Acute Normovolemic Hemodilution in Spinal Deformity Surgery.

Objective  To prospectively compare the clinical and laboratorial aspects of patients undergoing spine deformity surgery, using the acute normovolemic hemodilution technique with tranexamic acid, versus a control group with tranexamic acid alone, and to evaluate the influence of hemodilution in intraoperative bleeding and the need for homologous transfusion. Materials and Methods  Comparative prospective study with patients aged between 12 and 65 years undergoing spine deformity surgery with the acute normovolemic hemodilution technique associated with tranexamic acid versus a control group to which only tranexamic acid (15 mg/kg) was administered. Laboratorial exams were performed and analyzed in three different moments. Results  A total of 30 patients were included in the present study: 17 in the hemodilution group, and 13 in the control group. The mean duration of the surgery in the hemodilution group was longer. The number of levels submitted to surgery ranged from 7 to 16 in the hemodilution group, and from 4 to 13 in the control group. Osteotomy, predominantly of the posterior kind, was performed in 20 patients. There was more intraoperative bleeding in the control group. All patients were stable during the procedures. Only 6 participants needed homologous blood transfusion, mostly from the control group ( p  > 0.05). Conclusion  There was no significant difference between the two groups regarding the need for blood transfusion and intraoperative bleeding. The severity of the deformity was the main determinant for homologous blood transfusion.

Introduction

Major surgeries, such as corrections of spinal deformities, can lead to increased bleeding. In order to control hemostasis, antifibrinolytic agents may be used, as well as intravenous volemic replacement with acellular solutions or with homologous or autologous blood derivatives. 1

The homologous transfusion exposes the patient to the risk of pulmonary, allergic, hemolytic, immuno-allergic reactions and acquisition of infectious-contagious diseases. 2 Autologous transfusion can be obtained with a low operational cost by previous donations, reutilization of the perioperative blood or acute normovolemic hemodilution (ANH), with which complications are avoided. 3

The ANH technique consists of blood withdrawal immediately before or after anesthetic induction, 3 followed by dilution with colloids and/or crystalloids without reducing the circulating volume. 4 Its use has been indicated for surgeries with increased risk of bleeding. 5

The objective of the present study was to prospectively compare the clinical and laboratory parameters of patients submitted to ANH associated with tranexamic acid with a control group using tranexamic acid alone, during corrective surgery of spinal deformities, in order to evaluate the influence of this technique in bleeding, the necessity of homologous transfusion and to identify adverse reactions and complications.

Materials and Methods

The present study was approved by the Ethics Committee of our institution through “Plataforma Brasil” with the number of the Certificate of Presentation for Ethical Appreciation (CAAE- 47883615.0.0000.0020).

A total of 30 patients undergoing elective surgery to correct deformities in the spine were included. They were aged between 12 and 65 years, and were divided according to the classification of the American Society of Anestesiology (ASA) as ASA I, II or III, without contraindications to the proposed anesthetic/surgical technique. The exclusion criteria were increased risk of coronary artery disease, cerebrovascular disease and valvulopathy, and patients with acute renal failure, bronchopneumonia and coagulopathies.

The patients were divided randomly between the ANH and control groups. All patients underwent total venous general anesthesia with remifentanil (0.1-0.3 mcg/kg/min), propofol (100-200 mcg/kg/min) and cisatracurium (attack: 0.15 mg/kg; maintenance: 03 mg/kg) when the potential evoked was not monitored. After anesthetic induction, every patient received 15 mg/kg of tranexamic acid and 0.1 mg/kg of morphine. The use of adjuvant drugs, as it did not interfere in the results, was left at the discretion of the anesthesiologist. The heart rate, neuromuscular blockade (train of four), pulse oximetry, cardioscopy, ST segment variation, invasive blood pressure and probe diuresis were monitored.

Laboratory tests (hemoglobin [Hb], hematocrit [Ht], prothrombin activation time [PAT], activated partial thromboplastin time [APTT], sodium, potassium, magnesium, ionic calcium, arterial blood gas, and lactate) were performed shortly after the anesthetic induction, after the blood collection for ANH, in the immediate postoperative period, and 24 hours later.

The ANH was performed in 17 patients, based on the Gross formula ( Fig. 1 ), with collection between 80% and 100% of the volume to be withdrawn via peripheral artery or vein (maximum of 500 mL per bag collected). 4 5 In case of hemodynamic instability, the ANH would be suspended. The bags were identified according to the order of collection, stored in a thermal box, and reinfused in the reverse order of collection. The hemodilution was performed in a 3:1 ratio with 0.9% saline solution and Ringer lactate. The additional volemic replacement was calculated to cover preoperative fasting, surgical loading (6 mL/kg/h) 4 5 while the volume loss in the perioperative (3:1 ratio), was answer only if the urinary output < 0.5–1.0 mL/kg/h, and/or in case of hemodynamic instability.

Fig. 1

Gross formula. Abbreviations: V, volume of blood to be withdrawn; EBV, estimated blood volume (65 mL/kg in women, and 70 mL/kg in men); Hto, initial hematocrit; Htf, final hematocrit; Htm, mean hematocrit (difference between Hto and Htf).

As for the surgical technique, the decision between pedicle instrumentation or association with osteotomies (of posterior elements, pedicle subtraction, or vertebral body resection [VCR]) was determined according to the deformity.

Homologous blood transfusion was performed only if the levels of Hb were < 7 mg/dL (or 9 mg/dL in the case of elderly patients or low cardiovascular reserve), with hemodynamic changes or persistence of bleeding.

The data were tabulated using the Microsoft Excel 2016 (Microsoft Corp., Redmond WA, US) software. For the comparison of the quantitative variables, the Student t -test or the nonparametric Mann-Whitney test were used. For the categorical variables, the Fisher exact test was used. The normality condition of the variables was evaluated using the Kolmogorov-Smirnov test. Values of p  < 0.05 indicated statistical significance. The data were analyzed with the Statistical Package for the Social Sciences (SPSS, IBM Corp., Armonk, NY, US), version 20. The quantitative variables were described by means, medians, minimums, maximums and standard deviations. The qualitative variables were described by frequencies and percentages. After this analysis, a comparison was made with data from the literature.

