humans. Crit Care. 2012 May 16;16(3):R86.

Kolloide (höhervisköse Lösungen) sind NOTWENDIG und UNVERZICHTBAR

• zur Aufrechterhaltung der mikrovaskuläre Rheologie ,

(v.a. bei einem hochvolumigen Volumsersatz) • Zur Vermeidung von massiven Ödemen

•Zur Aufrechterhaltung der Blutviskosität (mikrovaskuläre Rheologie)

Welches Kolloid ???

• Stärke • Albumin • Gelatine

• FFP ?

Welches Kolloid ???

• Stärke • Albumin • Gelatine

• FFP ?

• Spez. Abbau (Amylase, Niere) • kurze HWZ (4-6h) • Speicherung im RES (Macrophagen, Milz, Leber)

• Stört Fibrinogen Polimerisation • Pruritus

• Allergische NW (sehr selten)

STÄRKE:

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The effects of colloid pre-loading on thrombelstography prior to

caesarian delivery: HES 130/0.4 (Voluven) versus succinylated

gelatine. Turker G et al. J Int Med res. 2011

Ziel:

Prospective randomizierte, doppelblind Studie (N= 50 Schwangere)

• Vergleich Gelatin mit HES 130/0.4 (Voluven)

• Flüssigkeits Pre-loading

• Spinalanethesie (Kaiserschnitt)

Ergebnisse:

Keine arterielle Hypotension in beiden Gruppen

Milde hypokoagulabile Effkte in beiden Gruppen

CFT war signifikant verändert nach Infusion von Voluven

und nicht verändert mit Gelofusin

60 orthopädische PatientInnen (Knie – Prothese)

Volumenersatz mit:

Ringer Laktat (4.800 ml)

Gelatine (1.435 ml)

6%HES200/0.5 (1.240 ml)

ROTEM®-Monitoring

Effects of perioperatively administered crystalloids and colloids on hemostasis

Innerhofer et al. Anesth&Analg 2002

auf RL-Basis

5

10

15

20

25

30

FibA20 HES FibA20 GEL FibA20 RL

D

C

B

A

p<0.0001mm

30

40

50

60

70

80

ExA20 HES ExA20 GEL ExA29 RL

D

C

B

A

p<0.0001

mm

ExA20RLHES200 Gelatine RL HES200 Gelatine RL

FibTEM ExTEM

5

10

15

20

25

30

FibA20 HES FibA20 GEL FibA20 RL

D

C

B

A

p<0.0001mm

30

40

50

60

70

80

ExA20 HES ExA20 GEL ExA29 RL

D

C

B

A

p<0.0001

mm

ExA20RL5

10

15

20

25

30

FibA20 HES FibA20 GEL FibA20 RL

D

C

B

A

p<0.0001mm

30

40

50

60

70

80

ExA20 HES ExA20 GEL ExA29 RL

D

C

B

A

p<0.0001

mm

ExA20RLHES200 Gelatine RL HES200 Gelatine RL

FibTEM ExTEM

ROTEM®-measurements: Maximum Clot Firmness (MCF) FibTEM:

Colloid Replacement: Reduziert finale Clotfestigkeit (gestört Fibrinogen Polimerisation)

HES >> Gel >> RL

Einfluss von Kolloiden auf die Fibrinogen Polimersation

42 Kinder (ASA I-II, 3-15kg)

elektive Chirugie

Infusionsregime:

10ml/kg/h RL+Glucose 5%

colloids 15 ml/kg (30 min):

• 6% HES 130/0.4

• 4% succ. Gelatine

• Albumin 5 %

Gel + Albumin reduzierte MCF, im «normalen Range» HES rduzierte MCF, Werte unter dem «normalen Range»

Welches Kolloid ???

• Stärke • Albumin • Gelatine

• FFP ?

Albumin

• Interstitial Verweildauer: 45 d !!! (mittlere Plasma-HWZ: 19 d!)

• Plasma Extravasation 60-75%

SAFE-Study (NJMed 2004)

Australia: 4% Albumin (hypooncotic)

CI for traumatic brain injury (Edema)

NaCl & Albumin in Australien = unlimitiert, kostenlos, Nebenprodukt

der Blutprodukt Herstellung

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Jacob M, Chappell D. Reappraising Starling: the physiology of the microcirculation. Curr Opin Crit Care. 2013 Aug;19(4):282-9.

