Hemodiluição, disfunção renal e cirurgia cardíaca

Transcrição

1 Revisão Hemodiluição, disfunção renal e cirurgia cardíaca Hemodilution, renal dysfunction and cardiac surgery Fabio Papa Taniguchi 1, Antônio Sérgio Martins 2 RESUMO A hemodiluição em cirurgia cardíaca tem sido utilizada por reduzir a viscosidade sanguínea e resistência vascular periférica, diminuir a utilização de sangue e derivados, atenuar o risco transfusional e resposta inflamatória sistêmica e, ainda, pela redução do custo hospitalar. O nível de menor hematócrito durante a circulação extracorpórea tem sido estabelecido como ideal em 20%. Entretanto, a hemodiluição durante a circulação extracorpórea em pacientes submetidos à cirurgia cardíaca é fator de risco conhecido para o aumento da mortalidade hospitalar e diminuição da sobrevivência tardia. Com a utilização da normotermia, o debate em torno do menor hematócrito aceitável durante a CEC foi revivido. O objetivo desta revisão é avaliar a importância da hemodiluição durante a cirurgia cardíaca como fator de risco para o desenvolvimento de insuficiência renal aguda no pós-operatório. Descritores: Cirurgia torácia; Hemodiluição; Insuficiência renal; Hematócrito ABSTRACT Hemodilution has been used in cardiac surgery to reduce blood viscosity and peripheral vascular resistance, decrease the need for blood transfusions, attenuate the risk of transfusions and diminish systemic inflammatory response syndrome and hospital costs. The lowest hematocrit level during cardiopulmonary bypass has been stated as 20%. However, severe hemodilution in cardiopulmonary bypass for patients undergoing cardiac surgery has been recognized as a risk factor for hospital deaths and reduced long-term survival. The introduction of normothermia restarted the debate about the lowest acceptable hematocrit during cardiopulmonary bypass. The objective of this review is to evaluate hemodilution during cardiac surgery as a risk factor for the development of post-operative acute renal failure. Keywords: Thoracic surgery; Cardiac surgery procedures; Hemodilution; Renal failure; Hematocrit Panico e Neptune em 1959 (1). Cooley et al., em 1962, relataram a experiência em cem casos consecutivos de cirurgia cardíaca com hemodiluição na circulação extracorpórea (CEC) e observou-se melhora da função pulmonar, renal e neurológica (2). A hemodiluição é habitualmente realizada em cirurgia cardíaca, situação que utiliza a circulação extracorpórea e diminuição do metabolismo induzida pela hipotermia. A hemodiluição possibilita a diminuição da viscosidade sanguínea e melhora o fluxo sanguíneo regional (3-7). O nível de menor hematócrito durante a circulação extracorpórea tem sido estabelecido como ideal em 20% (8). Entretanto, a hemodiluição durante a circulação extracorpórea em pacientes submetidos à cirurgia cardíaca é fator de risco conhecido para o aumento da mortalidade hospitalar (9-10) e diminuição da sobrevivência (11). Com a utilização da normotermia, o debate em torno do menor hematócrito durante a CEC aceitável foi reavaliado (12-13). OBJETIVO O objetivo deste artigo é avaliar a importância da hemodiluição durante a cirurgia cardíaca como fator de risco para o desenvolvimento de disfunção renal no pós-operatório de cirurgia cardíaca. MÉTODOS Foi realizada a revisão da literatura para a busca de artigos que relacionam hemodiluição e disfunção renal em cirurgia cardíaca. INTRODUÇÃO Hemodiluição em cirurgia cardíaca O uso de soluções cristaloides para diminuir a transfusão sanguínea em cirurgia cardíaca foi introduzido por Estratégia para identificação de estudos A estratégia de recuperação de estudos foi aplicada nas bases de dados da Medline, via Pubmed, e Lilacs, via Biblioteca Virtual em Saúde, até janeiro de Trabalho realizado no Hospital do Servidor Público Estadual Francisco Morato de Oliveira HSPE-FMO, São Paulo (SP), Brasil. 