Results

The sample consisted of 30 patients aged between 12 and 61 years (mean of 27.1 for the ANH group and of 21.2 for the control group; p  > 0.05), predominantly female (76.6%). The main etiologies were adolescent idiopathic scoliosis (AIS) and congenital scoliosis (CS), as shown in Figure 2 . Most patients denied comorbidities (76.6%). A mean of 622.6 mL of blood was withdrawn for hemodilution (400-940 mL). The clinical parameters remained stable during all of the procedures. The mean time of surgery for the ANH group was of 5.2 h, whereas for the control group it was of 4.4 h ( p  > 0.05). The number of levels operated ranged from 7 to 16 (mean: 10.7) for the ANH group, and from 4 to 13 for the control group (mean: 9.58). As for the number of instrumented levels, it ranged from 6 14 (mean 9.82) for the ANH group, and from 4 to 13 for the control group (mean: 9.66).

Fig. 2

Etiology of spinal deformities submitted to surgery and their frequency. Abbreviations: AIS, adolescent idiopathic scoliosis; CS, congenital scoliosis; NMS, neuromuscular scoliosis; AS, adult scoliosis; KS, kyphoscoliosis; HL, hyperlordosis; TB, tuberculosis.

Twenty patients underwent osteotomy, as described in Table 1 . For the purpose of analysis, each type of osteotomy was graded by magnitude: 0 for none; 1 point for each posterior osteotomy; 2 points for pedicle subtraction, and 3 points for each RCV, then they were divided between groups with scores ≤ 2 or > 3. In the isolated comparison between the groups, there was a greater mean of bleeding in the control group, but with greater variation, as evidenced in Figure 3 . There was greater bleeding in both groups when the osteotomy was performed, with no statistical significance.

Table 1

Mean bleeding by osteotomy; comparison between the groups

	n		Mean bleeding in mL	p -value a
No OTT	5	ANH	450	0.161
	5	Control	737.75
OTT Weight ≤ 2	6	ANH	816.6	0.412
	3	Control	633.3
OTT Weight > 3	6	ANH	591	0.175
	5	Control	880 a
OTT Total	12	ANH	704.16	0.339
	8	Control	772.2

Abbreviations: ANH, acute normovolemic hemodilution; OTT, osteotomy.

Note: a One patient in the group underwent 3 vertebral body resection osteotomies and presented high bleeding.

Fig. 3

Intraoperative bleeding between groups. Non-parametric Mann-Whitney test ( p  = 0.934). Abbreviation: ANH, acute normovolemic hemodilution.

Regarding the number of operated levels, it was divided between groups with a limit higher or lower than 10. More bleeding occurred in the control group, with more levels (594 × 920 mL; p  = 0.095), whereas in the case of less levels, the bleeding was lower and similar between both groups, which suggests that ANH would be effective in reducing bleeding in larger surgeries. The density of the implant (number of screws per level operated) was calculated, with 1 standing for the instrumentation of all operated pedicles, and 0 representing a surgery without instrumentation ( Table 2 ). In the control group, the patients who were submitted to posterior osteotomy, had an increased need of transfusion ( p  > 0.05). The analysis of the ANH group showed that most of the patients did not require transfusion even after undergoing osteotomy ( p  > 0.05) ( Table 3 ). The patients who were transfused had a higher mean of operated levels, especially in the control group ( p  > 0.05) ( Table 4 ).

Table 2

Density of the implant (number of screws in relation to the number of levels operated); comparison between the groups ( p  > 0.05)

		n	Mean	Median	Minimum	Maximum	Standard deviation	p -value a
Density of the implant	ANH	17	0.815	0.792	0.625	1	0.141	0.146
	Control	13	0.739	0.722	0.545	1	0.131

Abbreviation: ANH, acute normovolemic hemodilution.

Note: a p  > 0.05.

Table 3

Osteotomy versus need for transfusion; comparison between the groups

Transfusion	Osteotomies - ANH		Osteotomies - Control		Posterior OTT - Control		Posterior OTT - ANH
	None	At least one	None	At least one	None	At least one	None	At least one
No	5 (100%)	10 (83.3%)	5 (100%)	4 (50%)	7 (100%)	2 (33.3%)	7 (87.5%)	8 (88.9%)
Yes	0	2 (16.7%)	0	4 (50%)	0	4 (66.7%)	1 (12.5%)	1 (11.1%)
Total	5	12	5	8	7	6	8	9
p -value	1		0.105		0.021 a		1

Abbreviations: ANH, acute normovolemic hemodilution; OTT, osteotomy.

Note: a p -value calculated using the Fisher exact test ( p  < 0.05).

Table 4

Number of levels operated versus need for transfusion; comparison between the groups

	Transfusion	Levels operated
		n	Mean	Median	Minimum	Maximum	Standard deviation
ANH	No	15	10.7	11	7	16	2.7	p  > 0.05
	Yes	2	10.5	10.5	7	14	4.9
Control	No	9	8.9	9	4	11	2.1	p  = 0.020
	Yes	4	11.5	11	11	11	1.0

Abbreviation: ANH, acute normovolemic hemodilution.

Note: Non-parametric Mann-Whitney test ( p  <  0.05).

The mean value of intraoperative bleeding was of 629.4 mL, and, postoperatively, it was of 379.11 mL for the ANH group, compared to 754.2 mL and 296.2 ml respectively for the control group, but without statistical significance. There was a lower perioperative-postoperative bleeding reduction in the ANH group, with p  < 0.05 ( Fig. 4 ).

Fig. 4

Evaluation of perioperative bleeding versus postoperative: comparison between the groups. Abbreviation: ANH, acute normovolemic hemodilution; SE, standard error.

The laboratory tests were compared before and after surgery and between the groups, as represented in Table 5 .

