Fibrinolysis and blood loss in major arthroplasty. The effect of tranexamic acid

Abstract

Blood loss in major arthroplasty may be abundant and often necessitates blood transfusions. These may transmit disease and entail an immunological burden to the recipient.



After trauma and surgery, the fibrinolytic system reacts with a short period of increased activity, followed by a fibrinolytic shut-down.



In this thesis we investigated the impact of the early fibrinolytic activation on blood loss in total hip (THR) and knee arthroplasty (TKA), and the effect of a fibrinolytic inhibitor, tranexamic acid (TA), on postoperative blood loss and blood transfusions in these operations. A retrospective analysis of 179 TKA indicated that the use of TA decreased blood loss by a mean of 340 ml. The effect was confirmed in a double-blind randomised study of 86 TKA. Tranexamic acid (10 mg/kg) was given shortly before the release of the tourniquet and three hours postoperatively. The blood loss (mean + SD) in patients receiving TA was 730 + 280 ml versus 1410 + 480 ml in the placebo group (p<0.001). The number of blood transfusions were reduced by 2/3.



In a randomised, double-blind study of 39 THR, TA was given after the cementing of the femoral component in order to avoid fibrinolytic inhibition during the pulmonary embolisation that often occurs during this procedure. The administration was repeated after three hours. There was no significant effect of TA on blood loss in THR, possibly because the drug was administered too late.



Analyses of blood specimens from the wounds and peripheral veins during the operations showed an activation of coagulation and fibrinolysis, most pronounced in the wounds. TA significantly decreased D-dimers in the wounds in TKA, but not in peripheral blood. We found no significant effect of TA on oxygen saturation, measured by pulse oxymetry.



In a separate study we investigated the pharmacokinetics of TA in THR and found that 10 mg/kg body weight i.v. resulted in therapeutic plasma concentrations during surgery.



In conclusion we have thus found a profound local activation of fibrinolysis in TKA and THR. The prophylactic administration of TA significantly reduced blood loss and the need of blood transfusions in TKA. We found, however, no such effect when TA was given at the end of the operation in THR.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

Under 1980-talet blev riskerna med blodtransfusioner alltmer uppenbara. Störst uppmärksamhet väckte ett antal fall med spridning av HIV- (AIDS) smitta, men ännu vanligare var spridning av ett virus som kunde orsaka leverinflammation. Dessa risker är numera nästan helt försvunna men dels kvarstår en oro för spridning av nya, okända virus, dels har det visat sig att blodtransfusion försämrar mottagarens immunförsvar. Det är därför angeläget att försöka minska antalet blodtransfusioner. Detta kan göras på olika sätt, vid operationer är det mest direkta sättet naturligtvis att minska behovet genom att minska blodförlusten.



Operationer med insättning av konstgjorda höft- och knäleder (ledplastik) lindrar smärtor och besvär hos många människor med artros (brosksjukdom). Årligen utförs ca 12000-15000 sådana ingrepp i Sverige. Blodförlusten vid en sådan operation uppgår ofta till drygt en liter och de flesta patienter torde kräva 1-2 blodtransfusioner.



Kroppens egen blodstillningsförmåga (hemostas) uppnås genom ett komplicerat samspel av flera olika mekanismer. Meningen är att blodförlusten genom skadade blodkärl skall förhindras, samtidigt som blodet skall kunna flyta fritt genom näraliggande oskadade kärl. Koagulationssystemet ser till att blodet koagulerar (levrar sig) i det skadade kärlet genom att bilda ämne, fibrin, som täpper till läckan i kärlet. Samtidigt startas andra mekanismer som ser till att koaglet inte växer in i oskadade kärlavsnitt och bildar oönskade blodproppar. En av dessa mekanismer utgörs av fibrinolyssystemet som bryter ned fibrinkoagel och på det viset löser upp bildade blodproppar. Fibrinolyssystemet är dessutom viktigt för att sårläkningen skall bli normal. För att hemostasen skall förlöpa bra krävs sålunda att koagulationssystemet och fibrinolyssystemet balanserar varandra så optimalt som möjligt. Får koagulationssystemet för stor övervikt riskerar patienten få blodproppar som kan sprida sig vidare i kroppen, vid övervikt av fibrinolyssystemet kan de koagel som täpper till skadade blodkärl lösas upp och blodförlusten kan öka.



Ändamålet med denna avhandling var att undersöka om en del av blodförlusten vid ledplastiker åtminstone delvis kan bero på att fibrinolyssystemet är alltför aktivt och om mediciner som minskar aktiviteten, s.k. fibrinolyshämmare, kan minska blödningen. Avhandlingen baseras på fem delarbeten.



