Editorial - Blood Transfusion

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Editorial - Blood Transfusion
Editorial
Development of a complete blood management in surgery
Francesco Mercuriali1,2, Giovanni Inghilleri2
1
2
Servizio di Immunoematologia e Medicina Trasfusionale, AO Ospedale Niguarda Ca' Granda, Milano
Servizio di Immunoematologia e Medicina Trasfusionale, AO Istituto Ortopedico Gaetano Pini, Milano
Introduction
Introduzione
Prevention of allogeneic blood utilization in surgical
patients has become an important topic in transfusion
medicine owing to the lack of absolute safety and, more
recently, to the increasing problem of donor blood
availability.
For these reasons, in the last decades a number of
different strategies involving transfusion practice at
different level have been proposed, evaluated and utilized
to reduce allogeneic transfusion in surgical patients.
Transfusion requirement in surgery depends upon 2
parameters: the volume of blood [particularly red blood
cells (RBCs)] that the patient loses during surgery and in
the postoperative period (perioperative blood loss) and
the volume of RBCs that the patient can tolerate to lose
before requiring transfusion support.
Consequently, strategies aimed at reducing allogeneic
transfusion in surgical patients can be divided into 2
groups, according to "the mechanism of action" by which
they reduce transfusion requirement:
a- strategies reducing the patient's perioperative RBCs
loss;
b- strategies increasing the amount of RBCs that the
patient can tolerate to lose before requiring RBCs
transfusion support.
Negli ultimi anni la riduzione dell'utilizzo di sangue
allogenico nei pazienti candidati ad interventi chirurgici é
divenuto un obbiettivo di primaria importanza sia per i rischi,
oggi fortunatamente molto bassi, a cui la trasfusione di
sangue allogenico espone il ricevente, sia per il sempre
crescente problema della disponibilità di sangue da donatore
in quantità adeguata a coprire il fabbisogno. Per tali motivi,
nell'ultimo decennio sono state proposte, sperimentate e
utilizzate numerose strategie per ridurre l'uso di sangue
allogenico e, in particolare, di concentrati eritrocitari che
costituiscono l'emocomponente di gran lunga più utilizzato
in chirurgia e che coinvolgono la pratica trasfusionale a diversi
livelli. Il fabbisogno trasfusionale in chirurgia dipende da 2
parametri: il volume di sangue e, in particolare, di eritrociti
(RBC) che il paziente perde nel corso dell'intervento
chirurgico e del periodo postoperatorio (perdita ematica
perioperatoria) e dal volume di eritrociti che il paziente può
tollerare di perdere prima di necessitare di supporto
trasfusionale. Conseguentemente, le diverse strategie
finalizzate a ridurre il fabbisogno trasfusionale in chirurgia
possono essere divise in 2 categorie, a seconda del
meccanismo attraverso il quale lo influenzano:
a- strategie per la riduzione delle perdite intraoperatorie e
postoperatorie di eritrociti,
b- strategie per incrementare il volume di eritrociti che il
paziente può tollerare di perdere prima di necessitare di
supporto trasfusionale.
Strategies reducing the patient's perioperative
RBCs loss
The most utilized or promising strategies to preserve
Correspondence:
Prof. Francesco Mercuriali
SIMT Ospadale Niguarda Ca' Granda
Piazza Ospedale Maggiore 3
20162 Milano
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Strategie per la riduzione delle perdite
intraoperatorie e postoperatorie
Un elenco delle tecniche volte a limitare la perdita ematica
in chirurgia che sono ad oggi più comunemente impiegate
Blood Transf 2003; 2: 80-101
Blood management in surgery
Table I - Strategies to reduce perioperative RBCs loss
-
-
-
Identification and correction of coagulation impairment
Less invasive surgical procedures
Accurate surgical haemostasis
Optimal anesthesiological techniques
- regional anesthetic technique
- hypotensive general anesthetic technique
Procoagulant drugs
- desmopressin
- aprotinin
- antifibrinolytic drugs
Topical haemostatic agents
Acute normovolemic haemodilution (ANH)
Intraoperative and postoperative blood salvage
allogeneic transfusion by limiting the total volume of RBC
that the patients lose during surgery and in the early
postoperative period are reported in table I.
As it can be seen, a number of strategies are available
and they involve the intervention of different players of
the surgical process: surgeons, anaesthesiologists and
transfusion medicine specialists.
More in detail, transfusion medicine specialists are
directly involved in the realization of the last 3 strategies
reported in table I. Indeed, they may have a critical role in
the preparation of home-made fibrin glue and in the
organisation, coordination and in some cases also
realization of acute normovolemic haemodilution (ANH)
and perioperative salvage procedures, according to the
legislation of the Country where they operate.
Topical haemostatic agents
Enhancement of the haemostasis at the site of the
surgical wound represents, since long time, a very attractive
way to limit perioperative bleeding and to reduce the need
for blood transfusion support.
A number of natural or synthetic topical haemostatic
agents have been developed through the years, including
collagen products (i.e. collagen fleece), absorbable gelatin
sponges, oxidized cellulose, and synthetic cyanoacrylatebased glue1.
Among these products, fibrin glue has been advocated
by many surgeons as the material that best approaches the
ideal operative sealant. Fibrin glue, also called fibrin sealant
or fibrin adhesive, is a 2 component sealant composed of a
variously obtained fibrinogen concentrate (usually
containing also other factors such as aprotinin) and
thrombin.
At the time of utilization. the two components are mixed
in the presence of calcium chloride, thus reproducing the
last step of coagulation cascade: thrombin-induced
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e di maggior interesse è riportato in tabella I. Come si può
rilevare dalla tabella, le tecniche oggi disponibili sono molto
numerose e coinvolgono molti dei diversi "attori" del
processo chirurgico: chirurghi, anestesisti e trasfusionisti.
Per quanto riguarda più specificamente il ruolo del centro
trasfusionale, questo è direttamente coinvolto nella
realizzazione delle ultime 3 tecniche riportate in tabella. Il
centro trasfusionale, a seconda anche delle diverse
legislazioni vigenti nei diversi Paesi, può avere un ruolo
fondamentale nella preparazione di colla di fibrina prodotta
in laboratorio e nella organizzazione, coordinamento e, in
alcuni casi, anche nella esecuzione della emodiluizione acuta
normovolemica e nel recupero perioperatorio delle perdite
ematiche.
Agenti emostatici locali
L'accelerazione dei processi emostatici a livello dei
tessuti lesi nel corso dell'intervento chirurgico rappresenta
da sempre il metodo principale per limitare le perdite
ematiche perioperatorie e ridurre la necessità di supporto
trasfusionale. Nel corso degli anni sono stati sviluppati
numerosi agenti emostatici naturali o sintetici quali i prodotti
a base di collagene, le spugne di gelatine riassorbibili, i
composti di cellulosa ossidata e le colle a base di
cianoacrilato sintetico1. Tra questi prodotti, la "colla di
fibrina"2 é considerata da molti chirurghi come il prodotto
che più si avvicina al "collante" topico ideale. La "colla di
fibrina" é un adesivo a 2 elementi, composto da un
concentrato di fibrinogeno variamente ottenuto (e che
normalmente contiene anche altri fattori attivi nei processi
emostatici, quale, ad esempio, l'aprotinina) e da soluzioni
di trombina. Al momento dell'utilizzo i 2 componenti
vengono miscelati in presenza di ioni calcio, riproducendo
così le fasi finali del processo della coagulazione:
l'attivazione del fibrinogeno, indotta dalla trombina, porta
alla formazione di un "coagulo" di fibrina che
immediatamente consolida e aderisce ai tessuti3. La colla di
fibrina é priva di tossicità per i tessuti su cui viene applicata,
promuove la formazione di un coagulo ben adeso ai tessuti
in pochi secondi, é completamente riassorbita in qualche
giorno e sembra inoltre in grado di stimolare i processi
riparativi e la crescita dei tessuti lesi su cui é applicata2.
Attualmente vengono utilizzati diversi tipi di "colla di
fibrina" che vengono normalmente raggruppati in 2
categorie, i prodotti commerciali e quelli realizzati in
laboratorio (o home-made). Nei prodotti commerciali, il
fibrinogeno é ottenuto attraverso il processo di
frazionamento di Cohn, mentre nella colla di fibrina realizzata
"in laboratorio" il fibrinogeno viene concentrato attraverso
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activation of fibrinogen results in the formation of a fibrin
clot that consolidates and adheres to the site of application2.
Fibrin glue has no tissue toxicity, promotes a firm seal in
seconds to minutes, is reabsorbed in days to week and
appear to promote local tissue growth and repair3.
Two different types of fibrin glue products are currently
in use: the commercial products and the home-made
prepared products.
In the commercial products, fibrinogen is obtained
through Cohn's fractionation process, while in the homemade products fibrinogen is concentrated through the
method of cryoprecipitation of allogeneic or autologous
plasma4.
Commercially prepared fibrin glues have optimally high
fibrinogen concentration, are safe (virus-inactivated), are
easy to use but very costly.
Home made products, conversely, have lower and high
variable fibrinogen content, their preparation is timeconsuming, can not undergo virus inactivation process
but are cheaper.
Beside the large number of experiences demonstrating
the efficacy of fibrin glue as adhesive agents in maxillofacial
and plastic surgery, numerous reports can be found
concerning the haemostatic efficacy of fibrin glue,
particularly in European literature.
However, studies reviewing experiences in human
subjects generally fail to compare fibrin glue-treated group
with control group. Altogether, despite considerable
variation in experimental design, these studies have
generally shown fibrin sealant systems to be efficacious in
controlling slowly bleeding foci, diffuse oozing bleeding
from needle puncture site and diffuse parenchymal organ
haemorrhage5.
For these reasons fibrin glue has found its most
extensive application in the field of cardiovascular surgery
where it has been successfully used to seal the foci of
microvascular bleeding (form anastomoses and needle
puncture sites) and in prosthetic valve implantation.
Fibrin sealants have been successfully used also to
reduce bleeding in hepatic surgery (particularly in liver
resection), thoracic surgery, neurosurgery and in plastic
surgery (particularly in excision and grafting procedures in
burns).
Moreover, fibrin glues have been proven effective in
reducing bleeding at the site of dental extraction or minor
surgical procedures in patients at increased risk for bleeding
because of congenital coagulopathies or the use of
anticoagulants6-8.
Few experiences and reliable data on efficacy have been
collected in the field of major bleeding surgery.
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il processo della crioprecipitazione di plasma allogenico o
autologo4. I prodotti del commercio possiedono elevate
concentrazioni di fibrinogeno, sono privi di rischi infettivi
in quanto sottoposti a trattamenti di inattivazione virale,
sono di pronto e facile utilizzo ma hanno costi molto elevati.
I prodotti realizzati "in laboratorio" hanno, viceversa, un
contenuto di fibrinogeno inferiore e altamente variabile da
una preparazione all'altra, richiedono molto tempo per la
preparazione, non vengono sottoposti a processi di
inattivazione virale ma hanno costi molto più bassi.
