In-vitro evaluation of two types of neonatal oxygenators in handling gaseous microemboli and maintaining optimal hemodynamic stability during cardiopulmonary bypass

Abstract Objective: Usually only FDA-approved oxygenators are subject of studies by the international scientific community. The objective of this study is to evaluate two types of neonatal membrane oxygenators in terms of transmembrane pressure gradient, hemodynamic energy transmission and gaseous microemboli capture in simulated cardiopulmonary bypass systems. Methods: We investigated the Braile Infant 1500 (Braile Biomédica, São José do Rio Preto, Brazil), an oxygenator commonly used in Brazilian operating rooms, and compared it to the Dideco Kids D100 (Sorin Group, Arvada, CO, USA), that is an FDA-approved and widely used model in the USA. Cardiopulmonary bypass circuits were primed with lactated Ringer's solution and packed red blood cells (Hematocrit 40%). Trials were conducted at flow rates of 500 ml/min and 700 ml/min at 35ºC and 25ºC. Real-time pressure and flow data were recorded using a custom-based data acquisition system. For gaseous microemboli testing, 5cc of air were manually injected into the venous line. Gaseous microemboli were recorded using the Emboli Detection and Classification Quantifier. Results: Braile Infant 1500 had a lower pressure drop (P<0.01) and a higher total hemodynamic energy delivered to the pseudopatient (P<0.01). However, there was a higher raw number of gaseous microemboli seen prior to oxygenator at lower temperatures with the Braile oxygenator compared to the Kids D100 (P<0.01). Conclusion: Braile Infant 1500 oxygenator had a better hemodynamic performance compared to the Dideco Kids D100 oxygenator. Braile had more gaseous microemboli detected at the pre-oxygenator site under hypothermia, but delivered a smaller percentage of air emboli to the pseudopatient than the Dideco oxygenator.

Há risco de êmbolos durante a infusão com o uso de aquecedores com linhas de aquecimento de sangue e líquidos? / Is there risk of emboli during Infusion with Line type blood-liquid warmers? / ¿Existen riesgos de émbolos durante la infusión con el uso de calentadores con líneas de calentamiento de sangre y líquidos?

JUSTIFICATIVA E OBJETIVOS: Os aquecedores de sangue e de líquidos que aquecem em linha são amplamente usados por causa do baixo custo, do uso prático e porque não dependem de equipamentos. Nosso objetivo foi investigar a formação de bolhas em dois aquecedores tipo linha com duas formas de aquecimento diferentes. MATERIAIS E MÉTODOS: Dois grupos foram designados às marcas de aquecedores de sangue e líquidos: S-line e Astoflo®. Com o uso de 10 conjuntos de soro para cada grupo (n = 20), 1.000 mL de solução NaCl a 9% foram infundidos a 350 mL.hora-1 durante uma hora na sala de operação. As seguintes temperaturas foram mensuradas: das partes proximal, intermediária e distal das linhas; do ambiente de ensaio; do líquido usado e do líquido ao atingir a cânula após o aquecimento. O tempo para a formação visível de bolhas foi registrado. Os achados foram estatisticamente comparados com o uso do teste-U de Mann-Whitney. RESULTADOS: Não houve diferença entre os grupos em relação às temperaturas proximal, intermediária e distal das partes das linhas; do ambiente do estudo; do líquido usado e do líquido ao atingir a cânula (p > 0,05). Bolhas foram observadas nos dois aquecedores e o tempo para a formação de bolhas foi semelhante nos dois grupos de estudo (p = 0,143). CONCLUSÕES: No cenário experimental, criamos condições semelhantes ao nosso ambiente clínico. Ambos os tipos de aquecedores forneceram níveis de aquecimento semelhantes e formaram bolhas visíveis. Considerando que uma pequena quantidade de êmbolos pode ser fatal em bebês e crianças, a formação de bolhas deve ser seriamente considerada em caso de êmbolos e estudos adicionais devem ser feitos para determinar a quantidade, as razões e os conteúdos da formação de bolhas.

INTRODUCTION: Line type blood-liquid warmers are used widely due to their low expense, practical use and nondependence on sets. We aimed to investigate the relationship of bubbles in line type warmers with two different warming properties. MATERIALS AND METHODS: Two groups were designed with S-line and Astoflo® brand blood-liquid warmers. By using 10 medisets for each group (n = 20), we infused 1,000 mL 0.9% NaCl solutions at 350 mL.hour-1 speed for one hour in the operating room. Temperatures at the proximal, midway and distal parts of lines, temperature of experiment environment, temperature of liquid used and temperature of liquid reaching the cannula after warming were measured. Time to visually observable bubble formation was recorded. We compared findings statistically using the Mann-Whitney U test. RESULTS: There were no differences between the groups with respect to temperatures at the proximal, midway and distal parts of lines, temperature of experiment environment, temperature of liquid used and temperature of liquid reaching the cannula (p > 0.05). Bubbles were observed with both warmers and time to bubble formation was similar in the two study groups (p = 0.143). CONCLUSIONS: In the experimental setting, we have designed conditions similar to our clinical environment. Both types of warmers provided similar warming levels and formed visible bubbles. Considering that low amounts of emboli can be fatal in infants and children, bubble formation should be taken seriously into account for emboli and further studies should be carried out to determine the amount, the reasons and the contents of bubble formation.

