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Erschienen in: Journal of Artificial Organs 1/2022

30.06.2021 | Original Article

Dynamic changes in insulin requirements with post-operative time using bedside artificial pancreas to maintain normoglycemia without hypoglycemia after cardiac surgery

verfasst von: Shin Urai, Naoko Hashimoto, Michinori Takabe, Motoharu Kawashima, Yuka Satake, Yuki Nishimoto, Mitsuo Kuroda, Yu Yamane, Kazuki Doi, Tetsuya Oue, Hirohisa Murakami, Nobuhiko Mukohara, Takeshi Ohara

Erschienen in: Journal of Artificial Organs | Ausgabe 1/2022

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Abstract

It is difficult to manage postoperative blood glucose levels without hyperglycemia and hypoglycemia in cardiac surgery patients even if continuous intravenous insulin infusion is used. Therefore, the insulin requirements for maintaining normoglycemia may be difficult to evaluate and need to be elucidated. In this single-center retrospective study, 30 adult patients (age 71.5 ± 9.0 years old, men 67%, BMI 22.0 ± 3.1 kg/m2, diabetes 33%) who underwent cardiac surgery and used bedside artificial pancreas (STG-55) as a perioperative glycemic control were included. We investigated the insulin and glucose requirements to maintain normoglycemia until the day after surgery. The bedside artificial pancreas achieved intensive glycemic control without hypoglycemia under fasting conditions for 15 h after surgery (mean blood glucose level was 103.3 ± 3.1 mg/dL and percentage of time in range (70—140 mg/dL) was 99.4 ± 2.0%). The total insulin requirement for maintaining normoglycemia differed among surgical procedures, including the use of cardiopulmonary bypass during surgery, while it was not affected by age, body mass index, or the capacity of insulin secretion. Moreover, the mean insulin requirement and the standard deviation of the insulin requirements were variable and high, especially during the first several hours after surgery. Treatment using the bedside artificial pancreas enabled intensive postoperative glycemic control without hypoglycemia. Furthermore, the insulin requirements for maintaining normoglycemia after cardiac surgery vary based on surgical strategies and change dynamically with postoperative time, even in the short term.
Literatur
1.
Zurück zum Zitat American Diabetes Association. Diabetes care in the hospital: Standards of medical care in diabetes-2021. Diabetes Care. 2021;44:S211–20.CrossRef American Diabetes Association. Diabetes care in the hospital: Standards of medical care in diabetes-2021. Diabetes Care. 2021;44:S211–20.CrossRef
2.
Zurück zum Zitat Wilson M, Weinreb J, Hoo GWS. Intensive insulin therapy in critical care: A review of 12 protocols. Diabetes Care. 2007;30:1005–11.CrossRef Wilson M, Weinreb J, Hoo GWS. Intensive insulin therapy in critical care: A review of 12 protocols. Diabetes Care. 2007;30:1005–11.CrossRef
3.
Zurück zum Zitat Minakata K, Sakata R. Perioperative control of blood glucose level in cardiac surgery. Gen Thorac Cardiovasc Surg. 2013;61:61–6.CrossRef Minakata K, Sakata R. Perioperative control of blood glucose level in cardiac surgery. Gen Thorac Cardiovasc Surg. 2013;61:61–6.CrossRef
4.
Zurück zum Zitat Nakadate Y, Sato H, Sato T, Codere-Maruyama T, Matsukawa T, Schricker T. Body mass index predicts insulin sensitivity during cardiac surgery: A prospective observational study. Can J Anaesth. 2018;65:551–9.CrossRef Nakadate Y, Sato H, Sato T, Codere-Maruyama T, Matsukawa T, Schricker T. Body mass index predicts insulin sensitivity during cardiac surgery: A prospective observational study. Can J Anaesth. 2018;65:551–9.CrossRef
5.
Zurück zum Zitat Cammu G, Lecomte P, Casselman F, Demeyer I, Coddens J, Morias K, et al. Preinduction glycemia and body mass index are important predictors of perioperative insulin management in patients undergoing cardiac surgery. J Clin Anesth. 2007;19:37–43.CrossRef Cammu G, Lecomte P, Casselman F, Demeyer I, Coddens J, Morias K, et al. Preinduction glycemia and body mass index are important predictors of perioperative insulin management in patients undergoing cardiac surgery. J Clin Anesth. 2007;19:37–43.CrossRef