In letteratura, a parte numerose esperienze in chirurgia
plastica e maxillofacciale che dimostrano l'efficacia della
colla di fibrina nel facilitare l'adesione tessutale, sono
presenti numerosi lavori che evidenziano le proprietà
emostatiche di questi prodotti, soprattutto nella produzione
scientifica europea. La maggior parte di tali lavori, tuttavia,
si riferisce a studi non controllati e condotti su un limitato
numero di pazienti. Nell'insieme tali studi sembrano
dimostrare che la colla di fibrina è efficace nel controllare il
sanguinamento proveniente da piccole lesioni vascolari o
l'emorragia conseguente a lesioni di organi
parenchimatosi5. Per tali motivi, la colla di fibrina è stata
fino ad ora utilizzata in chirurgia cardiovascolare per
l'emostasi di "foci" di emorragia microvascolare (in
corrispondenza delle anastomosi vascolari o delle lesioni
prodotte dagli aghi chirurgici) e nella chirurgia di impianto
valvolare. La colla di fibrina è impiegata con successo anche
per controllare il sanguinamento in chirurgia epatica
(particolarmente negli interventi di ampia resezione epatica),
in chirurgia toracica, in neurochirurgia e nella chirurgia
plastica ricostruttiva (in particolare, per il trattamento
chirurgico delle lesioni nelle ustioni e per il trapianto di
cute). Inoltre, la colla di fibrina si è dimostrata efficace nel
ridurre il sanguinamento in corso di estrazioni dentali o di
piccoli interventi chirurgici in pazienti ad elevato rischio di
sanguinamento per difetti congeniti della coagulazione o
perché in terapia anticoagulante6-8. Nell'ambito della
chirurgia maggiore ad elevato sanguinamento, gli studi
disponibili sono limitati. Recentemente, é stato condotto
presso l'Istituto Ortopedico Gaetano Pini uno studio
controllato per valutare l'efficacia della colla di fibrina,
prodotta da crioprecipitato autologo, nel limitare il
sanguinamento in 20 pazienti sottoposti ad intervento di
protesi totale d'anca9. Per la preparazione del crioprecipitato
é stata utilizzata una apparecchiatura automatica
(Thermogenesis-Dideco Cryoseal, Mirandola, MO, Italia)
recentemente realizzata, che consente, in circa 30 minuti, la
preparazione di 7-10 mL di crioprecipitato da 250 mL di
plasma. Il crioprecipitato è stato applicato nel canale
femorale prima della installazione della protesi mediante un
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Blood management in surgery
At the Gaetano Pini Orthopaedic Institute, the efficacy
of fibrin glue obtained from cryoprecipitate of autologous
plasma has been evaluated in patients undergoing major
orthopaedic surgery9.
In this experiment, a recently developed automatic
device to produce cryoprecipitate has been utilized
(Cryoseal Thermogenesis-Dideco, Mirandola, MO,
Italy). Cryo was topically applied into the femur canal
before the prosthesis installation through a delivery kit
allowing the mixing of cryo with a solution of 100U/mL
of human thrombin (Ortho Clinical-Diagnostics, Raritan,
NJ, USA) in a 1:1 ratio.
The efficacy of the fibrin glue utilization has been
determined by comparing between the 2 groups the
perioperative RBCs loss calculated as the reduction of
the circulating RBCs mass from presurgery to the 5th
postoperative day plus the volume of RBCs transfused
during this period.
Patients receiving intraoperative application of fibrin
glue had significantly lower perioperative RBCs loss
(640+121 mL vs 904+152 mL of RBCs; p < 0.005), with a
mean saving of 264 mL of RBCs per patient. Moreover,
patients in fibrin glue group had a reduced transfusion
requirement (2.2+1 vs 2.9+0.9 units of blood). The difference
was not statistically significant, due to the limited number
of cases.
None of the patients had any adverse effect related to
the use of the studied agent. These results, although
preliminary, seem to indicate that fibrin glue may represent
an effective further strategy to reduce perioperative blood
loss also in major bleeding surgery.
However, further studies are needed to define the costeffectiveness of the procedure and the role that fibrin gluing
may have in transfusion medicine.
Perioperative salvage
Perioperative salvage refers to the collection and
reinfusion of autologous RBCs lost by a patient during
surgery (intraoperative salvage) or in the early
postoperative period from surgical drains (postoperative
salvage).
When the safety profile is concerned, it has been
observed that, if the shed blood is collected by sterile
methods and properly transfused, the procedure has few
risks.
In particular, it has been claimed that the risk of clerical
error is practically non existent if blood collection and
patient are at the same site and reinfusion is conducted
without the blood having left the patient side10.
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applicatore che consente il mescolamento con rapporto 1:1
del crioprecipitato con una soluzione di 100 U/mL di
trombina umana. L'efficacia della colla di fibrina é stata
valutata comparando, tra i 2 gruppi, le perdite eritrocitarie
calcolate sommando alla riduzione della massa eritrocitaria
circolante occorsa tra il preintervento ed il 5° giorno
postoperatorio il volume di eritrociti trasfusi nello stesso
periodo. Nel gruppo di pazienti in cui é stata utilizzata la
colla di fibrina la perdita di RBC é risultata significativamente
inferiore (640 + 121 mL contro 904 + 152 mL di RBC; p<0,005)
con una riduzione media della perdita di eritrociti di 264 mL.
Nei pazienti inseriti nel gruppo che riceveva l'applicazione
della colla di fibrina è stata osservata anche una riduzione
del fabbisogno trasfusionale (2,2+1 contro 2,9+0,9 unità di
sangue) che, tuttavia, probabilmente per il limitato numero
di pazienti arruolati, non ha raggiunto la significatività
statistica. In nessuno dei pazienti sono stati osservati effetti
indesiderati attribuibili all'uso della colla di fibrina.
Tali risultati, sebbene preliminari, sembrano indicare che
la colla di fibrina possa rappresentare un efficace strategia
per ridurre le perdite ematiche anche nella chirurgia maggiore.
Sono tuttavia necessari ulteriori studi per definire il rapporto
costo-efficacia della procedura e il ruolo che la colla di fibrina
può svolgere nella medicina trasfusionale.
Recupero perioperatorio
Col termine di recupero perioperatorio si intende la
raccolta e successiva reinfusione delle emazie perse dal
paziente durante l'intervento chirurgico (recupero
intraoperatorio) o nell'immediato periodo postoperatorio
(recupero postoperatorio).
L'esperienza accumulata ha consentito di dimostrare che
quando il sangue viene raccolto con procedure che
garantiscono la sterilità e viene ritrasfuso in modo corretto,
la trasfusione di sangue recuperato intra e/o
postoperatoriamente ha pochi rischi. In particolare, è stato
dimostrato che quando le fasi di raccolta, trattamento e
reinfusione del sangue avvengono nello stesso luogo e viene
mantenuta la continuità tra paziente e apparecchiatura, il
rischio di errore umano, che porti alla trasfusione di sangue
ad un paziente diverso da quello a cui era stato raccolto, è
praticamente nullo 10 . Vi sono, tuttavia, alcune
controindicazioni considerate assolute (sepsi e neoplasie
maligne) e alcune controversie cliniche in merito a supposti
effetti indesiderati dell'utilizzo del recupero (coagulopatie
conseguenti all'infusione di sangue recuperato).
La presenza di focolai infettivi nel campo chirurgico è
generalmente considerata una controindicazione assoluta
al recupero perioperatorio, il cui impiego è considerato
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F Mercuriali, G Inghilleri
There are, however, some contraindications to the use
of perioperative salvage (infection, cancer) and some
medical controversial hazards (coagulation derangement
after reinfusion of high volumes of salvaged blood).
Infection in the operative field is widely regarded as an
absolute contraindication to perioperative blood salvage,
while the use of blood salvage is regarded as
contraindicated in cancer surgery as concern exists that
tumour cells harvested during perioperative salvage would
be reinfused to the patient and promote metastatic disease12.
Although an increased incidence of recurrence or
metastasis in cancer patients receiving salvaged blood
during cancer resection surgery has not been documented,
the safety of the technique has not been established and
the transfusion of blood contaminated with malignant cells
should be avoided.
Recently, very promising results have been obtained
with blood irradiation. Experimental studies have shown
that blood irradiation with 50 Gy is very efficient in
eliminating cancer cells that contaminate the surgical field.
This effective strategy suffers from relevant problem
of feasibility (availability of the blood irradiator close to
the operating room; special transfusion bags) and exposes
to an increased risk of mistaken exchange; however several
hospital in Europe are now utilising successfully blood
irradiation for intraoperative salvage in cancer surgery.
A long standing controversy focuses on the
coagulation risk to the patient who receives unwashed
salvaged blood as the product is partially haemolysed and
may contain high concentration of cytokines, vasoactive
contaminants, activated clotting factors and fibrin
degradation products.
Moreover, when large volume of unwashed salvaged
blood are reinfused, the amount of anticoagulant (heparin
or ACD) may be clinically remarkable13.
A number of animal and human studies addressed the
issue if whether or not it is safer to wash salvaged blood
prior to reinfusion but no conclusive results have been
obtained.
Taking the different studies together, it can be concluded
that although unwashed blood may contain potentially
harmful soluble products, its use appears to be safe if the
volume of salvaged blood transfused is less than 1,0001,400 mL in the absence of shock, acidosis or
hypoperfusion13,14.
One of the major advantages of perioperative salvage
is that is logistically easier to organise than other
autotransfusion technique and it is not affected by
cancellation of operation and is applicable in emergency
cases.
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controindicato anche nella chirurgia oncologica, in quanto
vi è il timore che cellule neoplastiche maligne eventualmente
aspirate dal campo operatorio possano essere reinfuse al
paziente e rappresentare un potenziale rischio di sviluppo
di metastasi11. Recentemente sono stati ottenuti risultati
incoraggianti con irradiazione con raggi gamma del sangue
recuperato. Studi sperimentali hanno dimostrato che
l'irradiazione con 50Gy è altamente efficace nell'eliminare le
cellule cancerose che contaminano il campo chirurgico12.
Tale strategia presenta importanti problemi di fattibilità
(disponibilità di un irradiatore in prossimità delle sale
operatorie, speciali sacche per reinfusione) ed espone ad
un aumentato rischio di errori clericali; tuttavia numerosi
ospedali in Europa utilizzano con successo tale metodica
per il recupero intraoperatorio in pazienti oncologici.
Una ancor più lunga controversia scientifica riguarda i
possibili rischi coagulatori nei pazienti che ricevono, in
notevoli quantità, sangue recuperato non sottoposto a
procedura di lavaggio, in quanto tale emocomponente
contiene elevate concentrazioni di citochine, sostanze
vasoattive, fattori della coagulazione attivati, prodotti di
degradazione del fibrinogeno nonché emoglobina libera e
fattori procoagulanti di origine tessutale. Inoltre, qualora
vengano somministrati elevati volumi di sangue recuperato
e non lavato, la quantità di anticoagulante infusa può essere
clinicamente rilevante13. Numerosi studi clinici nell'uomo e
nell'animale hanno cercato di valutare l'opportunità di
procedere al lavaggio del sangue recuperato prima della sua
reinfusione, ma non sono stati raggiunti risultati conclusivi.
Dall'insieme di questi studi sembra emergere che, benché il
sangue recuperato e non lavato possa contenere sostanze
potenzialmente dannose, il suo utilizzo può considerarsi
sicuro se il volume di sangue recuperato e infuso è inferiore
a 1.000 –1.400 mL in pazienti in cui non siano presenti stato
di shock, acidosi o alterata perfusione nel ricevente13,14.