Table 5

Mean values compared between the groups at different instances of evaluation

n		15	2	9	4	30	30
HB	Preoperative	13.7	14.4	13.5	12.5	13.6	13.1
	Postoperative	10.8	7.8	11.9	10.4	11.1	9.5
	After 24 h	9.6	6.0	10.3	10.4	9.8	8.9
	Post-pre	−2.9	−6.7	−1.8	−2.1	−2.6	−3.6
	24 h after-pre	−4.1	−8.5	−3.4	−2.1	−3.9	−4.2
HT	Preoperative	40.8	43.3	40.4	37.7	40.6	39.6
	Postoperative	32.2	23.0	35.7	32.7	33.3	29.4
	After 24 h	28.6	18.0	30.7	30.8	29.3	26.5
	Post-pre	−8.6	−20.3	−5.0	−5.0	−7.5	−10.1
	After 24 h-pre	−12.2	−25.3	−10.3	−6.9	−11.5	−13.0
PAT	Preoperative	12.5	11.9	14.0	12.4	13.0	12.2
	After 24 h	14.5	14.0	14.9	14.6	14.6	14.4
	After 24 h-pre	2.0	2.1	1.0	2.3	1.7	2.2
APTT	Preoperative	32.7	31.3	29.7	25.3	31.6	27.3
	After 24 h	30.9	32.9	26.9	24.7	29.6	27.4
	After 24 h-pre	−1.7	1.6	−2.5	−0.6	−2.0	0.1

Abbreviations: ANH, acute normovolemic hemodilution; APTT, activated partial thromboplastin time, in seconds; HB, serum hemoglobin in g/dL; HT, hematocrit in %; PAT, prothrombin activation time, in seconds.

Note: p  > 0.05 for all groups.

The coagulation profile was analyzed, and in both groups there was a widening of the PAT – with a greater difference before and after surgery in the ANH group ( p  = 0.014) –, and a decrease in the APTT, with a greater decrease in the control group ( p  = 0.793) ( Figs. 5 and 6 ).

Fig. 5

Prolongation of prothrombin activation time values in both groups in 24 h after surgery ( p  > 0.05). Abbreviations: ANH, acute normovolemic hemodilution; Pre-op, preoperative period; SE, standard error; PAT, prothrombin activation time.

Fig. 6

Drop in the values of activated partial thromboplastin time in both groups 24 h after surgery ( p  > 0.05). Abbreviations: ANH, acute normovolemic hemodilution; Pre-op, preoperative period; SE, standard error; APTT, activated partial thromboplastin time.

There was a greater need for the use of local hemostatics in the control group compared to the ANH group (30.8% versus 5.9% respectively; p  > 0.05). There was no statistical relevance for the need for transfusion according to the method applied, as shown in Figure 7 . In general, patients requiring blood products had more severe deformities in 75% of the cases, and, consequently they had more levels to be addressed (7-14, mean: 11.1), plus osteotomies (1-9; mean: 4 versus 0-5; mean: 1.56; p  < 0.05). This group also had high rates of perioperative bleeding (600-2,000 mL; mean: 1,050 mL), which was statistically significant ( p  = 0.007) when compared to the mean bleeding of the patients who did not receive transfusions (593.6 mL). For the purpose of comparison, the patients were divided into a group with AIS and a second group with other diagnoses. In this second group, the surgical time was longer ( p <0.05), there was higher implant density ( p  = 0.07) and almost double the amount of posterior osteotomies performed ( p  > 0.05) ( Table 6 ).

Fig. 7

Need for transfusion compared to hemodilution ( p  = 0.360). Abbreviation: ANH, acute normovolemic hemodilution.

Table 6

Comparison between relevant parameters of patients diagnosed with adolescent idiopathic scoliosis versus other deformities

	Adolescent idiopathic scoliosis (n = 14)	Other deformities (n = 16)	p -value
Surgical time (mean)	4.29 h	5.45 h	0.002
Density of the implant (mean)	0.74	0.82	0.07
Osteotomies (mean)	0.92	1.86	> 0.05
Bleeding (mean)	561 mL	806 mL	0.058

Discussion

Bleeding control should be part of the initial surgical planning. The application of techniques can prevent the need for transfusion in patients undergoing AIS surgery. 6 The evolution of the surgical techniques enabled better results on terms of esthetics and function, but, the longer the procedure, the greater the perioperative bleeding 7 8 9 and fibrinolysis, with consequent increase in hemorrhage, which generates a vicious circle that increases the morbimortality. 9

In neuromuscular scoliosis (NMS) surgery, there is greater blood loss compared to AIS surgery, 10 11 12 mainly due to the greater extent of the arthrodesis, 11 with possible relation with the use of anticonvulsants and malnutrition. The estimated blood loss in the AIS surgery is of 1,300-2,200 mL, compared to 2,000-4,000 mL for the NMS surgery. 12 In addition to hypotension, anemia and coagulopathy due to depletion, blood loss leads to an increase in the number of transfused units. 10 In the present study, patients with AIS had a mean bleeding of 561 mL, while in other deformities it was up to 2,000 mL (mean: 806 mL). Only one patient with AIS required transfusion.

Postoperative PAT and APTT prolongation is expected due to a dysfunction in platelet aggregation, which, especially in cases of NMS, 10 13 indicates coagulation overregulation in response to surgical stress and consumption of coagulation factors. 13 In the present study, there was a decrease in the APTT and prolongation of the PAT in all patients, with no clinical repercussions, as verified by Oppitz and Stefani. 5

Bleeding in deformity corrections is high because of the rich local vascularity, wide exposure and prolonged surgical time. The estimated blood loss is of 10-30 mL/kg. 11 14 There was a great deal of variability in the values found in the present study (200-2,000 mL), a fact that can be attributed to the etiology, the severity of the deformity, the operated levels, the osteotomies and the surgical time. Sex, advanced age, cardiovascular disease, extensive laminectomies and low Ht in the preoperative period 15 16 did not result in increased bleeding.

Osteotomies are eventually needed to correct more severe deformities, especially in adults. 17 Pedicle subtraction is associated with higher levels of blood loss (up to 3 L) due to the dissection of large-caliber epidural veins 18 and increased surgical time. 8 The VCR is an option for severe and/or rigid deformities. 17 Posterior osteotomies (also known as Smith Petersen osteotomies), which are considered easier and faster, have limited correction power (5°-20°), whereas pedicle subtraction can correct 30°-40° per level. 7 19 There are reports of higher bleeding rates with the posterior approach than with the anterior pproach. 12 All patients in the present study had the procedure performed by the posterior approach.