6.
Zurück zum Zitat Scott MJ, Miller TE. Pathophysiology of major surgery and the role of enhanced recovery pathways and the anesthesiologist to improve outcomes. Anesthesiol Clin. 2015;33:79–91.CrossRef Scott MJ, Miller TE. Pathophysiology of major surgery and the role of enhanced recovery pathways and the anesthesiologist to improve outcomes. Anesthesiol Clin. 2015;33:79–91.CrossRef
7.
Zurück zum Zitat Thorell A, Efendic S, Gutniak M, Häggmark T, Ljungqvist O. Insulin resistance after abdominal surgery. Br J Surg. 1994;81:59–63.CrossRef Thorell A, Efendic S, Gutniak M, Häggmark T, Ljungqvist O. Insulin resistance after abdominal surgery. Br J Surg. 1994;81:59–63.CrossRef
8.
Zurück zum Zitat Yatabe T, Yamazaki R, Kitagawa H, Okabayashi T, Yamashita K, Hanazaki K, et al. The evaluation of the ability of closed-loop glycemic control device to maintain the blood glucose concentration in Intensive Care Unit patients. Crit Care Med. 2011;39:575–8.CrossRef Yatabe T, Yamazaki R, Kitagawa H, Okabayashi T, Yamashita K, Hanazaki K, et al. The evaluation of the ability of closed-loop glycemic control device to maintain the blood glucose concentration in Intensive Care Unit patients. Crit Care Med. 2011;39:575–8.CrossRef
9.
Zurück zum Zitat Hanazaki K, Kitagawa H, Yatabe T, Munekage M, Dabanaka K, Takezaki Y, et al. Perioperative intensive insulin therapy using an artificial endocrine pancreas with closed-loop glycemic control system: The effects of no hypoglycemia. Am J Surg. 2014;207:935–41.CrossRef Hanazaki K, Kitagawa H, Yatabe T, Munekage M, Dabanaka K, Takezaki Y, et al. Perioperative intensive insulin therapy using an artificial endocrine pancreas with closed-loop glycemic control system: The effects of no hypoglycemia. Am J Surg. 2014;207:935–41.CrossRef
10.
Zurück zum Zitat Engelman DT, Ben Ali WB, Williams JB, Perrault LP, Reddy VS, Arora RC, et al. Guidelines for perioperative care in cardiac surgery: Enhanced Recovery after Surgery Society Recommendations. JAMA Surg. 2019;154:755–66.CrossRef Engelman DT, Ben Ali WB, Williams JB, Perrault LP, Reddy VS, Arora RC, et al. Guidelines for perioperative care in cardiac surgery: Enhanced Recovery after Surgery Society Recommendations. JAMA Surg. 2019;154:755–66.CrossRef
11.
Zurück zum Zitat Moghissi ES, Korytkowski MT, DiNardo M, Einhorn D, Hellman R, Hirsch IB, et al. American Association of Clinical Endocrinologists and American Diabetes Association consensus statement on inpatient glycemic control. Diabetes Care. 2009;32:1119–31.CrossRef Moghissi ES, Korytkowski MT, DiNardo M, Einhorn D, Hellman R, Hirsch IB, et al. American Association of Clinical Endocrinologists and American Diabetes Association consensus statement on inpatient glycemic control. Diabetes Care. 2009;32:1119–31.CrossRef
12.
Zurück zum Zitat Frioud A, Comte-Perret S, Nguyen S, Berger MM, Ruchat P, Ruiz J. Blood glucose level on postoperative Day 1 is predictive of adverse outcomes after cardiovascular surgery. Diabetes Metab. 2010;36:36–42.CrossRef Frioud A, Comte-Perret S, Nguyen S, Berger MM, Ruchat P, Ruiz J. Blood glucose level on postoperative Day 1 is predictive of adverse outcomes after cardiovascular surgery. Diabetes Metab. 2010;36:36–42.CrossRef
13.
Zurück zum Zitat McAlister FA, Man J, Bistritz L, Amad H, Tandon P. Diabetes and coronary artery bypass surgery: An examination of perioperative glycemic control and outcomes. Diabetes Care. 2003;26:1518–24.CrossRef McAlister FA, Man J, Bistritz L, Amad H, Tandon P. Diabetes and coronary artery bypass surgery: An examination of perioperative glycemic control and outcomes. Diabetes Care. 2003;26:1518–24.CrossRef
14.
Zurück zum Zitat Sato H, Carvalho G, Sato T, Lattermann R, Matsukawa T, Schricker T. The association of preoperative glycemic control, intraoperative insulin sensitivity, and outcomes after cardiac surgery. J Clin Endocrinol Metab. 2010;95:4338–44.CrossRef Sato H, Carvalho G, Sato T, Lattermann R, Matsukawa T, Schricker T. The association of preoperative glycemic control, intraoperative insulin sensitivity, and outcomes after cardiac surgery. J Clin Endocrinol Metab. 2010;95:4338–44.CrossRef