Vid Ortopediska kliniken, Universitetssjukhuset MAS, började man under mitten av 80-talet att ge tranexamsyra, en välkänd fibrinolyshämmare, för att minska blodförlusten vid knäledsplastiker. I delarbete I analyserade vi närmare effekten av denna medicinering genom att i efterhand läsa igenom patientjournaler och jämföra blodförlusten hos patienter som fått respektive inte fått tranexamsyra vid operationen. Resultatet tydde på att tranexamsyra verkligen minskade blodförlusten med i genomsnitt ca 350 ml men eftersom det under den aktuella tiden skedde vissa förändringar i operationstekniken kunde man inte säkert säga att minskningen av blodförlusten var en effekt av tranexamsyran.



Delarbete II var en undersökning av hur tranexamsyra omsätts i kroppen i samband med operationer. Studier avseende tranexamsyras upptag och utsöndring hade tidigare gjorts endast på unga, friska försökspersoner. Det var inte självklart att erfarenheter från dessa undersökningar gick att tillämpa på betydligt äldre patienter som genomgår stora operationer. Vi fann dock att tranexamsyra omsätts på ungefär samma sätt hos patienterna som hos de friska försökspersonerna och att man därför kan använda samma dosering av medicinen.



Delarbete III var en uppföljning av delarbete I med en statistiskt mer invändningsfri metod. I denna studie medtogs 86 patienter med knäartros som alla opererades med samma teknik. Studien var s.k. dubbelblind, vilket innebär att hälften av patienterna fick injektioner med tranexamsyra och hälften med koksalt från numrerade ampuller. Varken patienten eller den personal som utförde studien visste vad de enskilda patienterna fått förrän studien var slut. På detta sätt undviker man att resultaten kan påverkas av eventuella förväntningar på medicinens effektivitet. Resultatet blev att patienter som fått tranexamsyra endast blödde hälften så mycket, i genomsnitt ca 700 ml, mot ca 1400 ml hos de som fått koksalt. Antalet patienter som behövde blodtransfusioner var i tranexamsyragruppen 1/3 av de i koksaltgruppen.



I delarbete IV undersökte vi fibrinolysaktiviteten i venblod och i blod från såret under knäplastikoperationer hos 24 patienter varav hälften fick tranexamsyra och hälften koksalt. Vi fann att fibrinolysaktiviteten i venblod ökade under och de närmaste timmarna efter operationen hos alla patienterna, utan någon säker skillnad mellan dem som fått koksalt respektive tranexamsyra. Detta tyder på en generell aktivering av fibrinolyssystemet i samband med operationer. I såret fann vi en mycket kraftigt ökad aktivitet men ökningen var här betydligt mindre hos dem som fått tranexamsyra. Resultaten av denna studie tyder på att tranexamsyras blodstillande effekt huvudsakligen beror på en minskning av fibrinolysaktiviteten lokalt i operationssåret.



I delarbete V undersökte vi slutligen om tranexamsyra även kan minska blodförlusten vid höftledsplastiker. Studien utfördes på samma sätt som i delarbete II. För att kunna registrera all blodförlust undersökte vi även med ultraljud om patienterna utvecklat blodansamlingar inne i de opererade höfterna. Eftersom vi hade farhågor om att tranexamsyra kunde ge vissa biverkningar om det ges för tidigt under operationen gavs det först vid operationens slut, liksom vid knäplastiker, och vi inriktade oss på att undersöka om man kunde minska den blodförlust som uppkommer efter operationen, vilket brukar utgöra ca hälften av den totala blodförlusten. I denna studie fann vi dock ingen effekt av tranexamsyra på blodförlust, trots att vi även här fann ökad fibrinolysaktivitet i blod från såren. Orsaken till den uteblivna effekten kan vara att tranexamsyra gavs för sent under operation för att vara effektivt.



Sammanfattning: Vid höft- och knäledsplastiker aktiveras kroppens fibrinolyssystem redan under operationen. Detta kan bidraga till ökad blodförlust. Tranexamsyra, ett ämne som minskar fibrinolysaktiviteten, framför allt i såren, minskar blodförlust och blodtransfusioner vid knäplastiker. Denna effekt fann vi inte vid höftplastik, åtminstone inte om ämnet ges vid operationens slut. Omsättning av tranexamsyra i kroppen påverkades i de flesta fall inte av operationen.

• author: Benoni, Göran
• supervisor: [unknown] [unknown]
• opponent: Eriksson, Bengt I, Dept of Orthopaedics, Östra sjukhuset, Göteborg
• organization: Orthopedics - Clinical and Molecular Osteoporosis Research (research group)
• publishing date: 1997
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Orthopedics
• keywords: Surgery, oxygen saturation., blood loss, pharmacokinetics, tranexamic acid, Fibrinolysis, knee and hip arthroplasty, orthopaedics, traumatology, Kirurgi, ortopedi, traumatologi
• pages: 128 pages
• defense location: Malmö University Hospital
• defense date: 1997-08-26 10:15:00
• external identifiers: other:ISRN: LUMEDW/MEDOM-1038-SE
• language: English
• LU publication?: yes
• id: 6ea61185-7edf-4ef3-a437-18ed7e69154b (old id 29470)
• date added to LUP: 2016-04-04 10:26:05
• date last changed: 2018-11-21 20:58:44