In the present study, the patients submitted to osteotomies had a higher average bleeding rate, which in line with the literature, but the only statistically relevant data was the increased need for transfusion in the control group when the osteotomies by the posterior approach were performed. The ANH was not proven effective to avoid transfusion when the osteotomy was performed, but a trend towards statistical relevance was noticed in proportion to the increase in the aggressiveness of the approach.

Identifying risk factors, discontinuing medications such as acetylsalicylic acid, anti-inflammatory drugs and anticoagulants, 1 20 and even preoperative embolization of the vertebral body 21 reduces hospitalization time, costs and bleeding. Thorough dissection of the periosteum and the use of electrocautery and hemostatic agents 1 6 may be adjuvants of autologous donation, ANH or hypotensive anesthesia. 6 Although Szpalski et al 22 and Urban et al 23 have shown that adequate evidence exists for their use, controlled hypotension is controversial in spinal surgery because it does not reduce intraoperative blood loss, 14 and because of the risk of spinal cord injury due to reduced flow. 7 24 They also mention that the use of systemic and local hemostatic agents would be controversial. 22

The use of fibrinolytics gained popularity in the 1990s. 18 25 In children with NMS, their use was effective in reducing bleeding and transfusion. 10 26 Aprotinin inhibits anticoagulant enzymes, as well as the intrinsic pathway of coagulation and platelet aggregation. 9 25 Its use has been discontinued 9 10 due to increased mortality from acute myocardial infarction 9 and acute renal failure, 25 although previous studies have shown reduced transfusion in heart, knee and hip surgeries 9 18 25 and also despite the fact that they have been considered superior to tranexamic acid in pedicle osteotomy. 18

Tranexamic acid was administered to all patients in this study. It acts through the reversible binding of plasminogen with lysine, 24 it is considered safe, and is widely used in cardiac and urogynecological surgeries. In a retrospective study, 24 its use in AIS resulted in less bleeding and transfusion, 24 but it was not effective in cases of pedicle subtraction in adults. 18 Its use does not increase the morbimortality and the incidence of thromboembolic events. 27

In the present study, the rate of homologous blood transfusion was of 20%, which is within the range of 8-36% reported by Purvis et al, 28 who described multiple possible complications (increased mortality, hospital infections, prolonged hospitalization, besides the high cost), 7 16 20 29 although no complications were reported. It was not possible to isolate a factor responsible for transfusion, but a variable association between operated levels, severity of the deformity, surgical time and osteotomies.

Autologous transfusion is considered safer, 3 and should be performed with donation prior to surgery (3 to 5 weeks, with limitations in the case of elderly and anemic patients), 7 normovolemic hemodilution, cell preservation (high cost), 7 16 28 or hypervolemic hemodilution, which reduces the need for allogeneic transfusion 14 by dilution in plasma or in macromolecule solutions, with increasing circulating volume. 4 It is considered quick, easier, more stable and cheaper than the ANH.

In the ANH, the collected blood is diluted with acellular fluid in the ratio of 2-4:1, 7 16 leading to a reduction in perioperative blood loss with maintenance of the flow. 3 4 5 Many studies show that ANH reduces the need for homologous transfusion between 18% and 90%; 5 29 however, in the present study, there was no statistical significance regarding this, perhaps due to the number of cases. The ANH is considered safe and effective in spinal surgery when there is an estimated loss higher than 1 L or 20% of blood volume. 16 29 There is a risk of extreme hemodilution (Ht < 20%), with risk of tissue ischemia, which is reversed with infusion of fresh plasma, according to McLaughlin. 14 Its use in the pediatric population was tested in a 2004 prospective randomized study 30 with children undergoing posterior arthrodesis, which proved that the ANH is safe and able to reduce the need for transfusion without the complications related to anemia. 30 Tse et al 31 have shown in their review that ANH, tranexamic acid, intrathecal morphine and modification of the operative techniques seem to be the best options to reduce perioperative bleeding and allogeneic blood transfusion. The use of ANH in this study aided in the control of bleeding, but not to the point of avoiding transfusion in an isolated manner.

Conclusion

The ANH technique associated with tranexamic acid has not been proven effective in reducing the need for homologous blood transfusion in corrective surgeries of spinal deformities, despite its tendency to reduce intraoperative bleeding, especially in cases that are considered more complex. The combined effect of the severity of the deformity, the osteotomies, and the number of operated/instrumented levels is a determinant for the need for transfusion, and the association of preoperative and intraoperative measures to control the bleeding should be considered in these cases. It is believed that a larger casuistry could prove its efficacy in comparison with isolated fibrinolytics.

Introdução

Cirurgias de grande porte, como as correções de deformidades da coluna, podem levar a um aumento do sangramento. Para controle da hemostasia, podem ser usados agentes antifibrinolíticos, e também reposição volêmica endovenosa com soluções acelulares ou com hemoderivados homólogos ou autólogos. 1

A transfusão homóloga expõe o paciente ao risco de reações pulmonares, alérgicas, hemolíticas, imunoalérgicas e aquisição de doenças infectocontagiosas. 2 A transfusão autóloga pode ser obtida com baixo custo operacional por doações prévias, reaproveitamento do sangue perioperatório, ou hemodiluição normovolêmica aguda (HNA), com a qual se evitam complicações. 3

A técnica de HNA consiste na retirada de sangue imediatamente antes ou após a indução anestésica, 3 seguida da sua diluição com coloides e/ou cristaloides, sem reduzir o volume circulante. 4 Há indicação de seu uso para cirurgias com risco aumentado de sangramento. 5

O objetivo desde trabalho é comparar de modo prospectivo os parâmetros clínicos e laboratoriais de pacientes submetidos a HNA associada ao ácido tranexâmico com grupo de controle com o uso de ácido tranexâmico isolado, durante cirurgia corretiva de deformidades da coluna. São objetivos também avaliar a influência da técnica no sangramento e a necessidade de transfusão homóloga, e identificar reações adversas e complicações.

Materiais e Métodos

O presente estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética da nossa instituição por meio da Plataforma Brasil, com o número do Certificado de Apresentação para Apreciação Ética (CAAE- 47883615.0.0000.0020).