15.
Zurück zum Zitat Shahian DM, O’Brien SM, Filardo G, et al. The Society of thoracic Surgeons 2008 cardiac surgery risk models: Part 3 - valve plus coronary artery bypass grafting surgery. Ann Thorac Surg. 2008;88:S43-62.CrossRef Shahian DM, O’Brien SM, Filardo G, et al. The Society of thoracic Surgeons 2008 cardiac surgery risk models: Part 3 - valve plus coronary artery bypass grafting surgery. Ann Thorac Surg. 2008;88:S43-62.CrossRef
16.
Zurück zum Zitat Larmann J, Theilmeier G. Inflammatory response to cardiac surgery: Cardiopulmonary bypass versus non-cardiopulmonary bypass surgery. Best Pract Res Clin Anaesthesiol. 2004;18:425–38.CrossRef Larmann J, Theilmeier G. Inflammatory response to cardiac surgery: Cardiopulmonary bypass versus non-cardiopulmonary bypass surgery. Best Pract Res Clin Anaesthesiol. 2004;18:425–38.CrossRef
17.
Zurück zum Zitat Ascione R, Lloyd CT, Underwood MJ, Lotto AA, Pitsis AA, Angelini GD. Inflammatory response after coronary revascularization with or without cardiopulmonary bypass. Ann Thorac Surg. 2000;69:1198–204.CrossRef Ascione R, Lloyd CT, Underwood MJ, Lotto AA, Pitsis AA, Angelini GD. Inflammatory response after coronary revascularization with or without cardiopulmonary bypass. Ann Thorac Surg. 2000;69:1198–204.CrossRef
18.
Zurück zum Zitat Schroeder S, Börger N, Wrigge H, Welz A, Putensen C, Hoeft A, et al. A tumor necrosis factor gene polymorphism influences the inflammatory response after cardiac operation. Ann Thorac Surg. 2003;75:534–7.CrossRef Schroeder S, Börger N, Wrigge H, Welz A, Putensen C, Hoeft A, et al. A tumor necrosis factor gene polymorphism influences the inflammatory response after cardiac operation. Ann Thorac Surg. 2003;75:534–7.CrossRef
19.
Zurück zum Zitat Aydin NB, Gercekoglu H, Aksu B, Ozkul V, Sener T, Kiygil I, et al. Endotoxemia in coronary artery bypass surgery: A comparison of the off-pump technique and conventional cardiopulmonary bypass. J Thorac Cardiovasc Surg. 2003;125:843–8.CrossRef Aydin NB, Gercekoglu H, Aksu B, Ozkul V, Sener T, Kiygil I, et al. Endotoxemia in coronary artery bypass surgery: A comparison of the off-pump technique and conventional cardiopulmonary bypass. J Thorac Cardiovasc Surg. 2003;125:843–8.CrossRef
20.
Zurück zum Zitat Raja SG, Berg GA. Impact of off-pump coronary artery bypass surgery on systemic inflammation: Current best available evidence. J Card Surg. 2007;22:445–55.CrossRef Raja SG, Berg GA. Impact of off-pump coronary artery bypass surgery on systemic inflammation: Current best available evidence. J Card Surg. 2007;22:445–55.CrossRef
21.
Zurück zum Zitat Knapik P, Nadziakiewicz P, Urbanska E, Saucha W, Herdynska M, Zembala M. Cardiopulmonary bypass increases postoperative glycemia and insulin consumption after coronary surgery. Ann Thorac Surg. 2009;87:1859–65.CrossRef Knapik P, Nadziakiewicz P, Urbanska E, Saucha W, Herdynska M, Zembala M. Cardiopulmonary bypass increases postoperative glycemia and insulin consumption after coronary surgery. Ann Thorac Surg. 2009;87:1859–65.CrossRef
22.
Zurück zum Zitat Thorell A, Loftenius A, Andersson B, Ljungqvist O. Postoperative insulin resistance and circulating concentrations of stress hormones and cytokines. Clin Nutr. 1996;15:75–9.CrossRef Thorell A, Loftenius A, Andersson B, Ljungqvist O. Postoperative insulin resistance and circulating concentrations of stress hormones and cytokines. Clin Nutr. 1996;15:75–9.CrossRef
23.
Zurück zum Zitat Cruickshank AM, Fraser WD, Burns HJ, Van Damme J, Shenkin A. Response of serum interleukin-6 in patients undergoing elective surgery of varying severity. Clin Sci (Lond). 1990;79:161–5.CrossRef Cruickshank AM, Fraser WD, Burns HJ, Van Damme J, Shenkin A. Response of serum interleukin-6 in patients undergoing elective surgery of varying severity. Clin Sci (Lond). 1990;79:161–5.CrossRef
24.
