Performance Characteristics of Centrifugal Pumps with Heparin Surface Coating

Summary

Heparin surface coating is one approach to improve the biocompatibility of existing blood pumps used for mechanical circulatory support. Experimental evaluation of centrifugal pumps with heparin surface coating was performed during open chest left heart bypass (3.7 L/min over 6 hours) in two series of bovine experiments. Eight calves (74 ± 4 kg) were perfused either by heparin surface coated equipment without systemic heparini-zation or uncoated equipment with systemic heparinization (300 I. U./kg bodyweight; ACT> 400 s). A standard battery of analyses was performed before and at regular intervals after onset of perfusion.

At the end of perfusion all pump-heads were gently rinsed. There were no macroscopic clots for both groups whereas macroscopic clots were observed in uncoated tubings introduced for control in the group perfused without systemic heparinization. The hemodynamics were significantly better in the group perfused without systemic heparinization and maintained functional coagulation system.

Clinical application of heparin surface coated equipment during resection of thoraco-abdominal aortic aneurysms is showing promising results in 12 patients.

Zusammenfassung

Die meisten heute erhältlichen Blutpumpen sind wenig biokom-patibel und benötigen eine systemische Antikoagulation mil den bekannten daraus resultierenden Problemen. Ein Ansatz zur Verbesserung der Biokompatibilität besteht in der systematischen Heparinbeschichtung aller dem Blut ausgesetzten Oberflächen. Acht Kälber (74 ± 4kg) wurden entweder mit heparinbeschichteten Zentrifugalpumpen ohne systemische Heparinisierung oder mit unbeschichteten Kontrollpumpen mit systemi-scher Heparinisierung (Heparin 300 I. E./kg Körpergewicht, ACT > 400 s) im Linksherzbypass (LHBP: 3,7 L/min, über 6 Stunden) bei offenem Thorax perfundiert. Blutproben wurden vorher, 10 min nach Beginn und dann jede Stunde entnommen.

Die bei Versuchsende ausgespülten Pumpenköpfe waren in beiden Gruppen frei von Gerinnseln. Dies im Gegensatz zu nicht-beschichteten Kontrollschläuchen, die anschließend in der ohne Heparinisierung perfundierten Gruppe eingesetzt wurden. Außerdem zeigte die Gruppe mit intakter Blutgerin-nung eine signifikant bessere Hämodynamik.

Der klinische Einsatz von heparinisierten Systemen wäh-rend der Resektion von thorakoabdominalen Aneurysmen bei 12 Patienten zeigt vielversprechende Resultate.

Key words

Heparin surface coating - Bloodpump - Left heart bypass - Mechanical circulatory support