Foram incluídos 30 pacientes submetidos a cirurgia eletiva para corrigir deformidades na coluna; eles tinham idade entre 12 e 65 anos, e foram divididos, segundo a classificação da American Society of Anestesiology (ASA), como ASA I, II ou III, sem contraindicações para a técnica anestésica/cirúrgica proposta. Foram critérios de exclusão: risco aumentado de doença arterial coronariana, cerebrovascular e valvulopatia, e portadores de insuficiência renal aguda, broncopneumonia e coagulopatias.

Os pacientes foram divididos aleatoriamente entre os grupos de HNA e de controle. Todos foram submetidos a anestesia geral venosa total com remifentanil (0,1–0,3 mcg/kg/min), propofol (100–200 mcg/kg/min) e cisatracúrio (ataque: 0,15 mg/kg; repique: 0,03 mg/kg) quando o potencial evocado não foi monitorado. Após a indução anestésica, todos receberam 15 mg/kg de ácido tranexâmico e 0,1 mg/kg de morfina. O uso de medicamentos adjuvantes, por não interferir nos resultados, ficou a critério do anestesiologista. Foram monitorados a frequência cardíaca, o bloqueio neuromuscular ( train of four ), a oximetria de pulso, a cardioscopia, a variação do segmento ST, além da pressão arterial invasiva e da diurese por sonda.

Foram feitos exames laboratoriais (hemoglobina [Hb], hematócrito [Ht], tempo de atividade da protrombina [TAP], tempo de tromboplastina parcial ativada [TTPA], sódio, potássio, magnésio, cálcio iônico, gasometria arterial e lactato) logo após a indução anestésica, após a coleta de sangue da HNA, no pós-operatório imediato, e 24 horas após.

A HNA foi feita em 17 pacientes, baseada na fórmula de Gross ( Fig. 1 ), com coleta entre 80% e 100% do volume a ser retirado via artéria ou veia periféricas (máximo de 500 mL por bolsa coletada). 4 5 Em caso de instabilidade hemodinâmica, a HNA seria suspensa. As bolsas foram identificadas conforme ordem de coleta, estocadas em caixa térmica, e reinfundidas na ordem inversa à da coleta. Fez-se a hemodiluição na proporção de 3:1 com solução de soro fisiológico 0,9% e Ringer lactato.

Fig. 1

Fórmula de Gross. Abreviaturas: V, volume de sangue a ser retirado; VSE, volume de sangue estimado (65 mL/kg em mulheres, e 70 mL/kg em homens); Hto, hematócrito inicial; Htf, hematócrito final; Htm, hematócrito médio (diferença entre Hto e Htf).

A reposição volêmica adicional foi calculada para cobrir o jejum pré-operatório, o porte cirúrgico (6 mL/kg/h), 4 5 enquanto que a perda volêmica no perioperatório (proporção de 3:1), foi reposta apenas se débito urinário estivesse  <0,5–1,0 mL/kg/h e/ou no caso de instabilidade hemodinâmica.

Quanto à técnica cirúrgica, a decisão entre instrumentação pedicular ou associação com osteotomias (de elementos posteriores, subtração pedicular ou ressecção do corpo vertebral [RCV]) foi determinada conforme a deformidade.

A transfusão de sangue homólogo foi feita apenas se a concentração de Hb fosse < 7 mg/dL (ou 9 mg/dL em caso de idosos ou de baixa reserva cardiovascular), ou se houvesse alterações hemodinâmicas ou persistência de sangramento.

Os dados foram tabulados no programa Microsoft Excel 2016 (Microsoft Corp., Redmond WA, EUA). Para a comparação das variáveis quantitativas, foi usado o teste t de Student ou o teste não paramétrico de Mann-Whitney. Para as variáveis categóricas, usou-se o teste exato de Fisher. A condição de normalidade das variáveis foi avaliada pelo teste de Kolmogorov-Smirnov. Valores de p  < 0,05 indicaram significância estatística. Os dados foram analisados com o programa Statistical Package for the Social Sciences (SPSS, IBM Corp., Armonk, NY, EUA), versão 20. As variáveis quantitativas foram descritas por médias, medianas, mínimos, máximos e desvios padrão. As variáveis qualitativas foram descritas por frequências e percentuais. Após essa análise, foi feita a comparação com dados da literatura.

Resultados

A amostra foi composta por 30 pacientes com idades entre 12 e 61 anos (média de 27,1 para o grupo de HNA, e de 21,2 para o grupo de controle; p  > 0,05), predominantemente do sexo feminino (76,6%). As principais etiologias foram escoliose idiopática do adolescente (EIA) e escoliose congênita (EC), conforme mostra a Figura 2 . A maioria dos pacientes negou comorbidades (76,6%). Foram retirados, em média, 622,6 mL de sangue para a hemodiluição (400-940 mL). Os parâmetros clínicos se mantiveram estáveis durante todos os procedimentos. O tempo médio de cirurgia para o grupo de HNA foi de 5,2 h, enquanto para o grupo de controle foi de 4,4 h ( p  > 0,05). O número de níveis operados variou entre 7 e 16 (média: 10,7) para o grupo de HNA, e entre 4 e 13 para o grupo de controle (média: 9,58). Quanto ao número de níveis instrumentados, ele variou entre 6 e 14 (média: 9,82) para o grupo de HNA, e entre 4 e 13 para o grupo de controle (média: 9,66).

Fig. 2

Etiologia das deformidades em coluna submetidas a cirurgia e sua frequência. Abreviaturas: CE, cifoescoliose; EA, escoliose do adulto; EC, escoliose congênita; EIA, escoliose idiopática do adolescente; ENM, escoliose neuromuscular; HL, hiperlordose; HNA, hemodiluição normovolêmica aguda; TB, tuberculose.