Bei intakter endothelialer Oberfläche wird im Hochdrucksystem (Arteriolen)

druckabhängig entsprechend dem

intravaskulären COP Flüssigkeit nach draussen filtriert

(bis zu einem Plasma Albumin Spiegel von 1g%)

… d.h. es gibt keinen

nach Innen gerichteten onkotischen Druck im gesamten

anatomischen Gefäßwand-Bereich (Interstitium ist entgegen der Annahme von Starling voll mit Albumin)

ÖDEM

Flüssigkeits - Rückshift via

lymphatisches System Jacob M, Chappell D. Reappraising Starling: the physiology of the microcirculation. Curr Opin Crit Care. 2013 Aug;19(4):282-9.

Welches Kolloid ???

• Stärke • Albumin • Gelatine

• FFP ?

• Abbau durch unspez. Esterasen (Peptidasen)

• kurze HWZ

• kein Dosis Limit

• Allergische NW (sehr selten)

Gelatine:

Gelatine: wovon sprechen wir ???

1. Harnstoffvernetzte (alt)

oder 2. succinylierte Form

Zur Verfügung gestellt von Dietmar Fries

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1) Laxenaire, M. C. et al. Ann Fr Aesth Réanim 13 (1994) 301-310

2) Lundsgaard-Hansen P. et al. Dev Biol Stand 48 (1980) 251-256

Harnstoffvernetzte

Gelatine

Welches Kolloid ???

• Stärke • Albumin • Gelatine

• FFP ?

Welches Kolloid ???

• Stärke • Albumin • Gelatine

• FFP ?

• Restriktive Volumentherapie im haemorrhagischen Schock schützt nicht vor den

Nebenwirkungen der Azidose

• Beginne mit Kristalloiden, gefolgt von Kolloiden zur Volumssubsititution

• Vermeide HES in blutenden PatnetintInnen

• Vermeide 0,9 % NaCl ! Verwende keine FFP !!!

• KEIN Albumin beim SHT

• HES Lösungen mit mittlerem MW haben weniger Nebenneffekte im Vgl. Zu alten

Stärkelösungen

• Regelmäßig Gerinnungsfuktion überprüfen während hochvolumiger

Flüssigkeitssubstitution !

Woran man sonst noch denken sollte? …. Spahn et al. : European Guidelines to manage bleeding following trauma, CCForum 2007

• Ziel Hb = 7- 9 g/dl

• Ziel Thrombozyten: > 50.000 (> 100.000 in brain injury)

• Ziel SBP 80 – 100 mmHg (besser: MAP > 60 mmHg) (Ausnahme: Brain injury!)

• Minimiere Zeit zwischen Trauma und OP

sofortige Blutungskontrolle

„damage control surgery/intervention “ (Beckenringstabilisierung, angiographische Embolisation, Packing)

• Unklare Blutungsquelle Sono, CT (Laktate, BE)

• Früher Einsatz von antifibrinolytiscen Substanzen

• (i.e. Tranexamsäure (Cyclocapron): 1 – 2 g)

• KEIN AT III für blutende PatientInnen

• vermeide / korrigiere Hypothermie (>35°C)

Woran man sonst noch denken sollte? …. Spahn et al. : European Guidelines to manage bleeding following trauma, CCForum 2007 KONKLUSION:

• Ausreichende Volumssubstitution im Trauma ist essentiell !

(MAP und Perfusion)

• Nicht zu viel und nicht zu wenig (Monitoring!)

• Das «physiologisch richtige» Volumsersatzmittel auswählen (Kolloid!)

• Kolloide haben den viel besseren Volumseffekt als Kristalloide (Ödeme !)

• Kolloide sind visköser als Kristalloide

unabdingbar zur Aufrechterhaltung mikrovaskulärer Perfusion

Schlechte Kapillarperfusion Mortalität

• Gelatine = das derzeit «beste verfügbare» Kolloid (unspez. Abbau, guter Volumseffekt, Viskosität, Gerinnung)

• Stärke mit Vorsicht anwenden (Gerinnung/Akkumulation)

• Albumin völlig ungeeignet für grossvolumigen Ersatz (Plasmaextravasation; lange HWZ; teuer !)

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Ingo Lorenz

Dietmar Fries Barbara Friesenecker Ernst Toferer

AUSTRIA

Oenipontum

Nullnullsix, der Druide

Benjamin Treichl