JUSTIFICATIVA Y OBJETIVOS: Los calentadores que poseen un calentamiento en línea de sangre y de líquidos son extensamente usados a causa de su bajo coste, del uso práctico y también porque no dependen de equipos. Nuestro objetivo fue investigar la formación de burbujas en dos calentadores de tipo línea con dos formas de calentamiento diferentes. MATERIALES Y M&EACUTE;TODOS: Dos grupos fueron designados a las marcas de calentadores de sangre y líquidos: S-line y Astoflo®. Con el uso de 10 conjuntos de suero para cada grupo (n = 20), 1.000 mL de solución NaCl al 9% se infundieron a 350 mL.hora-1 durante una hora en quirófano. Las siguientes temperaturas fueron mensuradas: de las partes proximal, intermedia y distal de las líneas; del ambiente de ensayo; del líquido usado y del líquido al alcanzar la bránula después del calentamiento. El tiempo para la formación visible de burbujas fue registrado. Los hallazgos fueron estadísticamente comparados con el uso del test-U de Mann-Whitney. RESULTADOS: No hubo diferencias entre los grupos con relación a las temperaturas proximal, intermedia y distal de las partes de las líneas; del ambiente del estudio; del líquido usado y del líquido al alcanzar la bránula (p > 0,05). Burbujas se observaron en los dos calentadores y el tiempo para la formación de burbujas fue similar en los dos grupos de estudio (p = 0,143). CONCLUSIONES: Dentro del escenario experimental, creamos condiciones parecidas a nuestro ambiente clínico. Ambos tipos de calentadores suministraron niveles de calentamiento parecidos y formaron burbujas visibles. Considerando que una pequeña cantidad de émbolos puede ser fatal en bebés y en niños, la formación de burbujas debe ser seriamente considerada en caso de émbolos y estudios adicionales deben ser realizados para determinar la cantidad, las razones y los contenidos de la formación de burbujas.

Microembolia gasosa em operação cardíaca com uso de circulação extracorpórea: emprego de shunt venoarterial como método preventivo / Gaseous microemboli in cardiac surgery with cardiopulmonary bypass: the use of veno-arterial shunt as a preventive method

As complicações neurológicas representam importante causa de morbidade no período pós-operatório de cirurgia cardíaca e sua incidência alcança até 75% dos pacientes. Uma importante causa desses eventos é a formação de microbolhas na corrente sanguínea durante a circulação extracorpórea. Realizou-se revisão integrativa sobre microembolia gasosa na circulação extracorpórea. Esse trabalho analisou estudos com abordagens metodológicas diferentes, mas que contemplam o tema. O resultado sugere que a desnitrogenação do sangue causada pela hiperoxia dissolve microbolhas formadas no sangue e o shunt venoarterial pode equilibrar os parâmetros respiratórios alterados pela hiperoxia.

Neurological complications are an important cause of morbidity in the postoperative period of cardiac surgery and its incidence reaches up to 75% of patients. An important cause of these events is the formation of microbubbles in the bloodstream during cardiopulmonary bypass. Integrative review was carried out on gaseous microemboli in cardiopulmonary bypass. This study analyzed studies with different methodological approaches, but that address the issue. The result suggests the denitrogenation of blood by hyperoxia dissolved microbubbles in the blood and venoarterial shunt can balance the respiratory parameters changed with hyperoxia.

Cateterización de venas centrales / Central venous catheterization

La cateterización venosa central está indicada cuando no es posible canular venas periféricas, hay necesidad de infundir soluciones irritantes o nutrición parenteral, o se requiere monitorización hemodinámica. La vena basílica permite una fácil punción pero es difícil llegar al tórax, y las tasas de infección y de trombosis son altas. La vena subclavia es fácil de puncionar, pero presenta riesgo de neumotórax y de punción arterial. La vena yugular interna puede ser puncionada en su trayecto bajo el músculo estemocleidomastoídeo, y aunque el riego de neumotórax es mínimo, el de punción arterial es mayor. La vena yugular externa es la vía de elección en pacientes con coagulopatías, pero resulta difícil introducir un catéter hasta el tórax. La vena femoral es la vía de elección en resucitación cardiopulmonar, aunque presenta alta tasa de trombosis. Las complicaciones de la cateterización venosa deben ser reconocidas oportunamente. La técnica de Seldinger es preferible para minimizar la hemorragia en el sitio de inserción. La embolia área se previene con un adecuado manejo de las presiones intratorácicas. El neumotórax y la mal posición del catéter deben ser buscados sitemáticamente mediante radiología. La infección generalmente refleja diserminación de gérmenes a partir de otros focos y en la mayoría de los casos basta recambiar el catéter sobre una guía metálica