Principali vantaggi del recupero perioperatorio delle
perdite ematiche sono rappresentati dal fatto che la tecnica
è estremamente semplice da organizzare, più delle altre
tecniche di autotrasfusione, non è influenzata da variazioni
nella programmazione degli interventi e può essere utilizzata
nelle urgenze. Per quanto riguarda l'efficacia, il recupero
perioperatorio consente di mettere a disposizione del
paziente un pronto supporto trasfusionale in quantità
direttamente proporzionale alla perdita chirurgica. Inoltre,
vari studi hanno dimostrato che la tecnica consente di
ridurre l'utilizzo di sangue allogenico, specialmente negli
interventi chirurgici nei quali si verificano perdite ematiche
molto elevate, come nel caso del trapianto di fegato, degli
interventi di correzione di scoliosi che coinvolgano ampi
tratti di colonna, degli interventi di cardiochirurgia (byBlood Transf 2003; 2: 80-101
Blood management in surgery
When the efficacy of technique is concerned, it can be
observed that it provides a ready supply of blood that is
available in proportion to the losses that are occurring.
Moreover, numerous studies have shown that perioperative
salvage reduces allogeneic blood transfusions, especially
in high-volume blood loss situations such as liver
transplantation, extensive scoliosis repair, and complex
cardiac and major vascular surgery10.
In orthopaedic surgery, we calculated that the recovery
varies between 30% and 45% of the blood lost during
operation time and constitutes the 5% - 32% of all the blood
transfused in patients undergoing different major
orthopaedic procedures.
The subject of cost-effectiveness for intraoperative and
postoperative salvage, has not been adequately addressed
in any large prospective controlled study.
Most researchers have sought to show whether or not
the technique achieves cost equivalence with allogeneic
blood as the determining measure of its effectiveness.
With the use of automated cell-washing devices, it is
generally agreed that the equivalent of at least 1.5 – 2 units
of blood needs to be recovered in order for the method to
be cost-effective15.
Thus selective use of the method in situations in which
large perioperative blood loss are anticipated would improve
the cost-effectiveness of the procedure, but such blood
losses are difficult to predict. Indeed, the amount of blood
that is lost during surgery and that can be recovered
depends on a number of unpredictable variables, beside
the type of operation.
Consequently, the identification of the cases in which
the salvaging procedures have to be performed may be
erroneous when based only on the type of operation.
To offer all the patients the benefit of salvaging their
own blood but maintaining a favourable cost-benefit ratio,
the "stand-by procedure" is utilised. It consists in mounting
the collection set in all the procedures where transfusion is
expected and proceed to the washing cycle only if enough
blood has been recovered.
However, the estimation of the volume of RBCs that
can be actually rendered available for transfusion may be
fallacious when it simply relies on the volume collected
into the reservoir.
To estimate the volume of RBCs that can be saved and
transfused before proceed to the washing cycle, we defined
a mathematical approach16 that takes into account the total
volume collected into the reservoir (Vol in reserv), the
volume of anticoagulant solution (anticoag), the volume
of solutions used to irrigate the surgical field (irrig solut),
Blood Transf 2003; 2: 80-101
pass aorto-coronarico e sostituzione valvolare) ed in alcuni
interventi di chirurgia vascolare10. Nell'ambito della chirurgia
ortopedica maggiore è stato calcolato, presso l'Istituto
Gaetano Pini, che la quota di sangue recuperato negli
interventi di chirurgia ortopedica maggiore varia tra il 30 e
il 45% del volume di sangue perso nel corso dell'intervento
e nell'immediato periodo postoperatorio e che tale quota
consente di coprire una percentuale variabile tra il 5 e il
32% dell'intero fabbisogno trasfusionale di questi pazienti.
Molto più complessa é invece la valutazione del
rapporto costo/efficacia di questa tecnica. Nella maggior
parte degli studi condotti sull'argomento, la valutazione è
stata per lo più finalizzata a verificare se, e in quali
condizioni, il costo del sangue ottenuto con tale metodica
fosse equivalente a quello del sangue allogenico. Nel caso
di utilizzo di sistemi automatici che prevedono il lavaggio
del sangue recuperato si ritiene che per raggiungere una
equivalenza con i costi del sangue allogenico sia necessario
raccogliere, nel corso di ciascuna procedura, un volume di
eritrociti pari ad almeno 1,5-2 unità di sangue15. Da ciò
consegue che, per ottenere un favorevole rapporto costoefficacia, è indispensabile selezionare accuratamente gli
interventi in cui eseguire il recupero perioperatorio,
limitandone l'uso a quegli interventi in cui si verificano elevate
perdite ematiche. Tuttavia l'esperienza insegna che l'entità
delle perdite ematiche intraoperatorie e postoperatorie è
spesso imprevedibile, in quanto non dipende solo dal tipo di
intervento chirurgico ma anche da molte altre variabili (tecnica
operatoria, caratteristiche cliniche del soggetto). Pertanto, il
basare la selezione degli interventi in cui eseguire il recupero
perioperatorio esclusivamente sul tipo di intervento
chirurgico può essere causa di errori di valutazione. Per tale
motivo, al fine di garantire a tutti i pazienti l'opportunità di
usufruire dei benefici derivanti dall'uso di sangue autologo
pur garantendo un ottimale rapporto costo/beneficio, si
ritiene raccomandabile l'uso del recupero perioperatorio con
la metodica stand-by. Questa consiste nel montare la linea di
aspirazione e il reservoir di raccolta in tutti gli interventi
chirurgici in cui la tecnica del recupero perioperatorio sia
applicabile e vi sia una elevata probabilità di supporto
trasfusionale, e di procedere al ciclo di lavaggio solo nel
caso in cui venga raccolto un volume di eritrociti la cui
trasfusione sia ritenuta clinicamente significativa per il
paziente.
Poiché è generalmente difficile valutare, sulla base del
volume contenuto nel reservoir, la quantità di eritrociti che
al termine del processo di lavaggio possono essere resi
disponibili per la trasfusione, presso l'Istituto G. Pini è stato
messo a punto presso un approccio matematico16 che
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F Mercuriali, G Inghilleri
the patient's preoperative haematocrit (preop Hct), and the
expected haemolysis, expressed as a ratio, occurring
throughout the process (haemol ratio); according to the
following formula:
Expected volume of salvaged RBCs =
= [(Blood in reserv - anticoag - irrig solut) x Preop Hct] x (1- haemol ratio)
We prospectively compared the estimated volume of
salvaged RBCs [calculated with the formula assuming an
haemolysis ratio of 0.3 (30%)] with the volume of RBCs
actually salvaged in 99 patients undergoing different
orthopaedic surgical procedures. An optimal correlation
between the estimated and the actually collected salvaged
RBCs was obtained (r = 0.957).
The formula seems to represent a simple and precise
method to estimate the volume of RBCs that can be saved
and can be used during a "stand by" procedure to base the
decision to process the collected blood, thus improving
the cost-effectiveness of the technique.
Acute normovolaemic haemodilution (ANH)
ANH is the technique in which whole blood is removed
from a patient, while the circulating blood volume is
maintained with acellular fluid, shortly before a surgical
procedure that is anticipated to result in significant blood
loss.
In adults, the technique is most commonly used when
blood loss of more than 1 litre is anticipated, and usually
moderate haemodilution is employed, the target haematocrit
(Hct) at commencement of surgery being 0.30- 0.3517,18.
The rationale of its use is that the blood lost during
surgery after haemodilution has a lower RBCs
concentration, which decreases the amount of RBCs lost
and thus potentially decreases the need for allogeneic
transfusion.
The proponents of ANH observe that the technique
can be safely performed in a large number of patients
without significant haemodinamic changes because, when
normovolaemia is preserved, the reduction in RBCs results
in a decreased blood viscosity and systemic vascular
resistance that are associated with preservation of O2
delivery.
However, ANH carries the potential for a variety of
adverse effects, even when the use is limited in extent.
These effects include the occurrence of peripheral edema,
and the increase in lung water when crystalloid is used for
replacement19.
86
consente di definire tale valore, espresso in mL di eritrociti.
Il calcolo tiene conto del volume totale contenuto nel
reservoir (Vol in reserv), del volume di soluzione
anticoagulante utilizzata (anticoag), del volume di soluzioni
per irrigare il campo operatorio (sol irrig) dell'Hct
preoperatorio del paziente (Hct preop) e del grado di emolisi
che si verifica nel corso dell'intero processo (emol ratio),
secondo la formula:
Volume di RBC recuperati (mL) =
= [(Vol in reserv – anticoag – sol irrig) x Hct preop] x (1- emol ratio)
In uno studio condotto in 99 pazienti sottoposti a vari
interventi di chirurgia ortopedica maggiore è stata
dimostrata una ottima correlazione (r = 0,957) tra il volume
di eritrociti raccolti al termine del ciclo di lavaggio e quello
stimato, applicando la formula soprariportata (assumendo
una emolisi del 30%), prima di sottoporre al ciclo di lavaggio
il contenuto del reservoir. Tale formula sembra, pertanto,
poter rappresentare un valido e semplice metodo per stimare
con sufficiente precisione, prima di procedere al lavaggio
del sangue recuperato, il volume di eritrociti che verranno
resi disponibili per la trasfusione e può pertanto
rappresentare un valido metodo per valutare, nel corso della
procedura stand by, l'opportunità di procedere al lavaggio
del sangue recuperato, ottimizzando così il rapporto costoefficacia della tecnica del recupero perioperatorio.
Emodiluizione normovolemica acuta (ENA)
L'ENA é la tecnica che prevede il prelievo, nell'immediata
prossimità dell'intervento chirurgico, di un consistente
volume di sangue con contemporanea infusione di soluzioni
cristalloidi e/o colloidi per mantenere la normovolemia.
Negli adulti, l'impiego di tale tecnica è in genere riservata a
quegli interventi in cui la perdita attesa è superiore a 1 litro.
Normalmente, inoltre, viene realizzata una emodiluizione di
grado medio, finalizzata a ridurre l'ematocrito del paziente a
valori di 30-35%17,18. Il razionale della ENA consiste nel
fatto che avendo il sangue "emodiluito" una più bassa
concentrazione di eritrociti, a parità di perdite ematiche, la
perdita netta di eritrociti risulta inferiore.
I sostenitori di questa tecnica indicano che l'ENA può
essere condotta, in totale sicurezza, in larga parte dei
pazienti senza che si determino variazioni emodinamiche di
rilievo, in quanto la riduzione della concentrazione di
eritrociti indotta dalla procedura si associa, a condizione
che sia mantenuta la normovolemia, a una riduzione della
viscosità e delle resistenze vascolari, che garantiscono il
Blood Transf 2003; 2: 80-101
Blood management in surgery
The most significant potential risk of ANH is myocardial
ischaemia, the risk of which increases with decreasing Hct,
in patients with impaired compensatory mechanisms to
anaemia.
Another relevant issue regarding the safety of ANH is
the chance of clerical errors.
While many Authors claim that ANH minimise the risk
(as the blood units generally remain in the operating room),
concern exists on proper and safe management of blood
units when many procedures are performed daily at the
same time and from each patient a relevant number of blood
units are collected and some of them have to be transfused
in the early postoperative period.
There is no doubt that ANH has several logistic
advantages over other modalities of autologous transfusion
and it has been claimed that ANH is simple to perform, has
not impact on staffing because usually is performed by
anaesthesiologist and does not prolong operating room
time19,20.
The latter, however, is an argument of debate. As ANH
can be performed in awake and anaesthetised patients it
can be implemented both in a surgical "prep" area or in the
operating room (OR). In order not to impact overall OR
time, by delaying the onset of surgery, it is suggested to
initiate ANH immediately following tracheal intubation
and complete it after the induction of anaesthesia, during
the initial period of the operation when blood loss is
minimal.
