Einfluss von hyperthermen Oberflächen auf Humanblut

Schmidt, Verena Isabel; Schmitz-Rode, Thomas

doi:31660

Einfluss von hyperthermen Oberflächen auf Humanblut = Consequences arising out of elevated surface temperatures on human blood

Schmidt, Verena Isabel (Author)

2012

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Verena Isabel Schmidt

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2012

UmfangIV, 89 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2012

Genehmigende Fakultät
Fak10

Hauptberichter/Gutachter
Schmitz-Rode, Thomas (Thesis advisor)^RWTH*

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2012-01-23

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-39555
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/63046/files/3955.pdf

Einrichtungen

Lehrstuhl für Medizintechnik (419410)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Hyperthermie (Genormte SW) ; Blut (Genormte SW) ; Blutpumpe (Genormte SW) ; Kritische Temperatur (Genormte SW) ; Festkörperoberfläche (Genormte SW) ; Medizin (frei) ; hyperthermia (frei) ; blood (frei) ; blood- conducting system (frei) ; temperature (frei) ; surface (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 610

Kurzfassung
Zur Abschätzung des Einflusses hyperthermischer Belastungen in blutführenden Systemen sind umfassende Untersuchungen zum Schädigungsverhalten von Humanblut notwendig. In diesem Rahmen wurden titanlegierte Pumpenhülsen in 25 ml heparinisiertes Humanblut getaucht. Diese wurden über den Zeitraum von 15 Minuten konstant mit einer spezifischen Temperatur (37°C - 45°C) temperiert. Ein weiteres Versuchsgefäß lief ohne Pumpenhülse und unbeheizt mit. Blutproben zur Bestimmung der Blutparameter und der plasmatischen Gerinnungskaskade wurden gewonnen. Weiterführend wurde die Masse der Oberflächenablagerungen bestimmt und histologisch ausgewertet. Ein Versuch fand im FACS (Fluorescent activated Cell Sorter) gesonderte Betrachtung. Erythrozyten, Leukozyten, Thrombozyten und Hämatokrit weisen bei Temperaturen bis 45°C keine temperaturabhängigen Veränderungen auf. Der Hämoglobingehalt wie auch der PF4 (Plättchenfaktor 4) zeigen temperaturabhängige Signifikanzen, wobei die verschiedenen Bedingungen der temperierten Gefäße und der Vergleichsprobe bei der Interpretation berücksichtigt werden müssen. Bei den Erythrozyten, Hämatokrit, Hämoglobin und vor allem den Thrombozyten kommt es zu einem signifikanten Abfall der Zellzahlen über die Versuchsdauer, der aber nicht temperaturabhängig ist. Der Abfall der Zellzahlen korreliert weitgehend mit der Entstehung von Oberflächenablagerungen (Maximum bei 41°C). Bei Temperaturen über 43°C kommt es wieder zu einer Abnahme der Adhäsionen. Lichtmikroskopisch zeigen sich bei höheren Temperaturen (41°C, 45°C) signifikant mehr Granulozyten. Ein Versuch wurde im FACS im Hinblick auf aktivierte Thrombozyten untersucht, wobei ein temperaturabhängige Tendenz bei 43 °C beschrieben werden konnte. Die Ergebnisse unserer Untersuchungen legen nahe, dass Humanblut im Allgemeinen Temperaturen bis 45°C über die untersuchte Expositionszeit von 15 Minuten toleriert, es aber zu Veränderungen der Blutzusammensetzung mit Aktivierung der Thrombozyten kommt. Eine wichtige Rolle scheint dabei der Fremdoberflächenkontakt zu spielen. Eine genaue, sichere Temperatur für Oberflächen in Kontakt mit Humanblut, die keinen unerwünschten Effekt auf das Blut hat, konnte im Rahmen des Versuchsstandes nicht ermittelt werden.

In order to estimate the impact of exposure of human blood to elevated surface temperatures in blood-conducting systems, detailed data is required. Therefore, titanium alloy housing dummies were immersed in 25 ml heparinized human blood. The dummies were constantly tempered at specific temperatures (37 - 45°C) over 15 minutes as well as one dummy was used as a blank sample and was not tempered. Blood samples were withdrawn for blood parameter analysis and the determination of the plasmatic coagulation cascade. The quantity of adhesions on surfaces were determined by drained weight and underwent histological analysis, likewise one sample was evaluated using FACS (Fluorescent activated Cell Sorter) for further information. With regard to red blood cells, white blood cells, platelets and hematocrit, no statistically significant temperature-dependent difference could be shown at temperatures up to 45°C. Yet, respecting the conditions of the dummies and the blank sample, hemoglobin as well as PF4 (platelet factor 4) seem to be significantly altered by elevated temperatures. Referring to red blood cells, hematocrit, hemoglobin and especially to platelets a significant decrease in terms of cell count could be shown. However, the descent does not appear to be temperature-dependent but correlates with the formation of surface adhesions. Towards 41°C, adhesions seem to increase, whereas temperatures above 43°C show a tendency to a decreasing amount of surface adhesions. Moreover, analyzed by an optical microscope, surface adhesions exposed to higher temperatures demonstrate elevated levels of granulocytes. Also, a temperature-dependent ascending trend towards 43°C could be seen with respect to the amount of activated platelets in FACS analysis.The results of our study suggest that human blood basically tolerates temperatures up to 45°C during the investigated time of 15 minutes. Still, alterations in blood-consistency can be observed. Especially the contact to extrinsic surfaces seems to strongly alter the mentioned parameters. Yet, a critical surface temperature not leading to any undesirable effects on human blood could not be identified within this study.

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