Celite and Kaolin Produce Differing Activated Clotting Times during Cardiopulmonary Bypass under Aprotinin Therapy

Summary

Sincc thc introduction of the Proteinase inhibitor aprotinin in cardiac surgery, a strong increase of the activated clotting time (ACT) during the extracorporeal circulation phase (ECC) was reported in many clinical studies, but with a lack of correlation between ACT and heparin concentration. In searching for a cause of this inconsistency we investigated different surface activators of the ACT in a clinical study. During ECC ACT was measured in parallel, using a Hemochron® device and corresponding tubes (nominally 12 mg celite activator) for celite ACT, and a HemoTec® device with corresponding double tubes (nominally 0.1 ml kaolin activator) for kaolin ACT. Under the conditions of ECC, the kaolin ACT values (482 ± 145 sec) were significantly lower than the celite ACT values (985 ± 267 sec). These results were confirmed in ex-vivo experiments using an activated partial thromboplastin time (aPTT) model. With heparin alone, aPTT activated with celite and kaolin were similar. Including aprotinin in this model, the celite aPTT showed no correlation to the heparin concentration, whereas the kaolin aPTT remained well correlated to the heparin concentration and similar to the values without aprotinin. With aprotinin alone there were no changes of the aPTT times, whereas the celite ACT times were without any correlation.

Our results indicate that using kaolin instead of celite the ACT measurements under aprotinin therapy stay in the same ranges as without application of aprotinin: aprotinin has no detectable influence on kaolin-activated ACT. In our opinion, kaolin should be used as the surface activator for ACT measurements under the conditions of ECC, heparinization, and aprotinin therapy. Simply changing the heparin dosage or elevating the time limit of celite-activated ACT as has been recommended by several authors is illegitimate, because of the lack of correlation between celite-activated ACT and heparin concontration.

Zusammenfassung

Seit dem Einsatz des Proteinaseinhibitors Aprotinin im Rahmen herzchirurgischer Eingriffe wurde von vielen Autoren ein Anstieg der ACT unter extrakorporaler Zirkulation mit einem Verlust der Korrelation von ACT zu der Heparinkonzentration beschrieben. Um den Einfluß verschiedener Oberflächenaktivatoren auf die ACT zu untersuchen, verglichen wir in einer klinischen Studie Kaolin- und Celit-aktivierte ACT's. Zu jedem Probenzeitpunkt wurden dabei parallel zwei Proben bestimmt, einmal mit einem Hemochron®-Gerät und den dazugehörenden Röhrchen mit 12 mg Celit zur Bestimmung der Celit-ACT, und einmal mit einem HemoTec®-Gerät mit den dazugehörenden Doppelröhrchen, die 0,1 ml Kaolinaktivator enthielten, zur Bestimmung der Kaolin-ACT. Es zeigte sich unter den Bedingungen der EKZ, daß die Kaolin-aktivierten ACT-Werte im Vergleich zu den Celit-aktivierten signifikant niedriger waren (Kaolin: 482 ± 145 s vs. Celit: 985 ± 267 s). Diese Ergebnisse konnten dann im Rahmen weiterer ex-vivo Untersuchungen mittels eines aPTT Modells bestätigt werden: Bei Zusatz von Heparin ergaben beide Aktivatoren vergleichbare Werte. Der Zusatz von Heparin und Aprotonin zeigte deutliche Unterschiede: Während die Celit-aktivierte aPTT die bereits bekannten Veränderungen aufwies, mit einem Verlust der Korrelation von aPTT zu der Heparinkonzentration, blieben die für Kaolin gemessenen Zeiten signifikant niedriger, sie waren ausschließlich abhängig von der Heparinkonzentration, mit der sie auch weiterhin korrelierten. Wurde in diesem Modell mit Aprotinin allein gemessen, zeigte sich für Kaolin keine Veränderung gegenüber dem Kontrollwert, während die Celit-aktivierten Zeiten völlig irregulär differierten. Damit kann ein Einfluß von Aprotinin auf die Antikoagulation von seiten des intrinsischen Gerinnungssystems ausgeschlossen werden.

Unsere Ergebnisse bestätigen, daß durch den Austausch von Celit gegen Kaolin als Oberflächenaktivator im ACT-Meßsystem die ACT auch unter hochdosierter Aprotinintherapie ein zuverlässiger Parameter ist. Eine Änderung der Heparindosierung, oder eine Änderung der angestrebten ACT-Werte während der EKZ (z. B. > 750 sec) - wie von einigen Autoren vorgeschlagen - ist bei Anwendung von Celit aufgrund der weiterhin fehlenden Korrelation von ACT und Heparinkonzentration nicht zulässig.

Key words

Activated clotting time - Aprotinin - Activated partial thromboplastin time - Cardiopulmonary bypass - Blood coagulation