Fez-se osteotomia em 20 pacientes, conforme descrito na Tabela 1 . Para fins de análise, graduou-se cada tipo de osteotomia pela sua magnitude: 0 para nenhuma; 1 ponto para cada osteotomia posterior; 2 pontos para subtração pedicular; e 3 pontos para cada corpo vertebral ressecado; assim, esses pacientes foram divididos entre grupos com pontuações ≤ 2 ou > 3. Na comparação isolada entre os grupos, houve maior média de sangramento no grupo de controle, porém com maior variação, conforme evidenciado na Figura 3 . Houve maior sangramento em ambos os grupos quando feita a osteotomia, sem significância estatística.

Tabela 1

Sangramento médio por osteotomia, comparação entre os grupos

	n		Sangramento médio em mL	Valor de p a
Nenhuma OTT	5	HNA	450	0,161
	5	Controle	737,75
OTT Peso ≤ 2	6	HNA	816,6	0,412
	3	Controle	633,3
OTT Peso > 3	6	HNA	591	0,175
	5	Controle	880 a
Total OTT	12	HNA	704,16	0,339
	8	Controle	772,2

Abreviaturas: HNA, hemodiluição normovolêmica aguda; OTT, osteotomia.

Nota: a Uma paciente do grupo foi submetida a três osteotomias com ressecção do corpo vertebral, e apresentou sangramento elevado.

Fig. 3

Sangramento intraoperatório entre os grupos. Teste não paramétrico de Mann-Whitney ( p  = 0,934). Abreviatura: HNA, hemodiluição normovolêmica aguda.

Em relação à quantidade de níveis operados, dividiu-se entre grupos com limite maior ou menor do que 10, e houve mais sangramento no grupo de controle, com mais níveis (594 × 920 mL; p  = 0,095), enquanto no caso de menos níveis o sangramento foi menor e similar entre os grupos de HNA e de controle, o que sugere que a HNA seria efetiva para reduzir o sangramento em cirurgias de maior porte. Foi feito o cálculo da densidade do implante (número de parafusos por níveis operados), no qual 1 representa a instrumentação de todos os pedículos operados, e 0 representaria uma cirurgia sem instrumentação ( Tabela 2 ). Em pacientes do grupo de controle submetidos à osteotomia posterior, houve aumento da necessidade de transfusão ( p  > 0,05). A análise do grupo de HNA mostrou que a maioria não necessitou de transfusão mesmo após ter sido submetida à osteotomia ( p  > 0,05) ( Tabela 3 ). Pacientes transfundidos tiveram maior média de níveis operados, em especial no grupo de controle ( p  > 0,05) ( Tabela 4 ).

Tabela 2

Densidade do implante (número de parafusos em relação à quantidade de níveis operados), e comparação entre os grupos

		n	Média	Mediana	Mínimo	Máximo	Desvio padrão	Valor de p a
Densidade do implante	HNA	17	0,815	0,792	0,625	1	0,141	0,146
	Controle	13	0,739	0,722	0,545	1	0,131

Abreviatura: HNA, hemodiluição normovolêmica aguda.

Nota: a p  > 0,05.

Tabela 3

Osteotomia versus necessidade de transfusão, comparação entre os grupos

Transfusão	Osteotomias - HNA		Osteotomias - Controle		OTT posterior - Controle		OTT posterior - HNA
	Nenhum	Pelo menos um	Nenhum	Pelo menos um	Nenhum	Pelo menos um	Nenhum	Pelo menos um
Não	5 (100%)	10 (83,3%)	5 (100%)	4 (50%)	7 (100%)	2 (33,3%)	7 (87,5%)	8 (88,9%)
Sim	0	2 (16,7%)	0	4 (50%)	0	4 (66,7%)	1 (12,5%)	1 (11,1%)
Total	5	12	5	8	7	6	8	9
Valor de p	1		0,105		0,021 a		1

Abreviaturas: HNA, hemodiluição normovolêmica aguda; OTT, oosteotomia.

Nota: a Valor de p calculado pelo teste exato de Fisher ( p  < 0,05).

Tabela 4

Número de níveis operados versus necessidade de transfusão, comparação entre os grupos

	Transfusão	Níveis operados
		n	Média	Mediana	Mínimo	Máximo	Desvio padrão
HNA	Não	15	10,7	11	7	16	2,7	p  > 0,05
	Sim	2	10,5	10,5	7	14	4,9
Controle	Não	9	8,9	9	4	11	2,1	p  = 0.020
	Sim	4	11,5	11	11	133	1,0

Abreviatura: HNA, hemodiluição normovolêmica aguda.

Nota: Teste não paramétrico de Mann-Whitney ( p  <  0,05).

Para o grupo de HNA, o valor médio de sangramento intraoperatório foi de 629,4 mL, e, no pós-operatório, de 379,11 mL; no grupo de controle, esses valores foram de 754,2 mL e 296,2 mL respectivamente, porém, sem significância estatística. Houve menor redução de sangramento perioperatório–pós-operatório no grupo de HNA, com p  < 0,05 ( Fig. 4 ).

Fig. 4

Avaliação do sangramento perioperatório versus pós-operatório na comparação entre os grupos. Abreviaturas: EP, erro padrão; HNA, hemodiluição normovolêmica aguda.

Foram comparados os exames laboratoriais antes e após a cirurgia e entre os grupos, que estão representados na Tabela 5 .

Tabela 5

Média de valores comparados entre os grupos em diferentes momentos de avaliação

	Momento da avaliação	HNA sem transfusão	HNA com transfusão	Controle sem transfusão	Controle com transfusão	Total sem transfusão	Total com transfusão
n		15	2	9	4	30	30
HB	Pré-operatório	13,7	14,4	13,5	12,5	13,6	13,1
	Pós-operatório	10,8	7,8	11,9	10,4	11,1	9,5
	Após 24 h	9,6	6,0	10,3	10,4	9,8	8,9
	Pós-pré	−2,9	−6,7	−1,8	−2,1	−2,6	−3,6
	Após 24 h-pré	−4,1	−8,5	−3,4	−2,1	−3,9	−4,2
HT	Pré-operatório	40,8	43,3	40,4	37,7	40,6	39,6
	Pós-operatório	32,2	23,0	35,7	32,7	33,3	29,4
	Após 24 h	28,6	18,0	30,7	30,8	29,3	26,5
	Pós-pré	−8,6	−20,3	−5,0	−5,0	−7,5	−10,1
	Após 24 h-pré	−12,2	−25,3	−10,3	−6,9	−11,5	−13,0
TAP	Pré-operatório	12,5	11,9	14,0	12,4	13,0	12,2
	Após 24 h	14,5	14,0	14,9	14,6	14,6	14,4
	Após 24 h-pré	2,0	2,1	1,0	2,3	1,7	2,2
TTPA	Pré-operatório	32,7	31,3	29,7	25,3	31,6	27,3
	Após 24 h	30,9	32,9	26,9	24,7	29,6	27,4
	Após 24 h-pré	−1,7	1,6	−2,5	−0,6	−2,0	0,1

Abbreviaturas: HB, hemoglobina sérica em g/dL; HNA, hemodiluição normovolêmica aguda; HT, hematócrito em %; TAP, tempo de atividade da protrombina, em segundos; TTPA, tempo de tromboplastina parcial ativada, em segundos.