However, taking into account that approximately 10
minutes are required to collect one unit of blood, when
extensive haemodilution is carried out the time required
to collect the required amount of blood may be not
compatible with the surgical timetables.
When ANH is performed, an adequate preoperative
evaluation of patient's cardiovascular condition and a
careful monitoring during haemodilution are mandatory.
The monitoring required depends upon haemodilution
and the physical condition of the patient.
The positioning of a pulmonary artery catheter is
usually indicated if extreme haemodilution is to be
employed, while it is not necessary for moderate
haemodilution.
However, the procedure must be performed by
experienced personnel. ANH requires vigilance, clinical
expertise, and an understanding of the physiologic
consequences.
The efficacy of ANH in reducing allogeneic blood
requirements is highly controversial.
Early studies claimed to document the ANH
Blood Transf 2003; 2: 80-101
mantenimento di un adeguato apporto di ossigeno ai tessuti.
L'ENA ha, tuttavia, alcuni rischi che sono presenti anche
quando la procedura non viene condotta in modo "spinto".
Tali rischi includono, in particolare nei casi in cui vengono
utilizzate le soluzioni cristalloidi per il rimpiazzo volemico,
un incremento del contenuto d'acqua nei tessuti e nei
polmoni19. Il più importante rischio connesso con le
procedura di emodiluizione è, tuttavia, rappresentato dalla
ischemia miocardica, rischio che, nei pazienti con ridotta
capacità di adattamento all'anemia, aumenta
proporzionalmente al diminuire dell'ematocrito.
Un altro importante aspetto correlato con la procedura
di ENA è rappresentato dal rischio di errore umano che
porti alla somministrazione del sangue ad un paziente
diverso da quello a cui era stato raccolto. Molti Autori
sostengono che l'ENA minimizzi tale rischio in quanto il
sangue in genere rimane nella sala operatoria vicino al
paziente cui è stato prelevato. Tuttavia, nel caso in cui in
un "blocco"operatorio vengano contemporaneamente
svolte diverse procedure di ENA a più pazienti, che da
ogni paziente vengano prelevate più unità e che alcune
delle unità prelevate vengano trasfuse nel postoperatorio,
il rischio che si verifichi un errore di somministrazione delle
unità prelevate appare elevato e consistente.
La tecnica dell'ENA presenta, dal punto di vista
logistico, numerosi vantaggi nei confronti delle altre
tecniche di autotrasfusione ed è ritenuta semplice da
eseguire e con un limitato impatto sia sui carichi di lavoro
del personale sanitario sia sui tempi operatori19,20.
Quest'ultimo aspetto è, peraltro, argomento piuttosto
controverso. Poiché l'ENA può essere effettuata
indifferentemente sia prima che dopo l'induzione
dell'anestesia, viene in genere consigliato, al fine di non
prolungare i tempi operatori, di iniziare la procedura subito
prima dell'induzione dell'anestesia e di completare
l'emodiluizione nel corso delle primissime fasi
dell'intervento. Tuttavia, tenendo conto che per il prelievo
di una unità di sangue sono necessari circa 10 minuti, nei
casi in cui si debba procedere ad una emodiluizione "spinta"
il tempo necessario per il prelievo del sangue può non essere
compatibile con i tempi operatori.
L'ENA, inoltre, richiede una accurata valutazione
preoperatoria delle condizioni cardiocircolatorie del paziente
e un attento monitoraggio della situazione emodinamica
nel corso del prelievo di sangue. Il tipo di monitoraggio
richiesto dipende dal grado di emodiluizione che si vuole
raggiungere e dalle condizioni cliniche del paziente. Nei
casi di emodiluizione "spinta" è necessario il
posizionamento di un catetere polmonare, che, invece, può
87
F Mercuriali, G Inghilleri
effectiveness in allogeneic blood conservation, however
many of these studies used small group of patients, historic
or literature controls and were accompanied by changes in
transfusion practice, with lower final Hct levels in ANH
group compared with control.
Interesting results have been obtained in studies
utilising mathematical modelling to evaluate the clinical
efficacy of ANH21,22.
These studies suggest that moderate haemodilution to
maintain a preoperative Hct of 30-35% results in the
preservation of small volumes of RBCs (equivalent to 0.5 –
1 unit of blood) when the perioperative blood loss is in the
range of 1 – 1.5 litres of whole blood.
Only when more substantial haemodilution (Hct <24%)
is performed in patients with greater blood loses, the
savings become more substantial. However such a severe
haemodilution requires the collection of very large volume
of blood that involves safety concerns in a considerable
number of patients.
Even more difficult is to define the cost-effectiveness
of ANH.
As indicated above, studies of ANH are few in number,
with small numbers of patients enrolled and poorly selected
controls.
It seems unlikely that studies large enough to determine
the relationship between the risks of ANH and the benefits
of the reductions in allogeneic blood use achieved by its
use will ever be carried out.
ANH is a relatively inexpensive form of autologous
blood transfusion.
However, its cost-effectiveness seems questionable as
a results of theoretical and observational studies showing
that the ability of the procedure in reducing allogeneic
blood transfusion is limited.
Presently, ANH seems safe, efficacious and costeffective only when undertaken very aggressively (target
Hct <24%) in healthy, young patients undergoing surgery
with large (higher than 2 liter) expected blood losses.
Such extensive haemodilution cannot be applied in
elderly patients because in this case has the potential for
adverse event.
ANH should therefore be reserved for patients under
40, or for patients over 40 who are at low risk of ischaemic
heart disease, that are unable to deposit preoperatively
sufficient blood to meet their transfusion need or for whom
allogeneic blood is unavailable.
In our hospitals, ANH is recommended only in selected
cases in associations with rHuEPO administration, or other
treatment aimed at preoperatively increase the patients
88
essere omesso quando l'emodiluizione è moderata: la
procedura, comunque, deve essere eseguita esclusivamente
da personale esperto. In ogni caso, l'ENA richiede una
attenta vigilanza del paziente, esperienza clinica e una
profonda conoscenza dei meccanismi fisiopatologici
dell'emodiluizione.
L'efficacia dell'ENA nel ridurre l'uso di sangue allogenico
è, anch'esso, argomento molto controverso. Molti degli studi
pubblicati che dimostrano una buona efficacia dell'ENA sono
poco attendibili, in quanto o sono stati condotti in un numero
limitato di casi o utilizzano controlli storici. In alcuni studi,
inoltre, la politica trasfusionale adottata sembrerebbe differire
tra i gruppi di trattamento, con valori di ematocrito posttrasfusionale più bassi nei pazienti sottoposti a ENA rispetto
ai controlli. Interessanti indicazioni sono fornite dagli studi
che utilizzano modelli matematici per valutare l'efficacia
dell'emodiluizione21,22. Tali studi indicano che, in interventi
con perdite ematiche perioperatorie comprese tra 1 e 1,5 litri
di sangue, l'esecuzione di una moderata emodiluizione mirata
a portare l'Hct del paziente a valori di circa 30-35% consente
il risparmio di limitati volumi di eritrociti (equivalenti a circa
0,5-1 unità di sangue). Il risparmio di sangue allogenico
diviene consistente solo nei casi in cui l'emodiluizione è
condotta in maniera aggressiva (Hct <24%) e le perdite
perioperatorie sono molto consistenti. Tuttavia, il
raggiungimento di valori preoperatori di Hct così bassi impone
il prelievo di rilevanti volumi di sangue con importanti
implicazioni circa la sicurezza della procedura in una notevole
quota di pazienti.
La valutazione del rapporto costo-efficacia dell'ENA è di
ancor più difficile valutazione. Come già indicato, gli studi
sull'ENA sono in numero limitato e riguardano esperienze su
"casistiche" in genere non molto numerose e con una scelta
dei controlli spesso inadeguata. Nessuno di questi studi ha
valutato il rapporto tra i costi della procedura e gli effettivi
benefici derivanti dalla reale riduzione dell'utilizzo di sangue
allogenico e sembra, peraltro, poco probabile che studi di
questo tipo, su casistiche adeguatamente ampie, vengano
realizzati in futuro. L'ENA è una tecnica di autotrasfusione
molto economica, tuttavia il suo rapporto costo-efficacia
sembrerebbe non essere molto favorevole, alla luce dei
risultati degli studi teorici e osservazionali che indicano una
limitata efficacia dell'ENA nel ridurre l'uso di sangue allogenico.
In conclusione, la tecnica dell'emodiluizione può essere
considerata una pratica sicura, efficace e con un favorevole
rapporto costo-efficacia solo se condotta in modo
aggressivo e, affinché sia garantito un accettabile grado di
sicurezza, deve essere limitata a pazienti giovani (o se di
Blood Transf 2003; 2: 80-101
Blood management in surgery
circulating RBCs mass, when preoperative autologous
blood donation could not be performed.
The rationale of this utilisation is based on the fact that
perioperative RBCs loss is strictly correlated with the
patient Hct.
Thus, part of the new RBC produced in consequence
of the specific treatment to stimulate erythropoiesis would
be dissipated by the increased RBCs loss induced by the
treatment itself, through the increase in the patient Hct. In
this view, the association of ANH can optimize the efficacy
of the strategies utilized to increase the RBCs mass.
Strategies increasing the amount of RBCs that
the patient can tolerate to loss before requiring
RBCs transfusion support.
Tolerated blood loss can be increased by following
guidelines for a correct indication of blood transfusion
(lowering intra and post operative transfusion trigger) or
expanding the circulating RBCs mass of the patients
through the preoperative correction of anaemia with
haematinics, utilizing preoperative blood donation, or
stimulating erythropoiesis with rHuEPO treatment.
età superiore a 40 anni con un bassissimo rischio di malattia
cardiaca), in ottime condizioni cliniche e candidati ad
interventi chirurgici con elevate perdite ematiche (> 2 litri)
che non siano idonei, per motivi clinici o logistici,
all'inserimento in un programma di predeposito. Nei nostri
ospedali l'ENA è consigliata ed effettuata solo in pochi
selezionati casi, in associazione con il trattamento con
eritropoietina (o altri trattamenti finalizzati ad incrementare
la massa eritrocitaria prima dell'intervento) in pazienti in cui
il predeposito risulta non indicato. Il razionale di tale utilizzo
dell'ENA si basa sul fatto che la perdita eritrocitaria
perioperatoria è strettamente correlata con l'ematocrito del
paziente. Pertanto, parte dei nuovi eritrociti prodotti per
effetto diretto del trattamento stimolante l'eritropoiesi
verrebbe sprecato dalla maggior perdita eritrocitaria
conseguente all'incremento di ematocrito prodotto dal
trattamento stesso. In questi casi, pertanto, l'utilizzo
dell'ENA può rappresentare un utile strategia per ottimizzare
l'efficacia di trattamenti finalizzati all'espansione della massa
eritrocitaria del paziente.
Strategie per incrementare il volume di eritrociti
che il paziente può tollerare di perdere prima
di necessitare di supporto trasfusionale
Indication for blood transfusion in surgery
The objective of blood transfusion in the majority of
surgical and traumatic patients is to prevent or correct tissue
hypoxia following acute blood loss. For many years the
values of haemoglobin concentration (Hb) and Hct to be
considered as transfusion trigger has been internationally
debated. Although there is a general agreement that the
decision to transfuse depends not only on the values of
Hb or Hct but has to be the conclusion of a thorough
clinical evaluation, it is accepted that blood transfusion is
rarely necessary when Hb concentration is higher than 9
g/dL, most patients should receive blood transfusion when
Hb is lower than 7 g/dL and, when Hb is between 9 g/dL
and 7 g/dL, the decision to transfuse should be based on
clinical judgment23-25.
