ULTRAFILTRASI (CUF / MUF )

ULTRAFILTRASI

History
Perkembangan pemakaian hemofiltrasi pada operasi CPB dimulai dari terjadinya peningkatan cairan di dalam tubuh pasien setelah fase CPB. Peningkatan cairan yang masif pada pasien khususnya diakibatkan oleh respon inflamasi yang dapat menyebabkan peningkatan permeabilitas kapiler. Peningkatan permeabilitas ini yang nantinya akan mengkakibatkan udem paru, gangguan kontraksi ventrikel, asites dan gangguan fungsi ginjal (Pacifico et al., 1970; Brans et. Al., 1981; Kirklin et al., 1987). Pada sumber yang lain, ditemukan kemungkinan penyebab peningkatan volume cairan tubuh adalah karena BB rendah, temperatur yang rendah selama CPB, dan waktu CPB yang lama : hemodilusi (Novak, et al., 1992)
Untuk mengatasi hal tersebut, maka dibuatlah tindakan untuk mengurangi efek post by pass, yaitu :
1. Optimalisasi teknik by pass : flow rate, perfusion pressure, vasodilatasi
2. Meminimalisasi volume priming
3. Penggunaan diuresis paska by pass
4. Peritoneal dialysis
5. Penggunaan terapi anti-inflamasi
6. Penggunaan ultrafiltrasi


Awalnya ultrafiltrasi dikembangkan oleh Brull pada tahun 1928 untuk mengatasi udem akibat gagal ginjal. Dalam hal penggunaan di dalam mesin jantung paru sendiri, mulai dikembangkan oleh Ramognoli pada tahun 1976 untuk mengkonsentrasi darah. Saat ini, penggunaan ultrafiltrasi sendiri diperluas tidak hanya pada saat operasi, tetapi juga sebelum dan setelah operasi.


Definisi
Ultrafiltrasi adalah sebuah proses perjalanan cairan melalui membran berpori dimana molekul dengan ukuran masa yang kecil dapat melawati membran tersebut karena adanya perbedaan tekanan transmembran
Hemofiltrasi adalah proses mentransfusikan cairan untuk menkompensasi kehilangan cairan dikarenakan proses ultrafiltrasi
Prinsip kerja utama ultrafiltrasi adalah memisahkan secara selektif cairan plasma dan larutan yang memiliki berat molekul rendah dari komponen intravascular dan plasma darah menggunakan membrane semipermiabel. Kekuatan yang menggerakan ultrafiltrasi adalah perbedaan tekanan hidrostatik yang ada pada membrane. (ingat prinsep kerja filtrasi Ginjal)

Indikasi Penggunaan Hemofiltrasi(Royal Children Hospital)

1. Over hidrasi
2. Pembatasan nutrisi cairan
3. Penanganan hiperkalemia dan azotemia
4. Gangguan difusi pernafasan akibat kegagalan system sirkulasi
5. Hipernatremia

Manfaat Penggunaan Ultrafiltrasi

1. Mengurangi risiko over volum post by pass
2. Mengkonsentrasi darah : kenaikan hematokrit sebesar 40 %. Hematokrit optimum sebesar 35% pada saat weaning CPB dapat berperan dalam membuat hemodinamik yang optimal, oksigen delivery, trombogenik
3. Menyaring udara, bakteri dan partikel yang berbahaya
4. Mengurangi risiko penggunaan transfusi darah
5. Mengurangi respon inflamasi dan aktivasi imunologi yang berhubungan dengan perbaikan fungsi jantung paru dan otak
6. Ultrafiltrasi juga memperbaiki fungsi organ.(Gravlee 105-130) dan (john W, Andrew Cardiac Anesthesia 574 -592)

Paru-paru, disingkirkannya C3a dengan ultrafiltrasi selama operasi, pada pasien dengan PJB akan menurunkan resistensi vascular paru, menyingkirkan agen-agen pro inflamatori, berkurangnya cairan paru yang akan meningkatkan komplaian paru.

Jantung, penggunaan ultrafiltrasi akan memperbaiki hemodinamik paska operasi, karena disebabkan berkurangnya respon inflamasi miokard, sehingga menurunnya edema jantung dan meningkatkan kompaliens ventrikel.