1 Doutor em Cirurgia; Médico do Hospital do Servidor Público Estadual Francisco Morato de Oliveira HSPE-FMO, São Paulo (SP), Brasil. 2 Doutor; Professor-assistente da Faculdade de Medicina da Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho Unesp, Botucatu (SP), Brasil. Autor correspondente: Fabio Papa Taniguchi Rua Itapeva, 202 cjto. 91 Bela Vista CEP São Paulo (SP), Brasil Tel.: taniguchi@sbccv.org.br Data de submissão: 4/1/2007 Data de aceite: 5/12/2008

2 104 Taniguchi FP, Martins AS A estratégia foi formulada a partir de descritores, sinônimos e siglas para cirurgia torácica, insuficiência renal e hematócrito que constituíram um filtro de alta sensibilidade e baixa especificidade. Não se impuseram limitações de data e país de origem para o artigo publicado, reduzindo o viés de publicacão. A estratégia de busca apresentada foi aplicada à base de dados da Medline e modificada segundo os padrões requeridos na base de dados da Lilacs. níveis de hematócrito definidos para os grupos e não pelos grupos, o que seria caracterizado como viés. Foram identificados oito artigos sendo que seis deles eram observacionais e dois, estudos controlados e randomizados. O tipo dos estudos, a temperatura durante a CEC, o fluxo arterial, a pressão arterial média alvo são apresentadas na Tabela 1. A frequência de insuficiência renal aguda (IRA), para cada estudo, é apresentada na Figura 1. Seleção dos estudos A circulação extracorpórea desenvolveu-se notavelmente desde o seu princípio. Inúmeros fatores apresentam interferência para o desenvolvimento de disfunção renal durante a CEC. Fatores como a utilização de cristaloides e/ou coloides, a temperatura da CEC, o tipo de oxigenador, os circuitos revestidos ou não com heparina, o método alfa ou ph stat e o uso de bomba centrífuga são variáveis conhecidas por interferir no grau de lesão renal durante a cirurgia cardíaca (14). Assim, para viabilizar a análise dos resultados, os estudos selecionados foram aqueles que utilizaram hemodiluição total com cristaloides, com oxigenadores de membrana, e não utilizaram circuitos revestidos de heparina Ranucci et al. (20) von Heymann et al. (22) Ranucci et al. (19) Swaminathan et al. (16) Estudo Habib et al. (17) Karkouti et al. (18) Licker et al. (21) Hardy et al. (15) Figura 1. Frequência de insuficiência renal aguda nos estudos selecionados Revisão sistemática e metanálise Não foi realizada metanálise porque identificaram-se apenas dois estudos controlados e randomizados que avaliaram a hemodiluição durante a cirurgia cardíaca e disfunção renal. RESULTADOS Os artigos identificados para a análise possibilitam a observação e análise da disfunção renal a partir de Hardy et al. (15), em estudo observacional notaram que a baixa concentração de hemoglobina no pósoperatório de cirurgia cardíaca com CEC aumentou as complicações renais e abdominais. A IRA ocorreu em 19,8% dos pacientes, sendo que quando a hemoglobina estava menor que 6 g/dl; entre 6-6,9 g/dl, de 7-7,9 g/ dl, de 8-8,9 g/dl e maior que 8,9 g/dl, ocorria respectivamente em 11,4%; 6,36%; 6,04%; 3,87% e 3,54% dos pacientes. Há um viés no estudo de Hardy et al. que é a avaliação da menor concentração de hemoglobina Tabela 1. Estudos encontrados e suas características Autor Ano Tipo n Temperatura Fluxo arterial PAM alvo Ranucci et al. (20) 2006 Multicêntrico observacional n = Não descrito Não descrito Não descrito von Heymann et al. (22) 2006 Controlado randomizado n = 54 35,5-36 ºC Não descrito mmhg Rannucci et al. (19) 2005 Observacional n = ºC 2,0-2,4 L/min/m 2 60 mmhg Habib et al. (17) 2005 Observacional n = ,5-36 ºC 2,5-3,0 L/min/m 2 Não refere Karkouti et al. (18) 2005 Observacional n = ºC 2,0-2,4 L/min/m mmhg Licker et al. (21) 2005 Controlado randomizado n = ºC 2,2-2,5 L/min/m mmhg Swaminathan et al. (16) 2003 Observacional n = ºC 2,0-2,4 L/min/m mmhg Hardy et al. (15) 1998 Observacional n = ºC Não descrito Não descrito PAM: pressão arterial média