Zurück zum Zitat Lebherz C, Kahles F, Piotrowski K, Vogeser M, Foldenauer AC, Nassau K, et al. Interleukin-6 predicts inflammation-induced increase of glucagon-like peptide-1 in humans in response to cardiac surgery with association to parameters of glucose metabolism. Cardiovasc Diabetol. 2016;15:21.CrossRef Lebherz C, Kahles F, Piotrowski K, Vogeser M, Foldenauer AC, Nassau K, et al. Interleukin-6 predicts inflammation-induced increase of glucagon-like peptide-1 in humans in response to cardiac surgery with association to parameters of glucose metabolism. Cardiovasc Diabetol. 2016;15:21.CrossRef
25.
Zurück zum Zitat van den Berghe G, Wouters PJ, Bouillon R, Weekers F, Verwaest C, Schetz M, et al. Outcome benefit of intensive insulin therapy in the critically ill: Insulin dose versus glycemic control. Crit Care Med. 2003;31:359–66.CrossRef van den Berghe G, Wouters PJ, Bouillon R, Weekers F, Verwaest C, Schetz M, et al. Outcome benefit of intensive insulin therapy in the critically ill: Insulin dose versus glycemic control. Crit Care Med. 2003;31:359–66.CrossRef
26.
Zurück zum Zitat Kawamori R, Shichiri M, Goriya Y, Yamasaki Y, Shigeta Y, Abe H. Importance of insulin secretion based on the rate of change in blood glucose concentration in glucose tolerance, assessed by the artificial beta cell. Acta Endocrinol. 1978;87:339–51.CrossRef Kawamori R, Shichiri M, Goriya Y, Yamasaki Y, Shigeta Y, Abe H. Importance of insulin secretion based on the rate of change in blood glucose concentration in glucose tolerance, assessed by the artificial beta cell. Acta Endocrinol. 1978;87:339–51.CrossRef
27.
Zurück zum Zitat NICE-SUGAR Study Investigators, Finfer S, Liu B, Chittock DR, Norton R, Myburgh JA, et al. Hypoglycemia and risk of death in critically ill patients. N Engl J Med. 2012;367:1108–18. NICE-SUGAR Study Investigators, Finfer S, Liu B, Chittock DR, Norton R, Myburgh JA, et al. Hypoglycemia and risk of death in critically ill patients. N Engl J Med. 2012;367:1108–18.
28.
Zurück zum Zitat Johnston LE, Kirby JL, Downs EA, LaPar DJ, Ghanta RK, Ailawadi G, et al. Postoperative hypoglycemia is associated with worse outcomes after cardiac operations. Ann Thorac Surg. 2017;103:526–32.CrossRef Johnston LE, Kirby JL, Downs EA, LaPar DJ, Ghanta RK, Ailawadi G, et al. Postoperative hypoglycemia is associated with worse outcomes after cardiac operations. Ann Thorac Surg. 2017;103:526–32.CrossRef
29.
Zurück zum Zitat Preiser JC, Lheureux O, Thooft A, Brimioulle S, Goldstein J, Vincent JL. Near-continuous glucose monitoring makes glycemic control safer in ICU patients. Crit Care Med. 2018;46:1224–9.CrossRef Preiser JC, Lheureux O, Thooft A, Brimioulle S, Goldstein J, Vincent JL. Near-continuous glucose monitoring makes glycemic control safer in ICU patients. Crit Care Med. 2018;46:1224–9.CrossRef
30.
Zurück zum Zitat American Diabetes Association. Diabetes technology: Standards of medical care in Diabetes-2021. Diabetes Care. 2021;44:S85-99.CrossRef American Diabetes Association. Diabetes technology: Standards of medical care in Diabetes-2021. Diabetes Care. 2021;44:S85-99.CrossRef
31.
Zurück zum Zitat Lanspa MJ, Krinsley JS, Hersh AM, Wilson EL, Holmen JR, Orme JF, et al. Percentage of time in range 70 to 139 mg/dl is associated with reduced mortality among critically ill patients receiving IV insulin infusion. Chest. 2019;156:878–86.CrossRef Lanspa MJ, Krinsley JS, Hersh AM, Wilson EL, Holmen JR, Orme JF, et al. Percentage of time in range 70 to 139 mg/dl is associated with reduced mortality among critically ill patients receiving IV insulin infusion. Chest. 2019;156:878–86.CrossRef
Metadaten
Titel
Dynamic changes in insulin requirements with post-operative time using bedside artificial pancreas to maintain normoglycemia without hypoglycemia after cardiac surgery
verfasst von
Shin Urai
Naoko Hashimoto
Michinori Takabe
Motoharu Kawashima
Yuka Satake
Yuki Nishimoto
Mitsuo Kuroda
Yu Yamane
Kazuki Doi
Tetsuya Oue
Hirohisa Murakami
Nobuhiko Mukohara
Takeshi Ohara
Publikationsdatum
30.06.2021
Verlag
Springer Singapore
Erschienen in
Journal of Artificial Organs / Ausgabe 1/2022
Print ISSN: 1434-7229
Elektronische ISSN: 1619-0904
DOI
https://doi.org/10.1007/s10047-021-01286-0

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