Improving the method of cardiopulmonary bypass in cardiac surgeries

V.I. Cherniy, L.A. Sobanskaya, P.A. Topolov, A.N. Lazarenko, T.A. Alekseeva, V.G. Guryanov


Background. The use of extracorporeal circuit remains a significant problem during cardiac surgery. Improving the methods of artificial blood circulation is still relevant now. The purpose was to improve the method of cardiopulmonary bypass (CPB) during cardiac surgery due to modification of the surface of extracorporeal circuit and the use of fructose-1,6-diphosphate. Materials and methods. At the premises of Scientific and Practical Center of Preventive and Clinical Medicine, 64 cardiac surgical patients were examined and operated using CPB. The patients were divided into 3 groups: group 1 — those undergoing CPB using esafosfina (n = 22); group 2 — patients undergoing CPB with extracorporeal circuit processed with adapting composition (n = 21) and group 3 — controls (n = 21). In each group, smears and blood tests were done, the morphometry of blood smears was studied, as well as erythrocyte indices, acid-base balance, hemolysis and phosphate levels. The study was carried out before the start of perfusion, then after 10, 40, 60 minutes (warming stage) of cardiopulmonary bypass and one hour after turning off the heart-lung machine. Results. It is shown that a decrease in the hemoglobin, red blood cells and hematocrit values in all three groups is due to hemodilution, the use of solutions for cardioplegia. When using esafosfina and processing the oxygenator circuit by adapting composition, the hemolysis after CPB is lower than in the control group (p < 0.05). Hypophosphatemia is an underestimated problem in cardiac surgery patients. In group 1, the administration of esafosfina allowed correcting hypophosphatemia (р < 0.001).
In group 2, the level of phosphorus by the end of perfusion was not significantly different from the baseline (p = 0.07). In group 3, the level of phosphorus after CPB decreased
(p < 0.001) that indicates an energy deficit in this category of patients. Changes in the mixed venous saturation reliably reflect the adequacy of oxygen consumption. PvO2 in group 1, where esafosfina was used, during CPB was significantly higher than in group 3 (p < 0.05). When analyzing the morphometry of blood smears, it was found that in group 3 (controls) du-ring CPB, starting from 10 minutes, there was a tendency of erythrocytes transformation into echinocytes, which after CPB prevail in the high power field compared to the period before CPB (p < 0.05). After CPB, echinocytes, microcytes and red blood cells appear in the high power field. When analyzing the morphometry of blood smears in groups 1 and 2, it was found that discocytes are less transformed into echinocytes, and after 40 minutes of CPB, the number of normocytes is not significantly different compared to the period before CPB (p > 0.05). Conclusions. The expediency of using esafosfina and adapting composition in artificial blood circulation during cardiac surgery is proved. The proposed methods lead to the correction of hypophosphatemia, improve the supply of cells with oxygen, increase resistance to hemolysis, increase the supply of energy-rich phosphorus compounds. A positive effect on the morphometric state of erythrocytes is noted. The indicators of mixed venous saturation are best when using esafosfina.


cardiopulmonary bypass; extracorporeal circuit; oxygenator; hypophosphatemia; fructose-1,6-diphosphate; adapting composition; erythrocyte morphometry


Влияние комбинированной анестезии на развитие окислительного стресса эритроцитов в зависимости от режима перфузии при операциях аортокоронарного шунтирования / Ильиных Т.Ю., Галян С.Л., Кадочников Д.Ю., Баранов В.Н. // Вестник Российской военно-медицинской академии. — 2014. — № 3(47). — С. 45-48.

Локшин Л.С., Лурье Г.О., Дементьева И.И. Искусственное и вспомогательное кровообращение в сердечно-сосудистой хирургии: Практическое пособие. — М., 2003. — 93 с.

Мальцева И.В. Характеристика резистентности эритроцитов у кардиохирургических больных с различной степенью выраженности постперфузионного гемолиза // Бюллетень сибирской медицины. — 2013. — Т. 12, № 1. — С. 69-74. DOI: 10.20538/1682-0363-2013-1-69-74.

Борисов Ю.А., Спиридонов В.Н., Суглобова Е.Д. Резистентность эритроцитарных мембран: механизмы, тесты, оценка (обзор литературы) // Клинич. лаб. диагностика. — 2007. — № 12. — С. 36-39.

Svenmarker S., Jansson E., Stenlund H., Engström K.G. Red bood cell trauma during cardiopulmonary bypass narrow porefilterability versus free haemoglobin // Perfusion. — 2000 Jan. — 15(1). — 33-40. DOI: 10.1177/026765910001500106.

Grygorczyk R., Orlov S.N. Effects of Hypoxia on Erythrocyte Membrane Properties — Implications for Intravascular Hemolysis and Purinergic Control of Blood Flow // Mini review published: 22 December 2017. doi: 10.3389/fphys.2017.01110 Frontiers in Physiology | 1 December 2017 | Volume 8 | Article 1110.

Хохлов О.А. Роль нарушений структурной организации мембраны эритроцитов в интраоперационном гемолизе при искусственном кровообращении: Автореф. дис… канд. мед. наук. — Томск, 2013. — 23 с.

Hemolysis is a primary ATP-release mechanism in human erythrocytes // Blood. — 2014 Sep 25. — 124(13). — 2150-2157. — Prepublished online 2014 Aug 5. doi: 10.1182/blood-2014-05-572024

Овчинникова О.А., Тихомирова И.А. Реологические свойства крови в условиях модификации энергетического баланса эритроцитов // Ярославский педагогический вестник. — 2012 — Т. 3, № 3. — С. 134-139.