3 Hemodiluição, disfunção renal e cirurgia cardíaca 105 durante a CEC e primeiro dia de pós-operatório (15). Swaminathan et al., em estudo observacional utilizando regressão linear multivariada para a associação entre menor hematócrito e variação da creatinina sérica, em pacientes submetidos a RM com hipotermia moderada e fluxo arterial de 2,0 a 2,4 l/min/m 2, observaram que o menor hematócrito em CEC entre 22 e 24% foi fator de risco para disfunção renal (16). Habib et al., em estudo retrospectivo utilizando regressão logística avaliou 5 mil pacientes submetidos a cirurgia cardíaca com normotermia e fluxo arterial de 2,5 a 3,0 l/min/m 2, observaram que quando o menor hematócrito em CEC era menor que 22% a incidência de IRA, era quatro vezes maior (11). Em publicação posterior, Habib et al. determinaram que a IRA era mais frequente em pacientes com idade avançada, maior superfície corpórea, mulheres, hipertensos, diabéticos, portadores de insuficiência cardíaca, submetidos a reoperações, maior tempo de CEC e anoxia e transfusão sanguínea. Também demonstraram que quando o hematócrito foi menor que 24% durante a CEC, o risco para o desenvolvimento de IRA foi maior. Quando o menor hematócrito esteve entre 20 e 24%, o risco de IRA foi de 1,8 vez; quando o menor hematócrito foi menor que 20%, o risco de IRA foi de 2,45 vezes (17). Nesses estudos, os grupos foram formados de quintis (1.000 pacientes em cada grupo). Karkouti et al., em pacientes submetidos a cirurgia cardíaca com hipotermia leve e fluxo arterial de 2,0 a 2,4 l/ min/m 2, dividiram os pacientes em três grupos de hematócrito sendo que cada um deles foi avaliado de forma independente para regressão logística. Observou-se que quando o menor hematócrito na CEC era de 21 a 25% houve menor incidência de IRA, com razão de chances de 2,34 vezes na hemodiluição acentuada (Ht 21%) e 1,88 vez na hemodiluição discreta(ht > 25%) (18). Ranucci et al. observaram a associação da taxa de oferta de oxigênio (DO 2 ) com o menor nível de hematócrito em CEC e disfunção renal. Nesse estudo também foi avaliado o menor hematócrito e disfunção renal. Construiu-se uma curva ROC (receiver operating curve) que identificou o de 26% como crítico para o desenvolvimento de IRA (19). Em estudo multicêntrico e retrospectivo, Ranucci (2006) descreveu que quando o menor hematócrito durante a CEC foi inferior a 23%, diálise foi necessária em 4,3% dos pacientes; quando o hematócrito era superior a 23%, diálise foi necessária em 2,1% dos pacientes (RR = 1,93, IC 95% = 1,231-3,926, p = 0,011) (20). Os dois outros estudos apresentam a característica de serem prospectivos, controlados e randomizados. Ambos alocaram os pacientes em grupos de hematócrito de 20 e 25%. Licker et al. (21) publicaram um estudo com 80 pacientes divididos em um grupo de 41 pacientes com hematócrito de 20% e outro grupo com 39 pacientes e hematócrito de 25%. Pacientes com clearance de creatinina menor que 20 ml/min não foram incluídos no estudo. Insuficiência renal aguda ocorreu em seis pacientes (7,5%), sendo três em cada grupo (p = 0,7). von Heymann et al. (22) também publicaram estudo com 54 pacientes divididos em um grupo de 28 pacientes com hematócrito previsto de 20% e 26 pacientes em um grupo com hematócrito de 25%. Pacientes com creatinina sérica superior a 1,5mg/dl, insuficiência renal ou anúria não foram incluídos no estudo. Insuficiência renal aguda ocorreu em dois pacientes (3,7%) sendo um