Entwicklung des Sauerstoffverbrauchs in den verschiedenen Stadien der Hypothermie

(Review Artikel)

Mitulla¹, N. Kwapil^2,4; B. Haupt³, F. Münch²

¹Herzchirurgische Abteilung Universitätsklinik Erlangen, Krankenhausstraße 12, 91054 Erlangen, Universität Erlangen-Nürnberg

²Kinderherzchirurgische Abteilung Universitätsklinik Erlangen, Loschgestraße 15, 91054 Erlangen, Universität Erlangen-Nürnberg

³Klinik für Herz-, Thorax- und Gefäßchirurgie, Deutsches Herzzentrum Berlin, Augustenburger Platz 1, 13353 Berlin

⁴WKK Perfusionsservice GmbH, Wernher-von-Braun-Straße 5, 55129 Mainz- Hechtsheim

Schlüsselwörter

Extrakorporale Zirkulation, Sauerstoffverbrauch, Sauerstoffangebot, Hypothermie, Kälteforschung, Herzchirurgie

Zusammenfassung

Einleitung: Bei herzchirurgischen Operationen kann es zu Situationen kommen, die es erfordern, den Fluss an der extrakorporalen Zirkulation (EKZ) zu minimieren, um den Herzchirurgen ein blutleeres Operationsfeld zu gewährleisten. Um dennoch eine ausreichende Sauerstoffversorgung der Patienten zu gewährleisten, wurde nach praktikablen Lösungen gesucht, die aus tierexperimentellen Versuchen entstanden. Durch das Kühlen der Patienten, wird deren Sauerstoffverbrauch (VO₂) reduziert. Daraus ergibt sich, dass das nötige Sauerstoffangebot (DO₂) an den tatsächlichen VO₂ angepasst werden kann. In einer literaturbasierten Übersichtsarbeit soll eine allgemein gültige Formel erarbeitet werden, die den Sauerstoffverbrauch pro 1 °C veränderter Körpertemperatur ermittelt.

Material und Methode: In der vorliegenden Arbeit konnten 8 Studien an Menschen eingeschlossen werden. Zur Auswertung wurden die VO₂-Werte bei verschiedenen Temperaturen abgelesen und dokumentiert. Alle VO₂-Werte wurden in ml/min/m2 umgerechnet. Die Daten wurden statistisch mittels Regressionsanalyse ausgewertet, um den veränderten Sauerstoffverbrauch im hypothermen Kreislauf pro 1 °C zu ermitteln.

Ergebnisse: In der statistischen Analyse konnte ein direkter Zusammenhang der ermittelten VO₂-Werte bezogen auf die Körperkerntemperatur ermittelt werden (R = 0,82). Hierbei entspricht eine Temperaturreduktion um 1 °C bei Menschen einem reduzierten O₂-Verbrauchswert von 9,2 % (37 °C: VO₂ = 144 ml/min/m²). Muss während der EKZ der Fluss reduziert werden, kann mittels Kühlung auf 34 °C der Sauerstoffverbrauch um 25 % und bei 28 °C um 58 % reduziert werden.

Schlussfolgerung: Es kann ein exponentieller Abfall des Sauerstoffverbrauchs in Hypothermie gezeigt werden. Bezogen auf die humanmedizinische, klinische Bewertung der Studie konnte durch Hypothermie pro 1 °C Temperaturabfall eine 9,2 %ige VO₂-Reduktion festgestellt werden.

Keywords

Extracorporeal Circulation, oxygen consumption, oxygen supply, hypothermia, history, cardiac surgery

Abstract

Introduction: In certain situations during cardiac surgery, the pump flow of the heart-lung-machine has to be reduced. To ensure patients still receive a sufficient oxygen supply, practical solutions were sought, which were derived from animal testing. Cooling the patient during extracorporeal circulation in cardiac surgery reduces the oxygen consumption (VO₂). Therefore, the oxygen supply can be adapted to the actual consumption. The goal of this literature-based study is to work out a formula to calculate the factor of VO₂ reduction per 1 °C temperature drop.

Material and Method: Eight studies in humans were able to be included in the present study. The oxygen consumption at different temperatures was documented. Because of the difference in units, the main unit was ml/min/m² and all results were converted. All data was evaluated through a regression analysis. Via the exponential curve a formula could be created to calculate oxygen consumption for a 1 °C drop of temperature.

Results: The regression analysis showed a significant statistic relation (R = 0.82). A reduction in temperature of 1 °C in humans corresponds to a reduction of oxygen consumption by 9.2 % (37 °C: VO₂ = 144 ml/min/m²). That would mean, that in mild hypothermia of 34 °C core temperature the VO₂ is reduced by 25 %, at 28 °C by 58 %.

Conclusion: An exponential drop of VO in hypothermia can be observed. Based on a human medical clinical assessment, the VO₂-reduction per 1 °C temperature drop is 9.2 %.

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