Ginjal, endotel vascular jaringan ginjal bereaksi serupa dengan jaringan paru terhadap agen-agen pro inflamatori. Interkulin I, factor nekrose jaringan dan interkulin 8 merupakan agen proinflamatori yang menyebabkan induksi perlekatan leukosit dan sel endotel, sehingga mengganggu aliran darah intravascular dan mengawali terjadinya inflamasi. Dengan penggunaan ultrafiltrasi juga mengurangi metabolic toksik sehingga akan memperbaiki fungsi ginjal.

Otak, ultrafiltrasi menyebabkan berkurangnya edema otak yang mungkin digambarkan atas berkurangnya cairan total tubuh. Kemungkinan hilangnya mediator aktivasi leukosit juga.
Memang secara umum dapat dilihat bahwa penggunaan ultrafiltrasi selama bypass lebih banyak manfaatnya daripada efek-efek merusaknya terhadap respon imun tubuh.

Prinsip Penggunaan Ultrafiltrasi
Ultrafiltrasi dalam penggunaannya menggunakan dua jenis fiber khusus yaitu fiber dalam bentuk pararel dan dalam bentuk gulungan (hollow), hanya saja dalam perkembangannya hollow fiber memiliki lebih banyak keuntungan karena mampu memfiltrasi lebih baik dari filter yang yang berbentuk pararel karena sifatnya yang mampu regard trombogencity (Bjornson, 1978), aktivasi leukosit (Horl et. Al., 1985) dan aktivasi kompenen (Cheung dan Henderson, 1986). Tetapi walaupun dari segi praktis, kedua fiber memiliki efek yang berbeda, tetapi keduanya tidak dapat memiliki fungsi yang baik jika keduanya digunakan dalam waktu 10 – 15 menit (Wegmuller et al., 1985; Ringoir and Vanholder, 1986). Ukuran pori-pori membrane sekitar 10-35 A, sehingga molekul-molekul berukuran kurang dari 20.000 Da dapat diulfiltrasi. Oleh karena itu untuk molekul dibawah 10000 Da seperti Na, K, Cl, Urea, Kreatinin, glukosa akan diultrafiltrasi. Sedangkan molekul yang lebih besar seperti komponen darah dan molekul dengan ukuran 65000 Da tak akan difiltrasi.
Dibawah ini adalah beberapa faktor yang mempengaruhi keefektifan dari penggunaan ultrafiltrasi :

• Transmembrane Pressure (TMP) : filtrasion rate
• Blood flow rate : Optimal flow selama by pass sebesar 100 ml/min dan 300 ml/min : menurunkan tekanan tanpa menambah cairan terlalu banyak…remember teknik ZIBAF
• Depth of pores (membran thickness)
• Number of pores (luas area membran)
• Size of pores (komposisi membran)
• Nilai hematokrit darah : nilai hematokrit yang rendah – hemokonsentrasi pada ultrafiltasi – peningkatan nilai hematokrit

Penempatan / Peletakan Ultrafiltrasi pada Mesin CPB
Penempatan ultrafiltrasi di sirkuit bypass dapat ditempatkan dimana saja, asalkan terdapat jalur tambahan (shunt) pada kanul. Hal terpenting dalam penempatannya adalah tidak terdapat udara didalamnya yang dapat menyebabkan blok sehingga fungsi optimal filtrasinya terganggu.
Penempatan pada line vena atau system Vein to Vein(V-V Loop) atau di line arteri(Arteri to Vein/A-V Loop)

• Penempatan pada line vena memiliki kerugian, salah satunya adalah kemungkinan untuk masuknya udara ke ultrafiltrasi yang dapat menyebabkan blok. Pada vena, untuk mendapatkan TMP yang cukup, maka perlu dibantu dengan menggunakan roller pump
• Penempatan pada arterial line dapat mengurangi pressure ke kanula aorta. Sehingga perlu penambahan flow sesuai dengan kondisi.