paciente de cada um dos grupos p = 0,99). DISCUSSÃO Há um interesse revitalizado em se avaliar a importância do nível de hemodiluição durante a CEC como fator desencadeador de complicações e mortalidade (9-11) em cirurgia cardíaca. A Figura 2 demonstra a importância do menor nível de hematócrito para a sobrevivência em cirurgia cardiovascular. A disfunção renal no pós-operatório de cirurgia cardíaca aumenta a morbimortalidade (23-25). Sobrevida Óbitos, % Mensal Fonte: Habib et al. (11) Grupo Menor hematócrito Mortalidade precoce Meses após a revascularização Pacientes em risco Sobrevida Figura 2. Meses após cirurgia Idade Mortalidade de pós-operatório I 16, (4,61) II 18, (3,26) III 21, (1,45) IV 23, (1,58) V 27, (0,92) Revascularização do miocárdio (n = 760 cada) Meses após a cirugia Menor Met > 20% n= Menor Met 20% n= Mortalidade Tardia % 95,2% 93,9% 92,5% 90,0% 89,7% 86,1% O baixo hematócrito durante a CEC é utilizado como marcador para transfusão sanguínea. Entretanto, sangue é um produto biológico complexo que desencadeia resposta inflamatória sistêmica e imunossupressão não-específica (26-27). A baixa concentração de hemoglo-

4 106 Taniguchi FP, Martins AS bina reduz a oferta de oxigênio aos tecidos, podendo desencadear isquemia e injúria. A anemia perioperatória na presença de doença cardíaca é fator de risco conhecido para aumento da mortalidade (28). Os estudos observacionais apresentam um número significativo de pacientes que evoluíram com disfunção renal pelo maior nível de hemodiluição. Entretanto, Karkouti (18) relata que a hemodiluição moderada (Ht 21 a 25%) é favorável em relação a hemodiluição leve (Ht > 25%) ou hemodiluição intensa (Ht < 21%). Estudos prospectivos, controlados e randomizados, apresentam importantes limitações como o pequeno número de pacientes e o fato de esses pacientes serem de baixo risco para eventos no pós-operatório (21-22). Além disso, a definição de IRA em cada um dos estudos foi diferente, pois Licker et al. (21) definiram IRA como o aumento em 120% da creatinina sérica basal, enquanto von Heymann et al. (22) definem IRA como necessidade de diálise ou aumento da creatinina em 2,0 mg/dl. Mecanismos fisiopatológicos O mecanismo pelo qual ocorre disfunção renal não é claramente definido. A baixa concentração de oxigênio no ambiente hipoxêmico da medula renal (29-30) pode ser agravada pelo baixo hematócrito durante a CEC. O fluxo sanguíneo renal durante a CEC aumenta com a hemodiluição, com aumento no consumo de energia utilizada no transporte tubular (31-32). A redução da pressão oncótica no plasma resulta em acúmulo de fluido no interstício com diminuição dos capilares e menor oferta de oxigênio aos tecidos (33). A suscetibilidade do rim à hipoperfusão aumenta a vulnerabilidade da medula renal à hipóxia com lesão celular e falência renal. A lesão de reperfusão que ocorre após a isquemia renal causa congestão sanguínea na medula externa renal, observando-se hiperemia na micro e macroscopia. Mason et al., em estudo experimental em ratos, observaram que a agregação de hemácias ocorre sem que mecanismos hemostáticos tenham sido demonstrados. O conjunto de hemácias agregadas diminui a perfusão renal, causando defeitos funcionais e estruturais com consequente diminuição da função renal (34). Hellberg et al. (35) demonstraram que a agregação de eritrócitos na região medular renal está associada à diminuição do fluxo sanguíneo renal. A duração da isquemia aumenta a intensidade da agregação de eritrócitos. Quando é realizada hemodiluição, um período maior de isquemia é necessário para que se produza a mesma extensão de lesão renal em relação ao hematócrito normal. Ainda, quando o hematócrito é maior, o tempo de isquemia para produzir a mesma extensão de congestão medular é menor (35-36). Pelos mecanismos descritos, a hemodiluição moderada pode ser fator de proteção contra a isquemia renal durante a CEC em cirurgia cardíaca. CONCLUSÕES A relação entre hemodiluição durante a CEC e o desenvolvimento de insuficiência renal no pós-operatório é estabelecida. Entretanto, o nível de hemodiluição segura durante a CEC é tema atual de debate para a determinação da segurança do procedimento durante a CEC. REFERÊNCIAS 1. Panico FG, Neptune WB. A mechanism to eliminate donor blood prime from the pump oxygenator. Surg Forum. 