Nota: Em todos os grupos, p  > 0,05.

A análise do perfil de coagulação foi feita, de modo que em ambos os grupos houve alargamento do TAP – com maior diferença antes e após a cirurgia no grupo de HNA ( p  = 0,014) – e diminuição do TTPA, com maior queda no grupo de controle ( p  = 0,793) ( Figs. 5 e 6 ).

Fig. 5

Prolongamento dos valores do tempo de atividade da protrombina em ambos os grupos no período pós-operatório de 24 h ( p  > 0,05). Abreviaturas: EP, erro padrão; HNA, hemodiluição normovolêmica aguda; pré-op, pré-operatório; TAP, tempo de atividade da protrombina.

Fig. 6

Queda dos valores de tempo de tromboplastina parcial ativada em ambos os grupos após 24 h da cirurgia ( p  > 0,05). Abreviaturas: EP, erro padrão; HNA, hemodiluição normovolêmica aguda; pré-op, pré-operatório; TTPA, tempo de tromboplastina parcial ativada.

Houve maior necessidade de uso de hemostáticos locais no grupo de controle em comparação com o HNA (30,8% versus 5,9%, respectivamente; p  > 0,05). Não houve relevância estatística para a necessidade de transfusão de acordo com o método aplicado, conforme mostra a Figura 7 . De modo geral, os pacientes que precisaram de hemoderivados apresentavam deformidades mais graves em 75% dos casos, consequentemente com mais níveis a serem abordados (7-14; média: 11,1), mais osteotomias (1-9; média: 4 versus 0-5; média: 1,56), com p  < 0,05. Esse grupo também apresentou altas taxas de sangramento perioperatório (600-2.000 mL; média: 1.050 mL), que, quando comparadas com a média de sangramento de pacientes que não receberam transfusão (593,6 mL), houve significância estatística ( p  = 0,007). Para fins de comparação, os pacientes foram divididos entre grupo com EIA e grupo com demais diagnósticos. Houve maior tempo cirúrgico para o segundo grupo ( p  < 0,05), maior taxa de densidade do implante ( p  = 0,07), e quase o dobro de osteotomias posteriores feitas ( p  > 0,05; Tabela 6 ).

Fig. 7

Necessidade de transfusão em comparação com a hemodiluição ( p  = 0,360). Abreviatura: HNA, hemodiluição normovolêmica aguda.

Tabela 6

Comparação entre parâmetros relevantes de pacientes com diagnóstico de escoliose idiopática do adolescente versus demais deformidades

	Escoliose idiopática do adolescente (n = 14)	Outras deformidades (n = 16)	p -value
Tempo cirúrgico (média)	4,29 h	5,45 h	0,002
Densidade do implante (média)	0,74	0,82	0,07
Osteotomias (média)	0,92	1,86	>0,05
Sangramento (média)	561 ml	806 ml	0,058

Discussão

O controle do sangramento deve fazer parte do planejamento cirúrgico inicial. A aplicação de técnicas pode prevenir a necessidade de transfusão em pacientes submetidos à cirurgia de EIA. 6 A evolução de técnicas cirúrgicas possibilitou melhores resultados estéticos e funcionais; porém, quanto mais extenso o procedimento, maior o sangramento perioperatório 7 8 9 e a fibrinólise, com consequente aumento da hemorragia, o que gera um círculo vicioso que eleva a morbimortalidade. 9

Na cirurgia de escoliose neuromuscular (ENM), há maior perda sanguínea em comparação com a de EIA, 10 11 12 principalmente pela maior extensão da artrodese, 11 com possível relação com uso de anticonvulsivantes e subnutrição. A perda sanguínea estimada na cirurgia para EIA é de 1.300 mL a 2.200 mL, e, na ENM, é de 2.000 mL a 4.000 mL. 12 A perda sanguínea, além da hipotensão, anemia e coagulopatia por depleção, leva a aumento da quantidade de unidades transfundidas. 10 No presente estudo, os pacientes com EIA tiveram média de sangramento de 561 mL, enquanto em outras deformidades o sangramento chegou a 2.000 mL (média: 806 mL). Somente um paciente com EIA necessitou de transfusão.

Espera-se prolongamento de TAP e TTPA pós-operatórios pela disfunção da agregação plaquetária, que, principalmente na ENM, 10 13 indica sobrerregulação da coagulação em resposta ao estresse cirúrgico e ao consumo de fatores de coagulação. 13 No presente estudo, houve diminuição do TTPA e prolongamento do TAP em todos os pacientes, sem repercussões clínicas, como constatado por Oppitz e Stefani. 5

O sangramento nas correções de deformidade é elevado devido à rica vascularização local, ampla exposição, e ao tempo cirúrgico prolongado. A perda sanguínea estimada é de 10-30 mL/kg. 11 14 Houve muita variabilidade nos valores encontrados neste estudo (200-2.000 mL), fato que pode ser atribuído à etiologia, à gravidade da deformidade, aos níveis operados, às osteotomias, e ao tempo cirúrgico. Sexo, idade avançada, doença cardiovascular, laminectomias extensas e Ht baixo no pré-operatório 15 16 não resultaram em aumento do sangramento.