Jenis Ultrafiltasi :

1. Convencional Ultrafiltrasi
2. Modified Ultrafiltrasi

Convencional Ultrafiltrasi (CUF)

• Ultrafiltrasi dapat digunakan selama bypass
• Ultrafiltrasi direkomendasikan penggunaannya dimulai pada fase rewarm setelah temperatur berada pada suhu 28ºC. Dimana ini dapat menghasilkan hemoglobin yang cukup tinggi pasca operasi
• Tetapi penggunaannya dapat digunakan juga pada normotermi, yang terpenting adalah keadekuatan distribusi oksigen ke jaringan.
• Kesulitan penggunaan sistem ini : tidak bisa mengurangi cairan setelah bypass pada pasien karena klem kanul vena ataupun arterial line.

Modified Ultrafiltratin (MUF) or Great Osmond Street (GOS)
Inlet placed close to the arterial cannule and outlet of the filter is left as free sterile tube which can later be inserted into the right atrium
Kekurangan MUF :

1. Waktu 10 menit – Obstruksi kanul aorta karena penggunaan protamin – blok
2. Ketidakstabilan hemodinamik : Darah dari venous reservoir tidak dikembalikan sepenuhnya ke pasien : penurunan MAP
3. Membuat shunt baru pada pasien

Penelitian MUF :

1. Mengurangi efek afterload cairan after by pass
2. Meningkatkan hematokrit (40%) after by pass
3. Peningkatan MAP dapat disebabkan karena :

- Peningkatan viskositas darah
- Penurunan udem miocard
- Pembuangan medikasi yang bersifat vasodilatasi
- Pembuangan racun

1. Penurunan PVR bukan karena ultrafiltrasinya saja, tetapi juga karena warm delivery menyebabkan vasodilatasi(tapi diprotokol Harkit sistem MUF tak adasistem heat exchanger). (Elliot, 1993 dan Naik et. Al., 1993)

Dan dengan ultrafiltrasi tadi maka akan banyak darah yang teroksigenasi masuk ke atrium kanan sehingga banyak pula yang masuk ke paru-paru sehingga menurunkan PVR
Kerugian Penggunaan Ultrafiltrasi

1. Dilema dalam menambahkan cairan tambahan pada venous reservoir sebagai kompensasi berkurangnya cairan akibat filtrasi
2. Pemaparan zat asing baru
3. Flow yang tidak baik dapat menimbulkan blok atau hemolisis

PRIMING AND HEMODELUTION IN CARDIOPULMONARY BYPASS

Cairan di dalam tubuh manusia pada umumnya adalah sebanyak 60 %/kg BB. Tetapi presentase cairan secara spesifik adalah sbb :

Bayi/ anak-anak : 70 – 80 % / Kg BB
Dewasa : 50 – 60 % / Kg BB
Manula : 45 – 50 % / Kg BB

Perbedaan presentase volume inilah yang seharusnya dapat diperhatikan dalam melakukan sebuah intervensi
Cairan tubuh (60 %) tersebar di :
20 % terdapat pada ektrasel (5 % plasma & 15 % interstitial)
40 % terdapat pada intrasel
Dimana Extra cellular & Intracellular Fluid ini akan dipengaruhi oleh Volume, Concentration, Composition

Fluid Composition :
Solvent: Water
Solutes:Non-electrolytes: glucose, cholesterol, fatsElectrolytes: salts
Most mass: Non-electrolytes
Most particles: Electrolytes \Most influence on water shifts (osmolarity)
Solute Distribution in Fluid Compartments (Cations and Anions in Body Fluids)

Fluid Concentration
Isotonis, hipertonis, hipotonis (lebih menunjukan kadar Na dalam larutannya)
Isoosmolar, hiperosmolar, hipoosmolar
Isotonic (310 mOsm/L), Hiper (315-350 mOsm/L), Hipo (270 mOsm/L)
Expressed in milliequivalents per liter (mEq/L), a measure of the number of electrical charges in one liter of solution
mEq/L = (concentration of ion in [mg/L]/the atomic weight of ion) ´ number of electrical charges on one ion
For single charged ions, 1 mEq = 1 mOsm
For bivalent ions, 1 mEq = 1/2 mOsm