1960;10(4): Cooley DA, Beall AC Jr, Grondin P. Open-heart operations with disposable oxygenators, 5 per cent dextrose prime, and normothermia. Surgery. 1962;52(5): Dittrich S, Schuth A, Aurich H, vonloeper J, Grosse-Siestrup C, Lange PE. Haemodilution improves organ function during normothermic cardiopulmonary bypass: investigations in isolated perfused pig kidneys. Perfusion. 2000;15(3): Kreimeier U, Messmer K. Hemodilution in clinical surgery: state of the art World J Surg. 1996;20(9): Mirhashemi S, Ertefai S, Messmer K, Intaglietta M. Model analysis of the enhancement of tissue oxygenation by hemodilution due to increased microvascular flow velocity. Microvasc Res. 1987;34(3): Hudetz AG, Wood JD, Biswal BB, Krolo I, Kampine JP. Effect of hemodilution on RBC velocity, supply rate, and hematocrit in the cerebral capillary network. J Appl Physiol. 1999;87(2): Fransen E, Maessen J, Dentener M, Senden N, Buurman W. Impact of blood transfusions on inflammatory mediator release in patients undergoing cardiac surgery. Chest. 1999;116(5): Kirklin JW. Hypothermia, circulatory arrest, and cardiopulmonary bypass. In: Kouchoukos NT, Blackstone EH, Doty DB, Hanley FL, Karp RB, editors. Kirklin/ Barrat-Boyes cardiac surgery. 3rd ed. Philadelphia: Churchill-Livingstone; p DeFoe GR, Ross CS, Olmstead EM, Surgenor SD, Fillinger MP, Groom RC, et al. Lowest hematocrit on bypass and adverse outcomes associated with coronary artery bypass grafting. Northern New England Cardiovascular Disease Study Group. Ann Thorac Surg. 2001;71(3): Fang WC, Helm RE, Krieger KH, Rosengart TK, DuBois WJ, Sason C, et al. Impact of minimum hematocrit during cardiopulmonary bypass on mortality in patients undergoing coronary artery surgery. Circulation. 1997;96(9 Suppl):II Habib RH, Zacharias A, Schwann TA, Riordan CJ, Durham SJ, Shah A. Adverse effects of low hematocrit during cardiopulmonary bypass in the adult: should current practice be changed? J Thorac Cardiovasc Surg. 2003;125(6): Mossad E, Estefanous F. Con: a hematocrit of 20% is not adequate for separation from cardiopulmonary bypass. J Cardiothorac Vasc Anesth. 1996;10(2): Martineau JR. Pro: a hematocrit of 20% is adequate to wean a patient from cardiopulmonary bypass. J Cardiothorac Vasc Anesth. 1996;10(2): Taniguchi FP. Insuficiência renal aguda pela hemodiluição acentuada na revascularização do miocárdio com circulação extra-corpórea [tese]. Botucatu: Universidade Estadual Paulista; Hardy JF, Martineau R, Couturier A, Bélisle S, Cartier R, Carrier M. Influence of haemoglobin concentration after cardiopulmonary bypass on mortality and

5 Hemodiluição, disfunção renal e cirurgia cardíaca 107 morbidity in patients undergoing cardiac surgery. Br J Anaesth. 