As osteotomias são eventualmente necessárias para corrigir deformidades mais rígidas, especialmente em adultos. 17 A subtração pedicular está associada a maiores perdas sanguíneas (até 3 Ls) pela dissecção de veias epidurais calibrosas 18 e tempo cirúrgico aumentado. 8 A RCV é uma opção para deformidades graves e/ou rígidas. 17 Osteotomias posteriores (também conhecidas como osteotomias de Smith Petersen), consideradas mais fáceis e rápidas, têm poder de correção limitado (5∘-20∘), enquanto a de subtração pedicular pode corrigir 30∘-40∘ por nível. 7 19 Há relatos de maior taxa de sangramento em abordagem posterior do que em anterior. 12 Todos os pacientes do presente estudo foram abordados por via posterior.

Neste estudo, os pacientes submetidos a osteotomias tiveram uma média de sangramento superior, como na literatura, mas o único dado estatisticamente relevante foi o aumento da necessidade de transfusão no grupo de controle quando feitas osteotomias posteriores. A HNA não se provou eficaz para evitar a transfusão quando feita a osteotomia, porém notou-se tendência à relevância estatística quanto mais agressiva foi a abordagem.

Identificar fatores de risco, descontinuar medicações como ácido acetilsalicílico, anti-inflamatórios e anticoagulantes, 1 20 e até embolização pré-operatória de corpo vertebral 21 diminuem o tempo de internamento, os custos, e o sangramento. A dissecção minuciosa do periósteo e o uso de eletrocautério e de agentes hemostáticos 1 6 podem ser adjuvantes da doação autóloga, HNA ou anestesia hipotensiva. 6 Embora Szpalski et al 22 e Urban et al 23 tenham mostrado que existem evidências adequadas para seu uso, a hipotensão controlada é controversa em cirurgias da coluna, por não diminuir a perda sanguínea intraoperatória 14 e pelo risco de lesão medular por redução do fluxo. 7 24 Os autores mencionam também que o uso de agentes hemostáticos sistêmicos e locais seria controverso. 22

O uso de fibrinolíticos ganhou popularidade nos anos 1990. 18 25 Em crianças com ENM, seu uso foi eficaz na diminuição de sangramento e transfusão. 10 26 A aprotinina inibe enzimas anticoagulantes, e inibe a via intrínseca da coagulação e a agregação plaquetária. 9 25 Seu uso foi descontinuado 9 10 devido ao aumento da mortalidade por infarto agudo do miocárdio 9 e insuficiência renal aguda, 25 apesar de estudos prévios demonstrarem a redução da transfusão em cirurgias cardíacas, de joelho e de quadril, 9 18 25 e também apesar de ela ter sido considerada superior ao ácido tranexâmico em osteotomias pediculares. 18

O ácido tranexâmico foi administrado em todos os pacientes deste estudo. Ele age pela ligação reversível do plasminogênio com a lisina, 24 e é considerado seguro, muito usado em cirurgias cardíacas e uroginecológicas. Em estudo retrospectivo, 24 seu uso na EIA resultou em menos sangramento e transfusão; 24 porém, não se mostrou efetivo na subtração pedicular em adultos. 18 Seu uso não aumenta a morbimortalidade e a incidência de eventos tromboembólicos. 27

No presente estudo, taxa de transfusão sanguínea homóloga encontrada foi de 20%, que se encontra dentro da margem de 8%-36% relatada por Purvis et al, 28 que demonstraram múltiplas complicações possíveis (aumento de mortalidade, infecções hospitalares, prolongamento do internamento, além do custo elevado), 7 16 20 29 apesar de nenhuma complicação ter sido relatada. Não foi possível isolar um fator responsável pela transfusão, mas uma associação variável entre níveis operados, gravidade da deformidade, tempo cirúrgico, e osteotomias.

A transfusão autóloga é considerada mais segura, 3 a ser feita com doação prévia à cirurgia (3 a 5 semanas, com limitação em idosos e anêmicos), 7 hemodiluição normovolêmica, preservação celular (custo elevado) 7 16 28 ou hemodiluição hipervolêmica, que reduz a necessidade de transfusão alogênica 14 por meio da diluição em plasma ou em soluções de macromoléculas, com aumento do volume circulante. 4 É considerada rápida, mais fácil, mais estável, e mais barata do que a HNA.

Na HNA, o sangue coletado é diluído com fluido acelular na proporção de 2-4:1, 7 16 e ela leva à redução da perda sanguínea perioperatória com manutenção do fluxo. 3 4 5 Muitos estudos mostram que a HNA reduz a necessidade de transfusão homóloga entre 18% e 90%; 5 29 porém, no presente estudo, não houve significância estatística quanto a isso, talvez pelo número de casos. A HNA é considerada segura e eficaz nas cirurgias de coluna quando há estimativa de perda maior do que 1 L ou 20% do volume sanguíneo. 16 29 Há o risco de hemodiluição extrema (Ht < 20%), com risco de isquemia tecidual, revertida com infusão de plasma fresco, segundo McLaughlin. 14 Seu uso na população pediátrica foi testado em estudo 30 prospectivo randomizado de 2004 com crianças submetidas à artrodese por via posterior, que provou que a HNA é segura e capaz de reduzir a necessidade de transfusão, sem complicações relacionadas à anemia. 30 Tse et al 31 mostraram em sua revisão que HNA, ácido tranexâmico, morfina intratecal e modificação das técnicas operatórias parecem ser as melhores opções para reduzir sangramento perioperatório e transfusão sanguínea alogênica. O uso da HNA no presente estudo auxiliou no controle do sangramento, porém não a ponto de evitar a transfusão isoladamente.

Conclusão

A técnica de HNA associada ao ácido tranexâmico não se provou eficaz em reduzir a necessidade de transfusão sanguínea homóloga em cirurgias corretivas de deformidades da coluna, apesar da tendência de reduzir o sangramento intraoperatório, principalmente nos casos considerados mais complexos. O efeito combinado da gravidade da deformidade, das osteotomias e do número de níveis operados/instrumentados é fator determinante da necessidade de transfusão, e a associação de medidas pré e intraoperatórias para controle de sangramento deve ser considerada nesses casos. Acredita-se que uma casuística maior poderia comprovar sua eficácia na comparação com fibrinolíticos isolados.