Sprague R., Ellsworth M., Stephenson A., Kleinhenz M. Deformation-induced ATP release from red blood cells requires CFTR activity // American Physiological Society. — 2010. — Н1726-Р1732. PMID: 9815080

Cohen J., Kogan A., Sahar G., Lev S., Vidne B., Singer P. Hypophosphatemia following open heart surgery: incidence and consequences // European Journal of Cardiothoracic Surgery. — 2004. — 26. — 306-10. DOI: 10.1016/j.ejcts.2004.03.004.

Heames R.M., Cope R.A. Hypophosphataemia causing profound cardiac failure after cardiac surgery // Anaesthesia. — 2006. — 61. — Р. 1211-1213. doi:10.111/j.1365-2044.2006.04839.

Myocardial Protection Using Fructose-1,6-Diphosphate During Coronary Artery Bypass Graft Surgery: A Randomized, Placebo-Controlled Clinical Trial / B.J. Riedel, J. Gal, G. Ellis, P.J. Marangos, A.W. Fox, D. Royston // Anesth. Analg. — 2004. — 98. — 20-9.

Gaasbeek A., Meinders AE. Hypophosphatemia: an update on its etiology and treatment // Am. J. Med. — 2005 Oct. — 118(10). — 1094-101. DOI: 10.1016/j.amjmed.2005.02.014.

Dieleman J.M., Peelen L.M., Coulson T.G., Tran L., Reid C.M., Smith J.A., Myles P.S., Pilcher D. Age and other perioperative risk factors for postoperative systemic inflammatory response syndrome after cardiac surgery // Br. J. Anaesth. — 2017 Oct 1. — 119(4). — 637-644. doi: 10.1093/bja/aex239.

Гончарук А.В., Федерякин Д.В., Анохин А.В., Козачук А.В., Козлов С.Е. Анализ системного воспалительного ответа при использовании различных методик искусственного кровообращения // Клин. и эксперимент. хир. журн. им. акад. Б.В. Петровского. — 2017. — № 1. — С. 78-83.

Major M.R., Wong V.M., Nelson E.R., Longaker M.T. The foreign body response: at the interface of surgery and bioengineering // Plast. Reconstr. Surg. — 2015 May. — 135(5). — 1489-98. doi: 10.1097/PRS.0000000000001193.

Sotir Lako, Teuta Dedej, Tatjana Nurka, Vera Ostreni, Aurel Demiraj, Roland Xhaxho, Edin Prifti. Hematological Changes in Patients Undergoing Coronary Artery Bypass Surgery: a Prospective Study // Med. Arh. — 2015 Jun. — 69(3). — 181-186.

Мороз В.В., Салмина А.Б., Фурсов А.А., Михутки-

на С.В., Линев К.А., Шахмаева С.В. Новые аспекты развития системной воспалительной реакции после аортокоронарного шунтирования // Общая реаниматология. — 2008. — Т. ІV, № 6. — С. 5-8.

Алексеева Т.А., Сморжевский В.И., Лазаренко О.Н., Тиньков В. А., Береговой О.В., Ошкадеров С.П. Изменение поверхности стентов после нахождения в организме (эксперементальное исследование) // Клінічна хірургія. — 2010. — № 11–12. — С. 4.

Дружина А.Н. Влияние ультрафильтрации крови на иммунный ответ организма при проведении искусственного кровообращения у детей // Вісник проблем біології і медицини. — 2013. — Вип. 2 (100). — С. 142-145.

Клінічне застосування обробки поверхні імплантатів адаптуючою композицією для поліпшення їх біосумісних властивостей у реконструктивно-відновлювальній хірургії: Методичні рекомендації / М.Т. Картель, О.М. Лазаренко, Т.А. Алексєєва, І.В. Бойко, В.Й. Сморжевський та ін. — К., 2016. — 22 с.

Собанська Л.О., Тополов П.О., Куриленко Я.В., Дьордяй І.С., Белемець Н.І., Лазаренко О.М., Лазаренко Г.О., Литвин П.М. Використання принципу адаптуючої композиції при втручаннях з використанням АКШ // Нові досягнення у галузі медичних та фармацевтичних наук: Збірник тез наукових робіт. 18–19 листопада 2016 р. — Одеса, 2016. — С. 60-63.

Сметкин А.А., Киров М.Ю. Мониторинг венозной сатурации в анестезиологии и интенсивной терапии // Общая реаниматология. — 2008. — Т. IV, № 4. — С. 86-90.

Svenmarker S., Hannuksela M., Haney M. A retrospective analysis of the mixed venous oxygen saturation as the target for systemic blood flow control during cardiopulmonary bypass // Perfusion. — 2018 Sep. — 33(6). — 453-462. Doi: 10.1177/0267659118766437.

Лях Ю.Е. Основы компьютерной биостатистики: анализ информации в биологии, медицине и фармации статистическим пакетом MedStst / Ю.Е. Лях, В.Г. Гурьянов, В.Н. Хоменко, О.А. Панченко. — Д.: Папакица Е.К., 2006. — 214 с.

Copyright (c) 2019 EMERGENCY MEDICINE

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.


© Publishing House Zaslavsky, 1997-2019


   Seo анализ сайта