Recently, proposals to lower transfusion trigger have
been discussed based on the results of studies performed
in critical care patients comparing restrictive versus liberal
RBCs transfusion policy, and on the experience acquired
in patients refusing blood transfusion.
In critically ill patients no difference in mortality at 30
day, organ dysfunction score, length of stay in intensive
care unit and total hospital stay between the two groups
has been documented26.
Blood Transf 2003; 2: 80-101
La perdita eritrocitaria tollerata può essere incrementata
adottando criteri più restrittivi nella decisione di prescrivere
supporto trasfusionale (accettando, cioè, valori limite di
emoglobina ed ematocrito più bassi) o inducendo una
espansione della massa eritrocitaria del paziente, attraverso la
correzione di eventuali stati anemici, con l'uso di ematinici, il
predeposito di sangue autologo o la stimolazione dell'eritropoiesi
del paziente con la somministrazione di eritropoietina.
Indicazioni alla trasfusione di sangue
in chirurgia
Obiettivo della trasfusione di sangue nella maggior parte
dei pazienti chirurgici e traumatologici è prevenire o
correggere l'ipossia tessutale conseguente alla perdita
ematica acuta. Il valore di emoglobina (Hb) ed ematocrito
(Hct) da considerarsi come limite al di sotto del quale è
opportuna la trasfusione (valore indicato con il termine di
transfusion trigger) è stato internazionalmente dibattuto
per moltissimi anni. Benché sia unanimemente riconosciuto
che la decisione di prescrivere un supporto trasfusionale
non debba basarsi esclusivamente sui valori di Hb ed Hct,
bensì su una valutazione generale delle condizioni cliniche
del paziente, viene generalmente accettato il principio
89
F Mercuriali, G Inghilleri
Table II - Transfusion trigger in different operative period
recommended at the Gaetano Pini Orthopaedic Institute
During general anaesthesia
The reduction in metabolic needs
reduces the risk of O 2 transport
insufficiency (Hb = 7 g/dL are well
tolerated)
Awakening period
O2 demand increases (Hb = 8-9 g/dL)
Postoperative period
Depends on the possible continuation
of haemorrhage, on the energy needs
for
the
re-education
and
convalescence (Hb = 8-10g/dL
according
to
cardiovascular
conditions)
Moreover, in patients who refuse blood transfusion it
has been shown that when Hb is <5 g/dL in most cases
mortality is due to anaemia but when Hb is >5 g/dL there is
a lack of substantial rate of mortality due to anaemia. This
might reassure clinicians in their decision to consider lower
transfusion triggers.
However, transfusion at a rigid Hb threshold without
consideration of the patient's general clinical condition
should be avoided. In table II the policy adopted in our
hospital and agreed upon with surgeons and
anaesthesiologists is reported.
Preoperative correction of anaemia
Tolerated blood loss is mainly affected by the clinical
conditions of the patient, particularly by the
cardiopulmonary condition and the haematological status.
Low baseline Hct has been shown to be a critical parameter
in affecting transfusion requirement. The incidence of
preoperative anaemia is relevant in many categories of
patients but particularly in patients with anaemia of chronic
diseases.
The patients more interested by this type of anaemia
are those with cancer and rheumatoid arthritis. Besides
these groups of patients low baseline Hct values are
frequently found also in surgical patients without
underlying diseases candidate for major elective surgery.
In these patients the most common cause of anaemia is
iron deficiency.
Thus, a preoperative clinical and haematological
evaluation of the patients far in advance of surgery is
essential to optimizing preoperative Hb level and reducing
or avoiding allogeneic transfusion.
At the Gaetano Pini Orthopaedic Institute, where a
program of preadmission clinical evaluation allowing the
blood transfusion service to evaluate the patients at least
90
secondo il quale la trasfusione è raramente necessaria
quando l'Hb è superiore a 9 g/dL, è quasi sempre necessaria
quando l'Hb è inferiore a 7 g/dL, mentre quando
l'emoglobina è compresa tra 7 e 9 g/dL la decisione di
trasfondere deve necessariamente basarsi su un giudizio
clinico complessivo23-25.
Recentemente, è stato proposto l'utilizzo di
transfusion triggers più bassi, sulla scorta dei risultati
ottenuti in studi condotti su pazienti in terapia intensiva
e volti a confrontare la sicurezza di approcci trasfusionali
più restrittivi (trasfusione solo con valori di Hb <7g/dL)
nei confronti di comportamenti più liberali e sulla base
delle esperienze acquisite nei pazienti che rifiutano la
trasfusione di sangue. Nei pazienti in terapia intensiva
non è stata osservata alcuna differenza tra i due gruppi
di trattamento per quanto riguarda la mortalità a 30 giorni,
il grado di danno d'organo, la permanenza in terapia
intensiva ed il tempo di ospedalizzazione26. Inoltre, nei
pazienti che rifiutano la trasfusione, è stato osservato
che l'anemia costituisce una causa certa di morte del
paziente solo quando il valore di Hb è inferiore a 5g/dL,
mentre, per valori superiori a questo limite, non è
possibile provare una correlazione tra anemia e mortalità.
Tali dati sembrano confermare la possibilità di utilizzare,
con adeguata sicurezza, transfusion triggers più bassi
di quelli generalmente adottati. In ogni caso, l'adozione
di rigidi parametri su cui basare la decisione di
trasfondere un paziente senza tener conto delle sue
particolari condizioni cliniche è, tuttavia, pratica che deve
essere assolutamente evitata.
In tabella II è riportata la politica trasfusionale,
concordata con chirurghi ed anestesisti, che viene adottata
presso l'Istituto Ortopedico Gaetano Pini.
Correzione degli stati anemici pre-operatori
La perdita ematica tollerata dipende, oltre che dalle
condizioni cliniche e in particolare cardiorespiratorie del
paziente, dalle sue caratteristiche ematologiche.
La presenza di bassi valori di ematocrito prima
dell'intervento chirurgico rappresenta, infatti, un fattore
critico nel condizionare la necessità di supporto
trasfusionale. L'incidenza dell'anemia nei pazienti candidati
a intervento chirurgico è spesso rilevante, soprattutto nei
pazienti affetti da anemia in corso di malattie croniche.
Questo tipo di anemia si riscontra più frequentemente
nei pazienti oncologici o in affetti da artrite reumatoide.
Bassi valori di ematocrito ed emoglobina si riscontrano,
tuttavia, abbastanza frequentemente anche in pazienti senza
Blood Transf 2003; 2: 80-101
Blood management in surgery
25 days before surgery has been set up more than 15 years
ago, iron deficiency anaemia has been documented in 7%
of the patients candidates for major orthopaedic surgery.
The appropriate treatment with intravenous
administration of iron sucrose (700-900 mg of elemental
iron) in these patients has allowed in approximately 30 days
a consistent increase of Hct values before surgery with a
mean RBCs production of 135 mL.
Moreover, the organization of a preoperative clinical
evaluation program is essential for allowing the optimal
application of other strategies effective in increasing the
tolerated blood loss (PABD and EPO treatment) as will be
discussed later.
Preoperative autologous blood donation
Preoperative autologous blood donation (PABD) is an
attractive way to obtain autologous blood, because it is
simple to perform, relatively economical and safe in most
patients scheduled for elective surgery; moreover, when
correctly utilized, it has been demonstrated to reduce
significantly the use of allogeneic blood.
The experience accumulated on the use of PABD in
different surgical settings, (orthopaedic, cardiovascular,
abdominal and cancer surgery) has demonstrated that with
a good organization more than half of the patients
undergoing major elective surgical procedures are suited
for enrolments in a PABD program28.
Although autologous donors may have more complex
medical problems than normal blood donors, the donation
process is generally without consequence in the majority
of patients suitable for elective surgery.
The risks of PABD, however, should be carefully
considered as there are definite risks associated not only
with the donation of blood29 but also with the delay of
surgery for the time needed for blood collection and
subsequent adequate regeneration of RBCs.
Patients in whom the likelihood to require transfusion
support is small, those whose medical condition increases
the potential for adverse reaction to blood donation such
as cardiovascular patients, and those in whom the risks of
a delay in surgery may be more detrimental then the now
quite small risk of acquiring an infection via allogeneic
transfusion (cancer and cardiovascular patients), should
not be enrolled into PABD programme29,30.
A number of studies in USA and Europe seem to
demonstrate the efficacy of PABD in preventing the patient's
exposure to allogeneic blood.
At the Gaetano Pini Orthopaedic Institute a
Blood Transf 2003; 2: 80-101
particolari patologie di base che sono candidati ad interventi
di chirurgia maggiore elettiva. In questi casi, la causa più
comune di anemia è la carenza di ferro.
Pertanto, una accurata valutazione clinica e, in particolare,
ematologica del paziente, effettuata con opportuno anticipo
rispetto all'intervento chirurgico, rappresenta un
provvedimento essenziale per ottimizzare il quadro
ematologico del paziente e conseguentemente ridurne il
fabbisogno trasfusionale. È stato da noi documentato presso
l'Istituto Ortopedico Gaetano Pini, dove è attivo un
programma di preaccertamento del paziente chirurgico che
consente al Centro Trasfusionale di valutare il paziente circa
25 giorni prima della data prevista per l'intervento, che circa
il 7% dei pazienti candidati ad intervento di chirurgia
ortopedica maggiore presenta una anemia sideropenica.
L' appropriato trattamento di questi pazienti con ferro
per via endovenosa (dose totale 700-900 mg di ferro
elementare come ferro saccarato) ha consentito di
incrementare il loro ematocrito in modo consistente in circa
30 giorni di trattamento con una produzione media di nuovi
eritrociti di circa 135 mL.
L'organizzazione di un programma di valutazione clinica
prima dell'intervento è essenziale, inoltre, per consentire
l'ottimale applicazione delle altre tecniche che consentono
di incrementare la perdita ematica tollerata (eritropoietina e
predeposito) e che saranno discusse nei capitoli successivi.
Predeposito di sangue autologo
Il predeposito di sangue autologo costituisce tuttora
una metodica molto interessante per ottenere sangue
autologo in quanto è semplice da realizzare, relativamente
economica e sicura nella maggior parte dei pazienti ritenuti
idonei ad interventi di chirurgia elettiva. Inoltre, quando
correttamente condotta, si è dimostrata in grado di ridurre
significativamente l'uso di sangue allogenico. L'ampia
esperienza acquisita in questi anni in diversi ambiti chirurgici
(chirurgia ortopedica, cardiovascolare, addominale e
oncologica) ha dimostrato che con una buona
organizzazione oltre la metà dei pazienti sottoposti ad
interventi di chirurgia elettiva può essere inserita in un
programma di predeposito28. Seppure tali pazienti possano
presentare maggiori problemi clinici e siano normalmente
più anziani dei normali donatori di sangue, la donazione di
sangue autologo è generalmente priva di conseguenze nella
maggior parte dei pazienti, che siano considerati idonei ad
interventi di chirurgia elettiva maggiore. Tuttavia, nel
processo decisionale che porta all'inserimento di un paziente
in un programma di predeposito è necessario che vengano
91
F Mercuriali, G Inghilleri
retrospective analysis in more than 10,000 patients operated
and transfused for major orthopaedic surgical procedures
from January 1990 to June 1995 showed that the utilization
of PABD allowed to avoid allogeneic blood transfusion in
72.6% of predepositing patients while only 19.6% of the
patient that could not predeposit their own autologous
blood (AB), accomplished this goal31.