Proses Transport
Pasif : Filtrasi, Difusi, Osmosis
Aktif : Pompa Na-K, etc
Kebutuhan cairan :
Dewasa : 50 cc / Kg BB
Pediatrik : <> 20 Kg : 1500 mL + 20 mL / Kg / hari
The Integration of Fluid Volume Regulation and Sodium Ion Concentrations in Body Fluids

PRIMING
Priming adalah suatu cara untuk mengisi sirkuit CPB dengan cairan tertentu sehingga sirkuit bebas dari udara dan terjadi delusi yang diinginkan selama CPB. Selain itu juga ini juga untuk mengurangi donor darah untuk priming.
Oleh karena itu pemilihan cairan priming yang mendekati kondisi dan konsentrasi cairan dalam tubuh secara alami sangatlah kompleks. Dan pemilihan cairan priming ini dipengaruhi oleh :
Osmolaritas
Tekanan osmotic dari cairan priming hendaknya seoptimal mungkin seperti yang diplasma. Jadi cairan yang mungkin dipakai adalah cairan isotonic. Jika kita menggunakan cairan hypotonis maka akan terjadi hemolisis dan perpindahan cairan ke intravascular. Di lain sisi cairan hypertonis bias menyebabkan erytrosit dan intravascular overload.

Elektrolit
Diharapkan dengan kondisi elektrolit di intravaskular untuk mencegah terjadinya penurunan elektrolit

Delusi
Jika kita menggunakan priming murni kristaloid maka cairan tubuh akan terjadi dilusi. Namun hal ini perlu diperhatikan besar terjadinya penurunan hematokrit ataupun fluid overvolume. Tekanan onkotik akan turun drastis jika murni cairan kristaloid yang ditambahkan sehingga perpindahan cairan akan terjadi walaupun cairan kristaloid tadi isotonis. Hal ini akan nampak jelas setelah 20- 30 menit selama bypass. Jadi perlu osmotic agent lainnya sesuai dengan prediksi lamanya CPB.
Sehingga cairan priming bisa dibagi menjadi : Clear and Blood Priming
Jenis priming saat ini terbagi menjadi 2, yaitu clear priming (priming dengan penggunaan kristaloid) dan blood priming (priming dengan penggunaan darah donor).

Pemilihan penggunaan clear atau blood priming khususnya didasarkan kepada alasan sbb :
Berat badan
Nilai hematokrit
1. Berat badan
Nilai berat badan merupakan salah satu indicator yang secara tidak langsung dapat menggambarkan kematangan fungsi organ-organ tubuh. Pada pasien dewasa, dimana kematangan fungsi organ tubuh sudah sempurna, maka tubuhnya akan mampu mengkompensasi clear priming dengan nilai volume plasma yang sedikit dibandingkan dengan blood priming. Dan untuk pasien pediatric dimana jumlah cairan priming dibandingkan blood volume pasien hampir berimbang bisa menyebabkan hemodelusi hebat, oleh karena itu perlu adanya tambahan darah untuk primingnya. Hal ini juga sesuai dengan kematangan fungsi organ belum sempurna, maka akan lebih mudah menerima cairan yang sesuai dengan kondisi tubuhnya dengan penggunaan darah sebagai priming. Disamping itu, alasan penggunaan blood priming pada anak-anak adalah dikarenakan dalam blood priming terdapat plasma, elektrolit, dan komponen darah yang dibutuhkan dibandingkan hanya dengan penggunaan clear priming.

2. Nilai hematokrit
Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya bahwa pada priming ada nilai Ht yang diharapkan selama CPB. Nilai ini dapat kita hitung dengan penghitungan rumus Ht C. Jika nilai Ht C yang didapatkan ternyata kurang dari Ht yang diinginkan, maka biasanya perlu persiapan packed cell untuk dewasa dan penggunaan blood priming pada pasien anak-anak. Tetapi jika nilai Ht C yang didapatkan ternyata lebih/cukup dari Ht yang diinginkan, maka tidak perlu penggunaan darah dalam primingnya (clear priming). Untuk pasien anak-anak dengan clear priming dan Ht bisa dicapai, maka biasanya perlu ditambahkan seperti albumin ataupun FFP untuk mempertahankan osmotic cairan. Dimana FFP ini mempunyai keunggulan mengandung Antitrombin III yang berfungsi sebagai factor antikoagulasi. Sedangkan albumin mempunyai kelebihan bisa melapisi lapisan dalam tubing sehingga aliran darah dalam sirkuit bisa lancar.