1998;81 Suppl 1: Swaminathan M, Phillips-Bute BG, Conlon PJ, Smith PK, Newman MF, Stafford- Smith M. The association of lowest hematocrit during cardiopulmonary bypass with acute renal injury after coronary artery bypass surgery. Ann Thorac Surg. 2003;76(3): Habib RH, Zacharias A, Schwann TA, Riordan CJ, Engoren M, Durham SJ, et al. Role of hemodilutional anemia and transfusion during cardiopulmonary bypass in renal injury after coronary revascularization: implications on operative outcome. Crit Care Med. 2005;33(8): Karkouti K, Beattie WS, Wijeysundera DN, Rao V, Chan C, Dattilo KM, et al. Hemodilution during cardiopulmonary bypass is an independent risk factor for acute renal failure in adult cardiac surgery. J Thorac Cardiovasc Surg. 2005;129(2): Ranucci M, Romitti F, Isgrò G, Cotza M, Brozzi S, Boncilli A, et al. Oxygen delivery during cardiopulmonary bypass and acute renal failure after coronary operations. Ann Thorac Surg. 2005;80(6): Ranucci M, Biagioli B, Scolletta S, Grillone G, Cazzaniga A, Cattabriga I, et al. Lowest hematocrit on cardiopulmonary bypass impairs the outcome in coronary surgery: An Italian Multicenter Study from the National Cardioanesthesia Database. Tex Heart Inst J. 2006;33(3): Licker M, Ellenberger C, Sierra J, Kalangos A, Diaper J, Morel D. Cardioprotective effects of acute normovolemic hemodilution in patients undergoing coronary artery bypass surgery. Chest. 2005;128(2): von Heymann C, Sander M, Foer A, Heinemann A, Spiess B, Braun J, et al. The impact of an hematocrit of 20% during normothermic cardiopulmonary bypass for elective low risk coronary artery bypass graft surgery on oxygen delivery and clinical outcome--a randomized controlled study [ISRCTN ]. Crit Care. 2006;10(2):R Mangano CM, Diamondstone LS, Ramsay JG, Aggarwal A, Herskowitz A, Mangano DT. Renal dysfunction after myocardial revascularization: risk factors, adverse outcomes, and hospital resource utilization. The Multicenter Study of Perioperative Ischemia Research Group. Ann Intern Med. 1998;128(3): Provenchère S, Plantefève G, Hufnagel G, Vicaut E, De Vaumas C, Lecharny JB, et al. Renal dysfunction after cardiac surgery with normothermic cardiopulmonary bypass: incidence, risk factors, and effect on clinical outcome. Anesth Analg. 2003;96(5): Chertow GM, Levy EM, Hammermeister KE, Grover F, Daley J. Independent association between acute renal failure and mortality following cardiac surgery. Am J Med. 1998;104(4): Van der Linden PV, De Hert S, Daper A, Trenchant A, Jacobs D, De Boelpaepe C, et al. A standardized multidisciplinary approach reduces the use of allogeneic blood products in patients undergoing cardiac surgery. Can J Anaesth. 2001;48(9): Vamvaskas E, Blajchman M. Deleterious clinical effects of transfusionassociated immunomodulation: fact or fiction? Blood. 2001;97(5): Carson JL, Duff A, Poses RM, Berlin JA, Spence RK, Trout R, et al. Effect of anaemia and cardiovascular disease on surgical mortality and morbidity. Lancet. 1996;348(9034): Brezis M, Rosen S. Hypoxia of the renal medulla--its implications for disease. N Engl J Med. 1995;332(10): Sttaford-Smith M, Grocott HP. Renal medullary hypoxia during experimental cardiopulmonary bypass: a pilot study. Perfusion. 2005;20(1): Loef BG, Epema AH, Smilde TD, Henning RH, Ebels T, Navis G, et al. Immediate postoperative renal function deterioration in cardiac surgical patients predicts in-hospital mortality and long-term survival. J Am Soc Nephrol. 2005;16(1): Wijeysundera DN, Karkouti K, Beattie WS, Rao V, Ivanov J. Improving the identification of patients at risk of postoperative renal failure after cardiac surgery. Anesthesiology. 2006;104(1): Hall TS. The pathophysiology of cardiopulmonary bypass. The risks and benefits of hemodilution. Chest. 1995;107(4): Mason J, Welsch J, Torhorst J. The contribution of vascular obstruction to the functional defect that follows renal ischemia. Kidney Int. 1987;31(1): Hellberg PO, Källskog O, Wolgast M. Nephron function in the early phase of ischemic renal failure. Significance of erythrocyte trapping. Kidney Int. 1990;38(3): Hellberg PO, Bayati A, Källskog O, Wolgast M. Red cell trapping after ischemia and long-term kidney damage. Influence of hematocrit. Kidney Int. 1990;37(5):