However, to optimize the efficacy of PABD in reducing
the use of allogeneic blood it is mandatory to start the
collection of autologous blood far in advance of surgery.
Indeed, at each collection of AB unit (350-450 mL) a mean
decrease of 1g/dL of Hb and 3 point of Hct is induced.
If we don't give the patient enough time to
compensate for the collected red cells through the
physiologic erythropoietic mechanisms, PABD offers
very little advantage to the patient because, in this case,
only a reduction of intraoperative RBCs loss is obtained
through the moderate haemodilution induced by blood
collection.
The production of new RBCs throughout a PABD
program depend on many variables, such as the patient's
baseline Hct, the underlying disease and the interval
between the first donation and the day of surgery.
With the aim of defining the relevance of the different
factors influencing the production of new RBCs induced
by PABD, we reviewed the data collected in the last 15
years in our Institute32.
Critical factor influencing the production of new RBCs
is the time interval between the collection of autologous
units and surgery.
Indeed, in a study carried out in 11 female patients
with optimal hematological conditions who predeposited
3 units of AB in 10 days, it has been observed that at
least 15-20 days after the collection of the first units are
necessary before a consistent production of new RBCs is
obtained.
The interval between collection seems to have no
influence on the patient's erythropoietic activity, as no
difference has been observed in terms of volume of new
RBCs produced between a group of 40 patients who
predeposited 3 AB units in 7 days (collection every 3 days)
and a group of 80 patients who predeposited the same
number of AB units in 15 days (collection every 7 days).
The volume of new RBCs produced was 258+130 mL versus
262+208 mL of RBCs, respectively.
A major role is, on the contrary, played by the number
of AB units collected as emerged by the analysis of the
data from 358 patients candidate to total hip replacement.
In a period of 29±5 days patients who predeposited 1 AB
92
sempre presi in considerazione i potenziali pericoli del
predeposito29, tenendo presente non solo i rischi
direttamente connessi con il prelievo del sangue ma anche
quelli connessi con il posticipo dell'intervento chirurgico,
necessario per l'esecuzione dei prelievi e la successiva
adeguata ricostituzione degli eritrociti prelevati. Pertanto,
nei pazienti per i quali la probabilità di ricevere supporto
trasfusionale è molto basso, in quelli che presentano
condizioni cliniche che si associano ad un incremento della
probabilità e della gravità di reazioni avverse (come nei
pazienti cardiovascolari) e nei pazienti in cui il rischio legato
al ritardo dell'intervento chirurgico risulta maggiore del
rischio, oggi molto basso, di contrarre infezioni attraverso
la trasfusione di sangue allogenico (ad esempio, i pazienti
cardiovascolari e oncologici) l'inserimento in un programma
di predeposito è da ritenersi sconsigliabile29,30.
L'efficacia del predeposito nel ridurre l'uso di sangue
allogenico è stato dimostrato in numerosi studi pubblicati
in USA ed in Europa28 ed è stato confermato da una analisi
retrospettiva condotta nell'Istituto Ortopedico G. Pini su
oltre 10.000 pazienti sottoposti ad interventi di chirurgia
maggiore tra il 1990 ed il 1995. In questo gruppo di pazienti
l'utilizzo del predeposito ha consentito di evitare la
trasfusione di sangue allogenico nel 72,6% dei casi mentre
solo il 19,6% dei pazienti che non avevano predepositato il
loro sangue ha evitato la trasfusione di sangue allogenico31.
Tuttavia, per rendere efficace la tecnica del predeposito, è
necessario che il programma di salassi venga iniziato con
sufficiente anticipo rispetto all'intervento chirurgico. Infatti,
per ogni unità di sangue autologo sottratta (350-450 mL di
sangue intero) si induce mediamente una riduzione di 1 g/
dL della Hb circolante e di circa 3 punti di Hct. Se non si
concede al paziente tempo sufficiente per ricostituire almeno
parte degli eritrociti prelevati, la tecnica del predeposito
offre vantaggi molto limitati. In questo caso, il predeposito
consente solamente di ridurre in misura minima la perdita
intraoperatoria di eritrociti attraverso la moderata
emodiluizione indotta dai prelievi.
La produzione di nuovi eritrociti nel corso di un
programma di predeposito dipende da molti fattori, quali i
valori ematologici (Hb e Hct) del paziente, la patologia di
cui è affetto e l'intervallo di tempo tra il prelievo della
prima unità di sangue e l'intervento chirurgico. Al fine di
meglio definire il "peso" che i vari fattori hanno
nell'influenzare la produzione di eritrociti indotta da un
programma di predeposito sono stati valutati i dati raccolti
negli ultimi 15 anni di attività presso l'Istituto G. Pini32.
Fattore "critico" nel condizionare la produzione di
nuovi eritrociti si è confermato essere l'intervallo di tempo
Blood Transf 2003; 2: 80-101
Blood management in surgery
unit produced 94±78 mL of RBCs that increased to 175±100
mL of RBCs in patients predepositing 2 units and reached
238±13 mL of RBCs in the patients from which 3 AB units
were collected.
These data indicate that the degree of jatrogenic anaemia
induced by PABD plays a role in influencing the stimulation
of erythropoiesis even if the patient's Hct remains above
30%.
These results are of practical utility because if can be
gathered that to obtain a net gain of about 200 mL of new
RBCs through PABD, (equivalent to 1 unit of donor blood)
the patient need at least 20 days after the donation of at
least 2 units of AB.
Another issue to take into consideration is that the
blood units obtained with PABD are generally considered
more costly than allogeneic blood units. Thus strategies
should be adopted to reduce the direct cost of PABD and
to optimize its efficacy.
Moreover, as the major responsible for the high cost of
AB units are the units collected and not utilized and
discarded, then selection of the patient to be enrolled into
the PABD program and the number of units to be collected
from them should be very accurate.
Patients eligible for PABD are those where the benefit
of decreased exposure to allogeneic blood is higher than
the risk of donating blood and of delaying surgery and
who are candidates to elective surgery associated with a
high transfusion rate.
A personalized approach to define the patient's
transfusion requirement can help in the decision to enroll
the patient into the PABD program and to define the number
of units to be collected from that specific patient32.
Erythropoietin treatment
Erythropoietin (EPO) is the primary regulator of
erythropoiesis and exerts its effect binding to a surface
receptor on erythroid progenitor and precursor33.
Recombinant human erythropoietin (rHuEPO) became
available for clinical trials in 1985 and, since than, it has
been used extensively and successfully to treat anaemia
associated with end-stage renal disease.
The results obtained in this field stimulate the
evaluation of EPO as an alternative to blood transfusion
also in surgical patients.
Several studies have evaluated, in different group of
patients, the efficacy of rHuEPO in enhancing the collection
of autologous blood in patients candidate to elective
surgery, in correcting anaemia before surgery and in
Blood Transf 2003; 2: 80-101
tra l'inizio della raccolta e l'intervento chirurgico. Infatti,
in uno studio condotto in 11 pazienti di sesso femminile
in ottimali condizioni ematologiche di base sottoposte al
prelievo di 3 unità di sangue autologo in 10 giorni è stato
osservato che sono necessari almeno 15-20 giorni dal
prelievo della prima unità affinché si possa ottenere una
consistente produzione di nuovi eritrociti. Viceversa,
l'intervallo di tempo tra i prelievi sembra avere scarso
rilievo sull'attività eritropoietica del paziente, in quanto
non è stata osservata alcuna differenza in termini di
produzione di nuovi eritrociti tra un gruppo di 40 pazienti
sottoposti a predeposito di 3 unità in 7 giorni (un prelievo
ogni 3 giorni) e un gruppo di 80 pazienti nei quali le 3
unità sono state prelevate nell'arco di 15 giorni (un
prelievo ogni 7 giorni). Il volume di eritrociti prodotti nei
due gruppi, dopo circa 1 mese dall'inizio del programma, è
infatti risultato essere di 258 ± 130 mL e di 262 ± 208 mL,
rispettivamente. Fattore di importanza critica nel
condizionare la produzione di nuovi eritrociti è
rappresentato dal numero di unità che vengono
predepositate, come è emerso da una indagine condotta
in 358 pazienti candidati a protesi totale d'anca. In un
periodo di 29 ± 5 giorni la produzione di nuovi eritrociti è
risultata essere di 94 ± 78 mL nel gruppo di pazienti che
aveva predepositato una sola unità, di 175 ± 100 mL nei
pazienti che avevano predepositato 2 unità e di 238 ± 13
mL nel gruppo in cui erano state prelevate 3 unità di
sangue.
Questi dati indicano che il grado di anemia indotta dal
predeposito gioca un ruolo molto importante
nell'influenzare la stimolazione dell'eritropoiesi anche
quando l'ematocrito del paziente rimane sopra il 30%.
Dall'insieme di questi dati si può, pertanto, trarre
indicazioni pratiche utili, in quanto si può osservare che
per ottenere la produzione di un volume di eritrociti di
circa 200 mL (pari al contenuto di una unità di sangue
allogenico) è necessario prelevare almeno 2 unità di
sangue autologo e lasciare al paziente un intervallo di
almeno 20 giorni dal prelievo delle unità. Un altro importante
aspetto relativo al predeposito è rappresentato dal fatto
che le unità ottenute con questa tecnica sono generalmente
considerate più costose delle unità allogeniche. Pertanto,
è indispensabile che vengano adottati tutti i provvedimenti
che consentano di ridurre i costi diretti della tecnica e di
ottimizzarne l'efficacia. Inoltre, poiché la causa principale
dell'elevato costo delle unità predepositate è rappresentata
dalla consistente quota di unità prelevate che non vengono
utilizzate, è indispensabile valutare accuratamente sia la
popolazione di pazienti da inserire nel programma di
predeposito sia il numero di unità da prelevare a ciascun
paziente. L'uso di approcci personalizzati per definire il
93
F Mercuriali, G Inghilleri
Figure 1 - Comparison of the production of new RBCs, induced by association of rHuEPO (100IU/kg subcutaneously biweekly for
3 weeks) plus a single intravenous bolus of 200IU/kg at the first rHuEPO dosing), iron support (200mg of elemental iron
as iron sucrose at each rHuEPO dosing) and predeposit (black line = rHuEPO patients) and in patients who receives only
iron support (same dosage) in association to predeposit (grey line: control patients)
accelerating postoperative erythropoietic response, thus
reducing the use allogeneic blood34-37.
In all the clinical studies considered, rHuEPO was found
to be effective in stimulating erythropoiesis and increasing
new RBC production (although this was found to vary
considerably) and the number of units predeposited. It was
also effective in correcting anaemia induced by blood
collection38.
The increase in the production of new RBCs induced
by the administration of rHuEPO in association with
predeposit in comparison with the production induced by
predeposit alone is reported in figure 1.
Currently, dosage of 100 to 300 IU/kg bw given
subcutaneously twice a week for 3 weeks plus an optional
initial intravenous administration of 150 to 200 IU/kg bw at
the starting of the treatment is recommended.
Moreover, iron supplementation in combination with
rHuEPO should be administered intravenously possibly
as iron sucrose (from 100 to 200 mg of elemental iron at
each donation visit). If this or any other safe preparation of
intravenous iron is not available, oral supplementation
should be provided by administering at least 150-200 mg of
elemental iron daily38.
