Perioperative Überwachung der zerebralen Oxygenierung mit Hilfe der Nahinfrarotspektroskopie in der pädiatrischen Herzchirurgie

Zusammenfassung

Neuropsychologische Komplikationen nach herzchirurgischer Korrektur angeborener Herzfehler wurden in Zusammenhang mit mangelnder zerebraler O₂-Versorgung gebracht. Ziel dieser Studie war es, das Verhalten der zerebralen Hämoglobin-Sättigung rSO₂ während verschiedener Phasen des CPB im Zusammenhang mit anderen hämodynamischen Parametern anhand einer heterogenen Gruppe von mit CPB herzchirurgisch operierten Kindern und Neugeborenen zu untersuchen.

Methode: 50 Kinder (15 Neugeborene und Säuglinge mit zyanotischen Herzvitien, Alter 5 Tage, 7 Monate, Median 18 Tage; 15 Kinder mit zyanotischen Herzvitien, 1–9 Jahre, Median 4 Jahre; 20 Kinder mit nicht-zyanotischen Vitien, 1–16 Jahre, Median 4 Jahre) wurden untersucht. Alle herzchirurgischen Operationen wurden mittels “Full Flow”-kardiopulmonalem Bypass in tiefer bzw. moderater Hypothermie (15–36°C) und “alpha-stat”-Methode durchgeführt. Die rSO₂ wurde mit Hilfe eines Zerebral-Oxymeters (INVOS 31000A®, Somanetics, USA) simultan zur Aufzeichnung anderer hämodynamischer Parameter kontinuierlich gemessen.

Ergebnisse: Vor dem CPB war die rSO₂ der Patienten mit zyanotischen Vitien insbesonders der Neugeborenen signifikant niedriger (p=0,015) als bei den Patienten mit nicht-zyanotischen Vitien. Nach Beginn des CPB war ein signifikanter prompter Anstieg (p=0,018) der rSO₂ bei den zyanotischen Neugeborenen zu verzeichnen, während bei den nicht-zyanotischen Kindern ein langsamer aber signifikanter Abfall der rSO₂ (p=0,007) auftrat. Im Verlauf des CPB fiel die rSO₂ aller Gruppen signifikant ab; die zyanotischen Patienten erreichten signifikant niedrigere Tiefstwerte. Während der Reperfusion und beim Abgang vom CPB erholten sich die meisten rSO₂-Werte, wobei jedoch bei einzelnen Patienten, insbesondere bei den Neugeborenen mit zyanotischen Vitien während der Wiedererwärmung und nach Abgang vom CPB die rSO₂ bis zu 15% abnahm. Es zeigte sich nur phasenweise ein signifikanter Zusammenhang zwischen dem Verhalten der rSO₂, dem mittleren arteriellen Blutdruck, dem zentralvenösen Druck, der Temperatur oder der Hämoglobinkonzentration während des Meßzeitraums.

Schlußfolgerung: Das O₂-Verhaltensmuster zeigt einen charakteristischen Verlauf während CPB unterschiedlich für zyanotische und nicht-zyanotische Vitien. Einflüsse unterschiedlicher Hämodynamik auf das zerebrale O₂-Verhalten und potentielle Spätfolgen müssen noch untersucht werden.

Summary

Introduction: Neuropsychological morbidity following cardiac surgery of congenital heart disease (CHD) most likely considered to be due to alterations of cerebral oxygenation and hemodynamics could possibly be in part prevented by early detection by means of continous non-invasive monitoring during and after cardiac surgery. Measurement of regional cerebral blood saturation (rSO₂) by near infrared spectroscopy (NIRS) mays provide qualitative information on cerebral oxygen supply and consumption. The aim of the sutdy was to investigate the relationship between the change in rSO₂ and other hemodynamic parameters during the different stages of CPB in a heterogeneous group of infants and children undergoing corrective and palliative cardiac surgery by means of full flow CPB.

Methods: 50 children and infants (15 infants with cyanotic CHD, median age 18 days (5 days–7 months); 15 children with cyanotic CHD, median age 4 years (1–9 years); 20 children with non-cyanotic CHD, median age 4 years (1–16 years)) undergoing surgical correction by means of full flow cardiopulmonary bypass (CPB) (120–150 ml/kg/BW) with moderate hypothermia (24±6°C) and alpha stat method were included in this study. Total circulatory arrest was used only in 3 infants. Continuous measurement of rSO₂ was performed using a two channel cerebral oximeter (INVOS 31000A®, somanetics, USA). The sensor with a light source and superficial and deep received was placed in standardized localization at the left temporal head side. Hemodynamic parameters were simultaneously documented.

Results: Before CPB the mean values of rSO₂ in children with cyanotic congenital heart disease (CHD) were significantly lower (p=0.002) than those with non-cyanotic CHD. After onset of cardiopulmonary bypass (CPB) there was a gradual fall in rSO₂ with achieved minimal values within 14–40 minutes (p<0.01). During CPB these values of rSO₂ were nearly 8–10% lower, particularly in the younger infants. After the end of CPB there was nearly subsequent restoration of these values in the older children. After rewarming and cessation of CPB rSO₂ decreased up to 15% in individual patients particularly in young infants reflecting a higher O₂ consumption. There relationship between the change in rSO₂ and mean arterial pressure (MAP), central venous pressure (CVP), hemoglobin concentration (Hb) and temperature was in part significant in all infants during the period of monitoring.

Conclusion: Change of cerebral oxygenation independent of the change in conventional hemodynamic parameters and arterial blood oxygenation suggests the necissity of separate monitoring of cerebral oxygenation and hemodynamics during and after cardiac surgery in infants and children. Further follow up studies are necessary to evaluate the neurological significance of the magnitude and duration of the decreased change in rSO₂ during and after.