M. Angelescu

Assessment of renal graft function by perioperative monitoring of cortical microcirculation in kidney transplantation

Background. We evaluated the significance of perioperative cortical microperfusion for graft function and long-term prognosis after renal allotransplantation. Thermodiffusion technology was clinically applied for the first time, after previous validation for perfusion monitoring of the renal cortex in pigs. Methods. A thermodiffusion probe was inserted into the renal cortex in 30 transplant recipients after graft reperfusion. Real-time measurements were recorded until the end of the operation. In 14 patients perfusion was measured daily until postoperative day 7. Microcirculation was correlated to serum creatinine level, scintigraphic findings, and long-term outcome. Results. In primary graft function, intraoperative perfusion was 85±7 mL/100 g per min compared with significantly lower values in cases with subsequent graft dysfunction. The best discrimination was defined for a level of 70 mL/100 g per min with a positive predictive value of 88% for detection of good graft function and 86% for nonfunction. Intraoperative perfusion was significantly different in patients with normal grafts, delayed function, and graft loss. Postoperatively, lower perfusion was found in acute tubular necrosis; a significant correlation could be noted between microcirculation and perfusion index measured by nuclear scanning (r =0.78, P <0.01). Living-related grafts were characterized by higher intraoperative perfusion and superior graft quality. Conclusion. Thermodiffusion could be clinically applicable for the perioperative monitoring of renal graft perfusion. Intraoperative reduction of cortical microcirculation has a high predictive value with respect to detection of delayed renal function. Postoperatively, impaired renal microperfusion is associated with acute tubular necrosis. Living-related donor grafts show less microcirculatory alteration than cadaveric kidneys.

Aktuelle Therapie bei Verletzungen des hepatobiliopankreatischen Kompartments

Summary. The management of hepatic trauma should be, if possible, non-operative and is initially determined by hemodynamic stability, absence of coagulopathy and limited need for blood transfusions. In hemodynamically unstable patients specific attempts to controll intraparenchymal hemorrhage and resection are contraindicated. Perihepatic packing is the therapy of choice. If the hemorrhage cannot be controlled, parenchymal resection or hepatectomy with subsequent transplantation must be performed. Biliary leakage is the cause of chronic complications. The current management of intraparenchymal lesions consists of longterm drainage or stenting as combined radiological and endoscopical techniques. Pancreatic ruptures without ductal injury are treated non-operatively or by external drainage. Ductal lesions with persistent fistulas are handled depending on localization either by distal resection, pancreaticojejunostomy of the injured segment, or partial pancreaticoduodenectomy if massive disruption of the pancreatic head, duodenum or bile duct are present.Zusammenfassung. Die Therapie von Lebertraumata ist wenn irgend möglich konservativ und orientiert sich initial an Kreislaufstabilität, Fehlen einer Gerinnungsstörung und Transfusionsbedarf. Die operative Versorgung sollte dem Zweistufenprinzip folgen mit primärer Blutstillung oder Kompression und definitiver Versorgung unter stabilen Bedingungen. Beim kreislaufinstabilen Patienten sind gezielte Versuche intraparenchymatöser Blutstillung kontraindiziert. Gelingt eine Kontrolle der Blutung trotz Kompression nicht, muß reseziert oder sogar hepatektomiert werden mit anschließender Transplantation. Gallelecks sind Ursache chronischer Komplikationen. Die aktuelle Therapie intraparenchymatöser Läsionen besteht in einer Langzeitdrainage bzw. Schienung in der Kombination radiologischer und endoskopischer Techniken. Pankreasrupturen ohne Gangbeteiligung werden konservativ oder durch alleinige Drainage behandelt. Gangrupturen mit persistierender Fistel werden lokalisationsabhängig therapiert durch Linksresektion mit Übernähung, Pancreatico-Jejunostomie des verletzten Segmentes oder bei schwerer Laceration von Pankreaskopf, Duodenum und Gallengang partieller Pancreaticoduodenotomie.

Quantification of liver perfusion by dynamic magnetic resonance imaging: Experimental evaluation and clinical pilot study

Changes in liver microcirculation are considered essential in assessing ischemia‐reperfusion injury, which in turn has an impact on liver graft function and outcome following liver transplantation (LTx). The aim of this study was to introduce dynamic magnetic resonance imaging (dMRI) as a new technique for overall quantification of hepatic microcirculation and compare it to perfusion measured by laser Doppler flowmetry (LDF; hepatic artery/portal vein) and thermal diffusion (TD). The study included 3 groups, measuring hepatic blood flow and microcirculation with the help of TD, LDF, and dMRI. In group I (9 landrace pigs; 26 ± 5 kg), the native liver before and after partial portal occlusion was studied; in group II (6 landrace pigs; 25.5 ± 4.4 kg), the liver 24 hours after LTx was studied; and in group III (14 patients), the liver on days 4 to 7 following LTx was studied. A close correlation was found between dMRI measurements and TD (r = 0.7–0.9, P < 0.01) in 4 defined regions of interest. Portal blood flow and partial occlusion of the portal vein were accurately detected by LDF flowmetry and correlated well with dMRI (r = 0.95, P < 0.01). In the clinical setting, representative TD measurements in segment 4b of the transplanted liver correlated well with dMRI analysis in other segments. Quantification of the portal blood flow and imaging of the whole liver could be performed simultaneously by dMRI. In conclusion, dMRI has been proved to be a sensitive modality for the quantification of liver microcirculation and hepatic blood flow in experimental and clinical LTx. It allows for a synchronous, noninvasive assessment of macrocirculation and microcirculation of the liver and could become a valuable diagnostic tool in advanced liver surgery and transplantation. Liver Transpl 15:693–700, 2009.