Recently, some studies have also evaluated the role of
94
fabbisogno trasfusionale del singolo paziente può
rappresentare un utile supporto per raggiungere tale
fondamentale obiettivo32.
Uso dell'eritropoietina umana ricombinante
(rHuEPO)
L'eritropoietina è il principale fattore di regolazione
dell'eritropoiesi ed esplica la propria attività legandosi a
uno specifico recettore presente sulla superficie dei
progenitori e precursori eritroidi33. A partire dal 1985, è
stato possibile utilizzare in studi clinici l'eritropoetina umana
ricombinante (rHuEPO). Da allora, la rHuEPO è stata, sempre
più ampiamente e con grande successo, utilizzata per il
trattamento dell'anemia associata all'insufficienza renale
cronica. I risultati ottenuti in questo ambito clinico hanno
stimolato la sperimentazione della rHuEPO come alternativa
alla trasfusione di sangue anche nei pazienti chirurgici.
Numerosissimi studi nel corso degli anni hanno valutato,
in varie tipologie di pazienti, l'efficacia della rHuEPO
nell'aumentare il volume di sangue autologo che può essere
predepositato da pazienti candidati ad interventi di
chirurgia elettiva, nel correggere stati anemici presenti
preoperatoriamente e nell'accelerare la fisiologica risposta
Blood Transf 2003; 2: 80-101
Blood management in surgery
rHuEPO in those subgroups of patients for whom
preoperative autologous blood donation is not feasible39-42.
These include patients with anaemia or other disorders
precluding donation, patients with limited time to surgery,
and individuals who are unwilling to participate in an
autologous blood donation program because of logistical
problems or religious beliefs.
For example, postponing the operation in cancer
patients or candidates to heart surgery might be more
detrimental than receiving allogeneic blood transfusion.
The protocols of rHuEPO administration differed
significantly in the different studies evaluating the
perisurgical use of the drug.
The differences involved the total dose of rHuEPO
administered during the study treatment, the duration of
treatment (from 1 to 3 weeks) and the interval between
dosing (from daily to weekly).
Altogether, however, these studies showed a reduction
in allogeneic transfusion rate in treated patients compared
with controls.
At the Gaetano Pini Orthopaedic Institute a short-term
perisurgical treatment has been developed.
The protocol involves subcutaneous administration of
rHuEPO at a daily dose of 100 IU/kg beginning 4-5 days
before surgery up to the second day following surgery. On
the first day of treatment, one 200 IU/kg bolus is also
administered intravenously. Intravenous iron sucrose is
administered concomitantly at a total dose of 600 to 1,000
mg, according to baseline iron reserve levels.
The treatment has been showed to be effective in
producing a 2 to 7 points increase in Hct value before
surgery, with average increase in circulatory RBC mass of
some 100 mL in the same period.
When utilised in patients undergoing major orthopaedic
surgical procedures for which an allogeneic blood
transfusion requirements of 2-3 units is expected,
approximately 80% of the patients could avoid any
allogeneic blood transfusion43.
Although preliminary, these findings suggest that
rHuEPO administration together with IV iron during a preoperative period of 4-5 days is able to stimulate
erythropoiesis significantly, expand the circulatory red cell
mass and reduce the transfusion requirement in patient
who are poor candidates for depositing autologous units
prior to elective surgery.
Because of the short time period, this protocol could
also be offered to a proportion of trauma patients about to
undergo surgery, when surgery is planned to take place 45 days after injury.
Blood Transf 2003; 2: 80-101
eritropoietica nel periodo postoperatorio e
conseguentemente nel ridurre il fabbisogno di sangue
allogenico nel paziente chirurgico34-37. In tutti gli studi
condotti, la rHuEPO si è dimostrata efficace nello stimolare
l'eritropoiesi e nell'incrementare la produzione di nuovi
eritrociti (sebbene in misura sensibilmente variabile tra i
vari studi) e il numero di unità predepositato38. In figura 1 è
riportato il confronto tra la produzione di eritrociti indotta
dalla somministrazione di rHuEPO in associazione con il
predeposito e la produzione di eritrociti indotta dal solo
predeposito. Attualmente, il protocollo di trattamento più
utilizzato prevede la somministrazione per via sottocutanea
di dosi di rHuEPO comprese tra 100UI/kg e 300UI/kg due
volte alla settimana per 3 settimane, con l'eventuale e
opzionale somministrazione per via endovenosa di 150200UI/kg di rHuEPO, in concomitanza con la prima
somministrazione sottocutanea. Inoltre, in associazione alla
rHuEPO, deve essere somministrata terapia marziale
endovenosa, possibilmente in forma di ferro saccarato (da
100 a 200 mg di ferro elementare in occasione di ciascuna
donazione di sangue). Nel caso non siano disponibili
preparati per uso endovenoso di tale tipo o, comunque, di
pari sicurezza, è necessario, nel corso del periodo di
trattamento con rHuEPO, associare un supporto marziale
per os con dosaggi di almeno 150-200 mg di ferro elementare
al dì38. Recentemente, alcuni studi hanno valutato l'efficacia
della rHuEPO in quei gruppi di pazienti nei quali non è
possibile o indicato utilizzare la tecnica del predeposito di
sangue autologo39-42. Tali gruppi includono i pazienti con
anemia o altre condizioni cliniche che precludono il
predeposito, i pazienti in cui l'intervento deve essere
effettuato in breve tempo e i pazienti che rifiutano
l'inserimento in un programma di predeposito, per motivi
logistici o religiosi. Un tipico esempio di pazienti candidabili
ad un trattamento con sola rHuEPO è rappresentato dai
pazienti oncologici o candidati ad interventi di
cardiochirurgia, in cui il rischio derivante dal procrastinare
l'intervento è maggiore dei rischi derivanti dalla trasfusione
di sangue allogenico. I protocolli di somministrazione
utilizzati nei trattamenti con rHuEPO senza predeposito
(definiti anche "perichirurgici") differiscono moltissimo tra
i vari studi .Tali differenze coinvolgono sia la dose totale di
rHuEPO somministrata durante lo studio, sia la durata del
trattamento (da 1 a 3 settimane) sia l'intervallo tra le
somministrazioni (da 1 a 7 giorni). Globalmente, tuttavia,
tali studi hanno documentato una significativa riduzione
dell'uso di sangue allogenico nei pazienti trattati nei
confronti dei controlli. Presso l'Istituto Ortopedico Gaetano
Pini è stato realizzato un trattamento "perichirurgico" a
95
F Mercuriali, G Inghilleri
It can be concluded that rHuEPO therapy may be safe
and effective, in selected surgical patients, in stimulating
erythropoiesis, in increasing the volume of AB that can
be collected pre-operatively, in expanding circulating
RBCs volume preoperatively and, consequently, in
reducing the exposure to homologous blood. Therapy
with rHuEPO may prove to be a useful addition to existing
strategies of blood conservation to minimise exposure to
allogeneic blood.
Criteria for appropriate use of the transfusion
alternatives in the single patient
All the alternatives to allogeneic blood transfusion in
surgery have, as well as any other medical intervention,
defined risks and costs.
Thus, it is mandatory that each strategy would be used
only when really needed.
For an optimal management of transfusion practice in
surgery it is necessary that the patient should be assessed
by transfusion specialists far in advance of surgery to define
its transfusion need and consequently the most appropriate
strategies to cover it.
Until recently, evaluation of transfusion need for
patients candidates to major surgical procedures has been
based on statistical methods taking into account the
number of units transfused to the patients undergoing
the same type of surgery performed by the same surgical
team.
These methods, such as the MSBOS (Maximun Surgical
Blood Order Schedule) and the SOPCAB (Schedule of
Optimal Preoperative Collection of Autologous Blood),
although valuable to obtain an appropriate management of
blood inventory, give no indication on the appropriateness
of transfusion indication and on the transfusion need of a
specific patient.
Recently, methods that allow to define the transfusion
need of a specific patient taking into account not only the
type of surgery the patient is candidate for, but also its
clinical characteristics, have been proposed.
One of these methods has been realized at the Gaetano
Pini Institute44.
This new approach is aimed to personalize the patient's
transfusion requirement estimation taking into account the
two parameters from which it depends, i.e. the perioperative
blood loss and the volume of blood that the specific patient
can tolerate to lose before blood transfusion support is
indicated.
According to this algorithm, patient's transfusion
96
breve termine e a basse dosi, che prevede la
somministrazione giornaliera di rHuEPO per via
sottocutanea alla dose di 100UI/Kg a partire da 4-5 giorni
prima dell'intervento chirurgico sino al secondo giorno dopo
l'intervento43. Il primo giorno di trattamento viene, inoltre,
somministrato un bolo di 200UI/Kg di rHuEPO per via
endovenosa. Alla somministrazione di rHuEPO viene
associato un trattamento marziale per via venosa in dose
totale variabile da 600 a 1.000mg (di ferro saccarato) a
seconda dei valori basali dei depositi di ferro. Tale
trattamento è risultato in grado di indurre un incremento
dell'Hct, dai valori basali a quelli rilevati il giorno
dell'intervento, variabile da 2 a 7 punti con un incremento
medio della massa eritrocitaria circolante prima
dell'intervento di circa 100 mL di eritrociti (da 0 a 245 mL).
L'impiego di questo protocollo in pazienti candidati ad
interventi di chirurgia ortopedica maggiore con un
fabbisogno trasfusionale previsto di 2-3 unità, ha consentito
di evitare completamente la trasfusione di sangue
allogeneico nell'80% dei pazienti trattati43. Benché
preliminari, questi dati indicano che la somministrazione di
rHuEPO associata a trattamento marziale per via
endovenosa nei 4-5 giorni prima dell'intervento é in grado
di stimolare significativamente l'eritropoiesi, di espandere
la massa eritrocitaria circolante e di ridurre il fabbisogno
trasfusionale in pazienti che per ragioni cliniche o logistiche
non possono predepositare unità autologhe prima
dell'intervento chirurgico. Dato il breve lasso di tempo
utilizzato, questo protocollo può essere proposto anche
ad una quota di pazienti traumatologici quando l'intervento
chirurgico viene eseguito a distanza di 4-5 giorni dall'evento
traumatico. In conclusione, il trattamento con rHuEPO è
sicuro ed efficace, in pazienti accuratamente selezionati,
nello stimolare l'eritropoiesi, aumentare il volume di sangue
che può essere predepositato prima dell'intervento,
nell'espandere la massa eritrocitaria circolante prima
dell'intervento e, conseguentemente, nel ridurre
l'esposizione alla trasfusione di sangue allogenico. La
terapia con rHuEPO rappresenta, pertanto, un efficace
strumento aggiuntivo alle tecniche più comunemente
utilizzate per ridurre l'uso di sangue allogenico.
Definizione della strategia trasfusionale
del singolo paziente
Ciascuna delle strategie alternative alla trasfusione di
sangue allogenico attualmente disponibili ha, così come
ogni procedura sanitaria, dei costi e dei rischi associati.