Risk of using blood priming :
Lebih mudah terinfeksi oleh virus penyakit darah pendonor
Transfusi dengan darah memiliki peluang terkena reaksi anafilaktik sebesar 0.2 – 0.5 %
Jumlah BV darah pendonor besar

Komposisi cairan Priming
Dewasa
Cairan kristaloid (RL) : 1000 – 1500 mL
Cairan koloid (Gelofusin/haemacel) : 500 mL
Heparin : 25 mg/L diluen
Bicnat : 30 mEq
Manitol 20 % : 100 mL

Anak
1). BB < 6 Kg Darah Heparin : 500 mL (470 mL darah + 30 mL Dx 5%) RL : Jumlah diluen Heparin : 30 mg/L diluen Bicnat : 5 – 10 mEq Ket : Darah heparin seringkali disebut sebagai fresh blood karena hanya mampu bertahan dalam selama 3- 6 jam. Darah ini diberikan pada anak dengan BB < 6 Kg dengan alasan sbb : Penyesuaian terhadap kematangan fungsi organ tubuhnya, sesuai dengan yang telah dijelaskan diatas Fresh blood mengandung beberapa komponen yang penting, yaitu : - 2, 3 Diphosphoglycerate (DPG) Ditemukan pada sel darah merah untuk membawa oksigen. Kandungan DPG akan berkurang jika darah disimpan lebih dari 6 jam - Elektrolit Semakin lama waktu penyimpanan darah, maka konsentrasi elektrolit didalam darah akan mengalami perubahan - Fibronectin Merupakan mononuclear phagocyte system Sistem ini akan berkurang fungsinya ketika menggunakan darah simpan dan bukan dengan fresh blood. 2) BB 6 – 18 Kg a. Darah CPD : 500 mL b. RL : Jumlah diluen c. Heparin : 25 mg/unit darah + 30 mg/L diluen d. CaCl2 : 5 mL e. Bicnat : 20 mEq Ket : Darah CPD ( Citrat, Phosphat dan Dextrosa) seringkali disebut sebagai darah WB atau store blood (darah simpan), karena darah ini mampu bertahan > 3 bulan. Seperti juga darah heparin, maka darah CPD digunakan pada anak-anak dengan BB 6 – 18 Kg untuk menyesuai kepada kematangan dan perkembangan fungsi orang tubuh.
Citrat diberikan pada darah simpan ini karena Citrat dapat berikatan dengan Calsium untuk mencegah koagulasi. Karena alasan ini pula menyebabkan Ca menjadi berkurang, sehingga dalam setiap pemberian WB CPD harus diikutsertakan priming CaCl Sedangkan
Phosphat dan Dextrosa berfungsi sebagai buffer

3. BB > 18 Kg
a. RL : 500 – 1000 mL c. Heparin : 25 mg/L diluen
b. Gelofusin : 500 mL d. Bicnat : 30 mEq

Additive In Priming
Albumin
Albumin merupakan salah satu cairan koloid terpenting di dalam tubuh. Cairan ini sebagian besar terdapat pada intravaskuler dan 80 % berperan dalam pengaturan tekanan onkotil koloid. (Grunert, 1986).
Berat molekul (Mw) albumin sebesar 69.000
Albumin di sintesis di hati. Hal-hal yang memperngaruhi sintesis albumin di hati adalah sbb (Lundsgaard-Hansen, 1986):
- Disfungsi hati
- Malnutrisi protein
- Trauma pembedahan : menstimulasi proses katabolisme

Human albumin solution is available as a standard 4.5 % concentrated from of “salt poor” albumin which 10 or 20% solution and are hyperoncotic (McClelland,1990)
The half-life of albumin within the body is about 20 days, although its half-life within plasma varies from less than 2 hours to more than a day (Lewis, 1980)
Dibeberapa referensi bagus untuk kasus non sianotik, karena tak terjadi depresi factor pembekuan…Untuk kasus Sionik disarankan memakai FFP
Melapisi lapisan dalam sirkuit tubing (seperti pelumas)

