Messung der menschlichen Hirndurchblutung

Zusammenfassung

In der vorliegenden Untersuchung wurde die Hirndurchblutung simultan sowohl mit der intravenösen ¹³³ Xenon-Clearancetechnik als auch mit der Kety-Schmidt-Technik gemessen. Unter Standardanästhesiebedingungen wurden Hirndurchblutung, zerebraler Stoffwechsel und die CO ₂ -Reaktivität der Hirndurchblutung miteinander verglichen. Untersucht wurden 13 männliche Patienten, unmittelbar bevor sie sich einer aortokoronaren Bypassoperation unterzogen. Die Hirndurchblutungsmessungen wurden simultan durchgeführt und zwar jeweils unter normokapnischen (paCO ₂ 43±3 mm Hg), hypokapnischen (paCO ₂ 31±3 mm Hg) und hyperkapnischen (paCO ₂ 54±4 mm Hg) Bedingungen. Mit der Xenonmethode wurden unter allen Ventilationsbedingungen signifikant niedrigere Hirndurchblutungswerte gemessen als mit der Kety-Schmidt-Technik. Eine signifikante Korrelation zwischen den Hirndurchblutungswerten beider Methoden wurde nicht gefunden (y=1,82x−8,58, r=0,76, p=0,357). Die CO ₂ -Antwortkurven der Hirndurchblutung zeigten für beide Verfahren einen exponentiellen Verlauf. Die CO ₂ -Reaktivität war jedoch bei der Kety-Schmidt-Technik deutlichgrößer als bei der Xenonmethode (y=8,14e ^0,039x vs. y=10,75 e ^0,023x ). Wahrscheinlich aufgrund einer Miterfassung langsam perfundierter extrazerebraler Areale ist die intravenöse Xenonmethode unter Verwendung von CBF ₁₅ als Durchblutungsparameter mit einer deutlichen Unterschätzung von Hirndurchblutung, -stoffwechsel und zerebrovaskulärer CO ₂ -Reaktivität behaftet.

Abstract

In this study cerebral blood flow (CBF) was simultaneously measured with the Kety-Schmidt method and the intravenous ¹³³Xe clearance technique. CBF, cerebral metabolic rate of oxygen (CMRO₂), and CO₂ reactivity of CBF were compared under fentanyl-midazolam anaesthesia and varying paCO₂ levels.

Methods. Thirteen male patients were studied before they underwent coronary artery bypass surgery. For measurement of CBF with the Kety-Schmidt inert gas saturation technique, argon was used as indicator instead of nitrous oxide, because argon is less soluble in water and lipid such that arterial and hence organ saturation is attained earlier. Wash-in periods of 10 min were used for all measurements. For measurement of CBF with the intravenous xenon method 10 scintillation detectors placed lateral to the skull and an air detector for calculation of tracer recirculation were used. 10–15 mCi of ¹³³Xe dissolved in physiological saline was injected via a peripheral i.v. cannula. For comparison with the Kety-Schmidt technique CBF₁₅-values representing the flow of the grey and white matter were chosen. CBF was measured simultaneously with both methods under normocapnic (paCO₂ 43±3 mmHg), hypocapnic (paCO₂ 31±3 mmHg), and under hypercapnic (paCO₂ 54±4 mmHg) conditions.

Results. All CBF₁₅ values obtained with the intravenous xenon method were significantly lower than the corresponding CBF-values measured with the Kety-Schmidt technique: by 36% under normocapnic, 23% under hypocapnic, and 39% under hypercapnic conditions, respectively. Hence, CMRO₂ values calculated from CBF values obtained with the xenon method were reduced to about the same degree as those derived from CBF values measured with the Kety-Schmidt technique. There was no significant correlation between the CBF values of either method (y=1.82x−8.58,r=0.76 P=0.357). Non-linear curve-fitting procedures yielded exponential CBF−paCO₂ relationships for both methods, although the relative carbon dioxide reactivity was higher with the Kety-Schmidt technique than with the xenon method (y=8.14 e ^0.039x vs y=10,75 e^{0.023 x}).

Conclusions. Most probably due to contamination with radioactivity from slowly perfused extracerebral tissues the intravenous ¹³³Xe-clearance technique underestimates CBF, CMRO₂, and cerebrovascular CO₂ reactivity, at least when CBF₁₅ values are used as flow parameters.