Impairment of hepatic microcirculation as an early manifestation of acute rejection after clinical liver transplantation

DURING REJECTION episodes after liver transplantation, T cell activation is partly the result of intracellular adhesion molecule–I (ICAM-I) expression on hepatocytes. As an adhesion molecule, ICAM-I generally induces leucocyte-endothelium interaction in the liver predominantly along postsinusoidal venules. An increase of endothelial leucocyte adherence is considered to be a mechanism of hepatic microcirculatory impairment after ischemia and reperfusion. However, clinical data on potential changes of hepatic microcirculation during rejection are missing. After experimental validation, thermodiffusion represents a tool to allow continuous monitoring of liver microcirculation during the first week postoperatively. It was the goal of this study to quantify hepatic microperfusion in patients with early rejection.

Endothelin-1 and Big-Endothelin Concentrations Are Elevated in Liver Graft Tissue during Cold Storage and Reperfusion

Endothelin (ET) and its precursor big-ET were synchronously analyzed by RIA in liver biopsies and systemic plasma during porcine orthotopic liver transplantation (OLT) before graft harvesting (phase A), after cold storage (phase B), and early (phase C) and late reperfusion (phase D). Tissue and plasma concentrations were correlated with length of survival and reperfusion. Increased tissue ET/big-ET levels were already detected during phase B (ET: 46 ± 20; big-ET: 245 ± 119 pg/mg cytosolic protein) and remained elevated in phase C (ET: 49 ± 16; big-ET: 306 ± 144 pg/mg) compared to baseline (ET: 32 ± 13; big-ET: 185 ± 164 pg/mg; p < 0.05). In phase D, a rapid concentration decline was detected (ET: 36 ± 26; big-ET: 163 ± 138 pg/mg). Systemic ET levels were elevated in phase B (3.4 ± 3.0 pg/ml), C, (2.8 ± 1.2 pg/ml) and D (2.6 ± 2.0 pg/ml), compared to baseline (1.7 ± 1.1 pg/ml; p < 0.05). ET/big-ET kinetics in liver tissue and systemic plasma showed analogous characteristics. Intrahepatic ET accumulation during storage and early reperfusion could be of relevance for harvest-related disturbances of hepatic microcirculation.

Intraoperative Quantifizierung der hepatischen Mikroperfusion bei klinischer Lebertransplantation als Prädiktor der Transplantatqualität

Der zunehmende Mangel an Spenderorganen fuhrt immer haufiger dazu, auch sog. marginale Spenderorgane zu akzeptieren. Diese Entwicklung birgt jedoch auch die Gefahr zunehmender Inzidenzen von primaren Transplantadysfunktionen (PDF) bzw. Transplantat-Nonfunktionen (PNF). Die fruhe Diagnose dieser Funktionstorungen bleibt schwer, da sie auf der Einschatzung unspezifischer Parameter beruht und definitionsgemas erst im spateren postoperativen Verlauf erfolgen kann. Es sollte deshalb evaluiert werden, ob die intraoperative Quantifizierung der hepatischen Mikroperfusion (TD-op) als moglicher fruher Pradiktor der Transplantatfunktion dienen kann.

Der Ischämie-Reperfusionsschaden bestimmt die Schwere einer frühen akuten Rejektion, determiniert jedoch nicht die chronische Transplantatfunktion nach klinischer Lebertransplantation

Der Ischamie-Reperfusionsschaden ist eine Hauptdeterminante der Transplantatfunktion bei klinischer Lebertransplantation. Die Einschatzung der Schwere der Transplantatschadigung stutzt sich neben der Bewertung des postoperativen Transaminasenpeaks auf die Quantifizierung histophatologischer Veranderungen in einer kurz nach arterieller Reperfusion gewonnen Gewebeprobe, der sog. Nullbiopsie [1]. Mit Hilfe der von uns etablierten Methode der Thermodiffusion konnten wir zusatzlich die mit dem Ischamie-Reperfusionschaden einhergehende Abnahme der hepatischen Mikroperfusion quantifizieren [2–3]. Als eine der Ursachen fur eine verminderte Leberperfusion wird eine verstarkte Leukozyten-Endothel-Interaktion im Bereich der hyoxiegeschadigten postsinusiodale Venolen angesehen. Mit dem Verlust der endothelialen Integritat kommt es zu einer lokalen Gerinnungsaktivierung und zur Freisetzung verschiedener Zytokine wie TNF-α, IL-1, IL-6, IL-8 oder Interferon- γ aus den dort adharenten Leukozyten und ortstandigen Kupffer Zellen [3]. Ein Teil dieser Zytokine, insbesondere TNF-α und Interferon-γ sollen gleichzeitig eine wichtige Rolle als Mediatoren bei einer gesteigerten Expression von MHC-Antigenen der Klasse I und II und der daran angeschlossenen Aktivierung von CD8- und CD4-postiven T-Lymphozyten wie auch bei vermehrter Bildung von Adhasionsmolekulen wie ICAM-1 spielen [4–7]. Auf diese Weise konnte ein schwerer Ischamie-Reperfusionsschaden nicht nur zu einer hypoxischen Gewebeschadigung, sondern auch zu einer vermehrten allogenen Antigenitat des transplantierten Organes fuhren [3].

