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Vergleich hämodynamischer und metabolischer Veränderungen bei totalem Linksherz-Bypass mit pulsatilem und nichtpulsatilem Fluß

Experimentelle Untersuchungen am Hund

Comparison of haemodynamic and metabolic changes in total left heart bypass with pulsatile and non-pulsatile flow

Experimental Studies in Dogs

Summary

16 dogs underwent total left heart bypass and in the extracorporeal circulation a pulsatile (9 dogs) and a roller pump (7 dogs) were alternatively used. The pump minute volume (PMV) was 120 ml kg−1 min−1 and this was kept constant during the entire experiment. The ECG, arterial and central venous pressures were continuously monitored throughout a three hour perfusion and at hourly intervals blood samples were taken for arterial blood gases, haemoglobin and haematocrit as well as for venous oxygen saturation, lactate and pyruvate concentrations. The total peripheral resistance (TPR) and the oxygen consumption were calculated using the minute volume of the pump and the other monitored results. In addition the blood volume was determined using51Cr labeled red cells and the infusion volume was regulated so as to keep the PMV constant.

The following results were obtained: The TPR gradually rose with pulsatile perfusion and fell during non-pulsatile perfusion. At the end of the three hour period there was a 17.1% rise in the TPR in the pulsatile group and a 25.8% fall in the TPR in the non-pulsatile group. The oxygen consumption in the dogs with pulsatile perfusion was 4.66 ml kg−1 min−1 and in the dogs with non-pulsatile perfusion 2.99 ml kg−1 min−1. This 36% difference of oxygen consumption between the two groups is reflected in the lactate-pyruvate ratio, which is higher during non-pulsatile as compared to pulsatile perfusion. Using the infusion volume as a measure of venous return it was found that this was greater in the experiments with pulsatile than in the experiments with non-pulsatile flow. Thus, fluid retention in the dogs was 1 1/2 times greater with non-pulsatile than with pulsatile perfusion. This was seen to be due mainly to an expansion of the intravascular volume.

The results demonstrate that perfusion with a pulsatile system results in better tissue perfusion when compared to perfusion with a non-pulsatile system.

Zusammenfassung

Bei 16 Hunden wurde der totale Linksherz-Bypass angelegt und im extrakorporalen Kreislauf abwechselnd eine pulsatile Pumpe (9 Hunde) und eine Rollenpumpe (7 Hunde) verwendet. Das Pumpenzeitvolumen (PZV) betrug 120 ml kg−1 min−1 und war den ganzen Versuch über konstant. Während einer dreistündigen Perfusionsdauer wurden EKG, arterieller und zentralvenöser Druck fortlaufend registriert und in stündlichen Abständen Blutproben zur Messung der arteriellen Blutgase, Hämoglobin- und Hämatokritwerte sowie der venösen Sauerstoffsättigung, Lactat- und Pyruvatkonzentrationen entnommen. Aus dem PZV und den Meßwerten im Blut wurden totaler peripherer Gefäßwiderstand (TPR) und Sauerstoffverbrauch errechnet. Außerdem wurde das Blutvolumen mit51Cr-markierten Erythrocyten bestimmt und das Infusionsvolumen zur Aufrechterhaltung des PZV festgestellt.

Folgende Ergebnisse wurden erzielt: Der TPR steigt bei pulsatiler Perfusion langsam an und fällt bei nichtpulsatiler Perfusion ab. Am Ende der dreistündigen Perfusionsdauer ist es in der pulsatilen Gruppe zu einem mittleren Anstieg des TPR von 17,1% und in der nichtpulsatilen Gruppe zu einem mittleren Abfall des TPR von 25,8% gekommen. Der Sauerstoffverbrauch beträgt bei pulsatiler Perfusion durchschnittlich 4,66 ml kg−1 min−1 und bei nichtpulsatiler Perfusion 2,99 ml kg−1 min−1. Der um mehr als ein Drittel niedrigere Sauerstoffverbrauch in der nichtpulsatilen Gruppe wirkt sich auf den Lactat-Pyruvat-Quotienten aus, der während nichtpulsatiler Perfusion stärker ansteigt als während pulsatiler Perfusion. Gemessen an der Höhe des Infusionsvolumens ist der venöse Rückstrom bei nichtpulsatiler Perfusion geringer als bei pulsatiler Perfusion. Die sich daraus ergebende Flüssigkeitsretention im Tier beträgt bei nichtpulsatiler Perfusion das 1 1/2fache der Flüssigkeitsretention bei pulsatiler Perfusion. Sie beruht hauptsächlich auf einer Vergrößerung des intravasalen Raumes.

Aus den Ergebnissen kann abgeleitet werden, daß bei Perfusion mit pulsatilem Fluß die Durchblutung der Gewebe besser und deshalb die Sauerstoffschuld geringer ist als bei Perfusion mit nichtpulsatilem Fluß.

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Herrn Prof. Zenker zum 70. Geburtstag gewidmet.

Wir danken Herrn Dr. Hilfrich vom Pathologischen Institut der Medizinischen Hochschule Hannover für die Durchführung der histologischen Untersuchungen.

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Oelert, H., Eufe, R. & Borst, H.-. Vergleich hämodynamischer und metabolischer Veränderungen bei totalem Linksherz-Bypass mit pulsatilem und nichtpulsatilem Fluß. Res. Exp. Med. 159, 197–221 (1973). https://doi.org/10.1007/BF01851546

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Key words

  • Left heart bypass
  • Pulsatile and non-pulsatile flow
  • Pulsatile pump
  • Blood volume determination
  • Oxygenconsumption
  • Total peripheral resistance

Schlüsselwörter

  • Linksherz-Bypass
  • Pulsatiler und nichtpulsatiler Fluß
  • Pulsatile Pumpe
  • Blutvolumenbestimmung
  • Sauerstoffverbrauch
  • Totaler peripherer Gefäßwiderstand