Pertanto, è indispensabile che tali strategie vengano
utilizzate solo quando necessario, vale a dire quando
sussista una ragionevole probabilità che il paziente
Blood Transf 2003; 2: 80-101
Blood management in surgery
Table III - Mathematical formulas to define the perioperative RBCs loss, the volume of tolerated RBCs loss and the expected
transfusion need
Perioperative RBCs loss
Perioperative RBC loss
= Circulating RBC volume (C-RBCs-V) reduction (from presurgery to postoperative day 5)
plus the RBC volume transfused;
= C-RBCs-V presurgery- C-RBCs-V day 5 postop.+ volume of RBC transfused,
where:
C-RBC-V (L of RBC)
PBV =
female
male
= Predicted Blood Volume (PBV) x Hct;
= 0.3561 x height (m)^3 + 0.0338 x weight (kg) + 0.1833
= 0.3669 x height (m)^3 + 0.03219 x weight (kg) +0.6041
Consequently:
Predicted RBC loss
= PBV (Hct presurgery - Hctday 5 postop) + liters of RBC transfused
Tolerated RBCs loss
Tolerated Blood Loss
= Volume of RBCs loss to reach an accepted minimal Hct value
Tolerated Blood Loss (L of RBC) = (PBV x Hct baseline) - (PBV x Hct min. accepted)
being:
PBV
Hct minimal acceptable
= Predicted Blood Volume
= minimal Hct value compatible with the clinical condition of the patient
Expected transfusion need
Transfusion need
= Total estimated RBC loss - tolerated RBC loss
Consequently:
= Predicted blood loss - (PBV x Hct
requirement is given by the difference between the expected
RBCs loss (obtained by calculating the volume of RBCs
lost by the patients undergoing the same type of surgery
in 6-12 previous months) and the tolerated RBCs loss
(obtained by calculating the amount of RBCs that the
patient can lose before reaching its transfusion trigger).
The formulas utilized to calculate these 2 parameters are
reported in table III.
Once calculated the patient expected transfusion need,
it is possible to define the transfusion strategy most
appropriate for the specific patient.
When a negative figure is obtained, it means that the
patient can tolerate to lose a larger volume of blood than it
is expected to be induced by the procedure the patient is
undergoing.
Consequently, the patient has a very low probability to
require transfusion support that may be the consequence
of blood losses higher than those expected.
In this case, it is not necessary to adopt particular and
expensive strategies to reduce transfusion requirements
but, in some cases, it may be appropriate to adopt a prudent
approach by utilizing the perioperative blood salvage with
the stand-by procedure.
When a positive figure is obtained, the figure represents
the transfusion need expressed in liters of RBCs. In this
case, the safest and possibly the most cost-effective
transfusion strategy has to be defined to obtain the
Blood Transf 2003; 2: 80-101
baseline
- Hct
min. accepted
)
necessiti di supporto trasfusionale. È pertanto necessario
che ciascun paziente venga valutato, per quanto possibile
con un opportuno anticipo rispetto all'intervento
chirurgico, da un esperto della pratica trasfusionale al fine
di definirne il suo specifico fabbisogno trasfusionale
previsto. Fino a oggi, il fabbisogno trasfusionale in
chirurgia è stato definito attraverso metodi statistici basati
su indagini retrospettive volte a rilevare, nello specifico
ospedale e possibilmente per ciascuna équipe chirurgica,
il numero di unità di sangue trasfuse per ciascun tipo di
intervento. Tali metodi, che vengono generalmente indicati
con l'acrostico della loro denominazione in lingua inglese
(MSBOS e SOPCAB), sebbene molto utili da un punto di
vista organizzativo per consentire una migliore gestione
delle scorte di sangue, non tengono in alcun conto né la
correttezza delle indicazioni alla trasfusione né il fabbisogno
del singolo paziente. Recentemente, sono stati introdotti
metodi che consentono di definire con maggior precisione
il fabbisogno trasfusionale di un paziente tenendo conto
non solo del tipo di intervento cui è candidato ma anche
delle sue caratteristiche cliniche ed ematologiche. Uno di
questi metodi è stato da noi realizzato presso l'Istituto Pini44.
Tale metodo si propone di definire il fabbisogno
trasfusionale dello specifico paziente tenendo in
considerazione i due parametri che lo condizionano e cioè
la perdita di sangue perioperatoria e la quantità di sangue
che quello specifico paziente, per le sue caratteristiche
97
F Mercuriali, G Inghilleri
Table IV - Transfusion results in 577 patients operated for total hip replacement subdivided according to the expected transfusion
requirement calculated with the algorithm44
Transfusion requirement (mL)
N° of Patients (% of total)
% male
n° units predeposited (N° units / Pt)
AB units not transfused (% of AB collected)
% of patients transfused only autologous
Patients with discarded PABD units (%)
Pts with Hct < 27% after the transfusion
of all the autologous units (%)
<0
0 -100
100-200
200-300
300-400
400-500
> 500
50
(8.7%)
98
103
(2.0)
20
(19,4)
98
16
(32)
7
(14)
48
(8.3%)
93
109
(2.2)
21
(19,2)
98
16
(33)
9
(18)
67
(11.6%)
77
155
(2.3)
29
(18)
95
22
(32)
10
(15)
90
(15.6%)
36
230
(2.5)
33
(12)
85
26
(28)
22
(24)
139
(24.1%)
6,5
355
(2.5)
28
(8)
82
25
(18)
51
(37)
156
(27%)
1,3
372
(2.4)
19
(5)
80
17
(11%)
74
(47)
27
(4.7%)
0
64
(2.4)
0
(0)
68
0
(0)
18
(66)
predicted volume of RBCs necessary to cover the
transfusion requirement of the patient, taking into account
the volume of RBCs that each alternative strategy can
provide.
The choice of the transfusion strategy to be adopted
should depend on the type of surgery; the time to surgery,
the applicability and efficacy of each specific alternative
strategy; the general clinical status of the patient
(haematological, cardiopulmonary) and consideration on
cost/effectiveness
We retrospectively applied the algorithm44 to 577
patients each of whom donated 2 or 3 units of autologous
blood prior to total hip replacement surgery and subdivided
the patients according to the calculated transfusion
requirement (Table IV).
It can be observed that, in patients with calculated
transfusion need higher than 500 mL of RBC (representing
less than 5% of total evaluated patients), in spite of the
utilisation of all the currently available autotransfusion
techniques, only 68% of the patients avoided the use of
allogeneic blood, while this figure was more than 95% in
the group of patients with calculated transfusion need
lower than 200 mL of RBC.
In this group of patient with low calculated transfusion
requirement, an overcollection of autologous blood has
been documented as demonstrated by the wastage of about
20% of the autologous units collected.
If we had applied the algorithm for the choice of the
most appropriate blood conservation strategies, we
would have been avoided unnecessary collection of
autologous blood in patients with low transfusion
requirement, thus saving resources that could have been
utilised for a rHuEPO treatment in patients at higher risk
to require allogeneic blood transfusion because of low
baseline Hct values.
98
fisiologiche e cliniche, può tollerare di perdere, prima che si
renda necessario ricorrere alla trasfusione. Secondo
l'approccio matematico sviluppato, il fabbisogno
trasfusionale è rappresentato dalla differenza tra la perdita
prevista in litri di eritrociti (ottenuta calcolando il volume di
eritrociti persi negli interventi del medesimo tipo, eseguiti
nel corso dei 6-12 mesi precedenti) e la perdita tollerata,
espressa anch'essa in litri di eritrociti (ottenuta calcolando
il volume di eritrociti che il paziente può perdere prima di
raggiungere un valore minimo accettabile di ematocrito).
Le formule utilizzate per il calcolo dei 2 parametri sono
riportate in tabella III. Una volta stabilita l'entità del
fabbisogno trasfusionale, si può identificare la strategia
trasfusionale più adeguata per quel determinato paziente.
Quando il valore ottenuto è negativo, significa che il
paziente può tollerare una perdita ematica superiore a quella
che si prevede possa essere indotta dall'intervento cui il
paziente è candidato. In questo caso, pertanto, il paziente
ha una bassissima probabilità di richiedere supporto
trasfusionale che può essere condizionato solo da perdite
perioperatorie significativamente più elevate del valore che
è stato scelto di utilizzare come perdita attesa per quel tipo
di intervento. In questi casi, pertanto, non si rende
necessario mettere in atto costose strategie atte ridurre il
fabbisogno trasfusionale allogenico. Quando indicato,
tuttavia, può essere utile adottare una strategia
intraoperatoria prudenziale, facendo ricorso al recupero
perioperatorio delle perdite ematiche con la metodica standby. Quando il calcolo per il fabbisogno trasfusionale
fornisce un risultato positivo, tale valore rappresenta il
fabbisogno trasfusionale previsto, per quello specifico
paziente, espresso in litri di eritrociti. A questo punto,
tenendo conto di quanto ciascuna tecnica alternativa alla
trasfusione di sangue allogenico è in grado di fornire in
termini di volume di eritrociti, sarà possibile identificare la
Blood Transf 2003; 2: 80-101
Blood management in surgery
Conclusions
In conclusion, different strategies to reduce transfusion
support are currently available, the knowledge of which is
very important to achieve the best from their use.
The choice of the most appropriate techniques to be
used in the specific patient should be based on the clinical
condition of the patient, the type of surgery the patient is
undergoing, the logistical conditions and on the availability
of the different strategies in the specific setting, their
efficacy and cost-effectiveness.
As the different strategies involve the activity of
different medical specialists, a strict co-operation between
them is of paramount importance to obtain successfully
clinical results without wasting precious resources.
strategia trasfusionale più appropriata in base al tipo di
intervento cui il paziente è candidato, al tempo disponibile
prima dell'intervento, alla disponibilità delle diverse tecniche
alternative alla trasfusione allogenica, alle condizioni
cliniche del paziente e a considerazioni di tipo economico.
L'approccio matematico da noi realizzato è stato applicato
retrospettivamente a 577 pazienti sottoposti ad intervento
di protesi d'anca ciascuno dei quali aveva predepositato 23 unità autologhe prima dell'intervento44. I pazienti sono
stati quindi suddivisi in gruppi in base al fabbisogno
trasfusionale previsto dall'approccio matematico (Tabella
IV). Dalla tabella si può osservare che nei pazienti in cui il
fabbisogno atteso è risultato >500 mL (e che rappresentano
meno del 5% del totale di pazienti valutati), nonostante
l'utilizzo delle tecniche di autotrasfusione disponibili, solo
il 68% dei pazienti ha evitato l'uso di sangue allogenico,
percentuale risultata invece essere del 95% nel gruppo di
pazienti con perdita prevista <200 mL. In questo gruppo di
pazienti è stata, peraltro, documentata una eccessiva
raccolta di unità autologhe, come indicato dal mancato
utilizzo di circa il 20% delle unità predepositate.
L'applicazione dell'algoritmo ci avrebbe, pertanto,
consentito di evitare una inutile raccolta di unità autologhe
nei pazienti con basso fabbisogno trasfusionale previsto,
risparmiando così risorse che avrebbero potuto essere
utilizzate per terapie con rHuEPO nei pazienti ad elevato
rischio di supporto trasfusionale allogenico a causa di bassi
valori di Hct basali.
Conclusioni
In conclusione, per ridurre l'uso di sangue allogenico
nei pazienti chirurgici sono oggi disponibili numerose
strategie, la cui profonda conoscenza è necessaria per
poterne sfruttare al meglio le potenzialità.
La scelta delle strategie da utilizzare nel singolo paziente
devono basarsi sulle caratteristiche cliniche del paziente,
sul tipo di intervento cui il paziente è candidato, sulle
condizioni logistiche, sulla loro efficacia, sul rapporto costobenefici e sulla disponibilità di ciascuna alternativa
nell'ambito della specifica struttura in cui si opera.
Poiché le diverse tecniche alternative coinvolgono
l'attività di diversi specialisti, una stretta collaborazione tra
tutti gli operatori è fondamentale per raggiungere risultati
clinici ottimali, evitando così lo spreco di preziose risorse.
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