STORUNG DER HEPATISCHEN MIKROZIRKULATION ALS FRUHMANIFESTATION DER REJEKTION BEI KLINISCHER LEBERTRANSPLANTATION

Im Rahmen einer Rejektion nach Lebertransplantation erfolgt die T-Zellaktivierung u. a. durch ICAM-1 Expression auf Hepatozyten [1]. Als Adhasionsmolekul vermittelt ICAM-1 ubiquitar die Leukozyten-Endothel Interaktion, in der Leber insbesondere im Bereich der postsinusoidalen Venolen [2]. Eine Zunahme der endothelialen Leukozytenadharenz wird als ein Hauptmechanismus der hepatische Mikrozirkulationsstorung nach Ischamie und Reperfusion angesehen. Allerdings fehlen klinische Untersuchungen zu moglichen Anderungen der hepatischen Mikrozirkulation bei Rejektion. Nach experimenteller Validierung steht mit der Technik der Thermodiffusion erstmalig ein Verfahren zur Verfugung, das ein kontinuierliches Monitoring der Lebermikrozirkulation wahrend einer Woche postoperativ erlaubt [3, 4]. Ziel der vorliegenden Studie war die Quantifizierung der hepatischen Mikroperfusion bei Patienten mit fruher Rejektion.

Perioperative Mikrozirkulation des Nierenkortex als Determinante der Transplantatfunktion bei Patienten

Die primare Transplantatfunktion nach Nierentransplantation erfordert eine ungestorte Organdurchblutung. Ischamie-/Reperfusionsschaden, mechanische Obstruktion der Nierengefase durch Thromben, Intimadissektion oder externe Kompression und akute Rejektion sind schwerwiegende Komplikationen in der fruhen postoperativen Phase, die durch unterschiedliche Mechanismen eine Verminderung der Mikrozirkulation und demzufolge eine Transplantatdysfunktion bewirken. Eine postoperativ verzogerte Nierenfunktion geht mit einer schlechten Transplantat- und Patientenuberlebensrate einher [1]. Die fruhzeitige Erfassung einer renalen Perfusionsstorung konnte ein schnelleres Einleiten therapeutischer Masnahmen ermoglichen und somit die Langzeitprognose entscheidend beeinflussen. Die Thermodiffusion ist eine geeignete Methode zur Quantifizierung der Mikrozirkulation. Ein neuartiges Sondenmessystem, das ohne die Notwendigkeit einer initialen „no-flow“-Kalibrierung funktioniert, hat sich im experimentellen Modell als valides Verfahren zum kontinuierlichen Monitoring der renalen und hepatischen Perfusion erwiesen und wurde bereits zum Monitoring der Leberperfusion nach klinischer Transplantation eingesetzt [2, 3].

Quantifizierung der Nieren-Cortex-Perfusion mittels Thermodiffusion während experimentellem infrarenalem Aorten-Clamping

Das akute Nierenversagen nach infrarenalem Aorten-Clamping stellt eine relevante postoperative Komplikation mit einer klinischen Inzidenz in bis zu 7% der aortalen Eingriffe dar [1, 2, 3]. Die Pathogenese dieser akuten renalen Insuffizienz ist bislang unzureichend geklart. Als moglicherweise entscheidender Pathomechanismus wurde zumeist eine sekundare, wahrend bzw in der Folge der aortalen Abklemmung protrahiert auftretende Minderung der renalen Cortex-Perfusion angenommen [4, 5, 6]. In dieser intraoperativen Situation liegen jedoch nur vereinzelte Daten zur Nierenperfusion vor. Die Ergebnisse sind kontrovers, bisherige Methodik zur Quantifizierung der intraoperativen renalen Durchblutung eher unbefriedigend. Die fortentwickelte Thermodiffusions-Methodik (TD) erlaubt eine valide Bestimmung der renalen kortikalen Parenchymperfusion [7, 8]. Zielsetzung der vorliegenden Studie war die kontinuierliche Quantifizierung der Nieren-Cortex-Perfusion vor, wahrend und nach infrarenalem Aorten-Clamping mittels TD in einem standardisierten, die klinische Situation simulierenden Grostiermodell.