Dibuat dari kolagen yang berfungsi untuk mempertahankan tekanan onkotik koloid
2 produk gelatin yang terbanyak digunakan saat ini :
Gelatin
1) Gelofususine (Hausmann Lab.) : Succinylation, forming the modified fluid (or succinylated). Mw : 30.000
2) Haemaccel (Behring) : Urea-Linkage (polygeline or urea linked gelatins). Mw : 35.000
Gelatin menghasilkan plasma pada setiap pemberian 0.8 ml/ml cairan, dengan waktu 2-6 jam
Pemberian gelatin dapat berisiko terhadap timbulnya reaksi anafilaktik/alergi. Untuk mencegah munculnya reaksi ini maka perlu diberikan medikasi dengan histamine.

Heparin
Anti koagulan
Bicnat
Mempertahankan pH. 8-11 % setiap 16 % mL cairan priming

Mannitol
Bereaksi sebagai diuretic osmotic yang kuat
Mencegah terjadinya reperfusion injury yang diakibatkan oleh radikal bebas (Gardner, et.al, 1983), sehingga dapat mencegah terjadinya ischemic (Stewart, et.al., 1981)

Steroid
Untuk mengurangi/ mencegah efek dari respon inflamasi. Dosis 20-30 mg/kg BB
Aproptinin
This used to significantly reduce blood loss in vascular surgery.
The current dose: 1 ml/kg in prime

HEMODILUTION
Prinsip hemodilusi untuk mengurangi efek CPB. Dimana caranya adalah mengurangi viskositas darah secara significant. Hal ini dilakukan agar mengurangi trauma darah selama CPB, perfusi jaringan sewaktu CPB bisa tercapai(karena menurut referinsi dan penelitaian yang ada dengan hematocrito 20-25% pada klien dewasa dan 30% pada pediatrik bisa meningkatkan perfusi selama CPB), penurunan tahanan total, Turunnya viskositas mengakibatkan hematocrit akan mengalami penurunan dan tekanan onkotik juga turun.
Oleh karena itu Ht selama CPB diharapkan 20-25% setelah dicampur dengan cairan priming. Penting sekali untuk menghitung prediksi Ht setelah dicampur dengan cairan priming, Sehinnga kita bias melakukan tindakan selanjutnya jika memang diperlukan, contoh jika kasus Hb rendah.
Untuk mendapatkan nilai Ht yang diinginkan selama CPB, sekaligus untuk mengukur kecukupan jumlah cairan priming, maka didasarkan kepada perhitungan sbb :
Ht C = Ht P x BV x 100 %
PV + BV
Ket :
Ht C = Perkiraan Hematokrit pasien selama CPB
Ht P = Hematokrit pasien sebelum operasi
BV = Blood Volume
PV = Priming Volume

Jumlah priming volume pada dewasa adalah sekitar 2000 mL, sedangkan pada anak-anak 800-1500 mL.. Khusus pada anak-anak dibawah 18 Kg dengan penggunaan blood priming, agar tidak terjadi hemodilusi yang terlalu besar pada penambahan cairan kristaloid, maka jumlah penambahan cairan kristaloid didasarkan kepada perhitungan sbb :
Jumlah diluen = Hb P – 9 x BV + jumlah donor darah
Hb P 4
Ket :
Hb P = Hb pasien sebelum operasi
BV = Blood Volume
Untuk tekanan onkotik sendiri dijaga dengan memberikan albumin selama CPB berjalan. Selain itu juga kenapa pada caian priming diberikan cairan koloid.
Sebenarnya hemodelusi ini diharapkan seminim mungkin, kenapa…??? Karena diteory setelah darah telah kontak dengan cairan priming, diharapkan dikurangi..

Sumber Buku
CPB, REED 258-262, 314-316,
Manual CPB 29-35, 67-68, 157-160, 207-214
CPB : Physiology, Related Complication, and Pharmacology 52-54, 96-97
CPB, Gravlee 186-194,