Cardio‐Respiratory Changes During Anesthesia for Open‐Heart Surgery

SUMMARY The oxygen uptake, cardiac output, blood‐gas tensions and urinary catecholamine excretion have been studied in 22 patients who were subjected to open‐heart operations by means of cardiopulmonary bypass with hemodilution, high flows and hypothermia. Six patients were operated upon during hypothermia and inflow occlusion. Oxygen uptake was generally increased pre‐operatively in relation to predicted values, especially in patients with heart lesions involving an increased left ventricular work load. Oxygen uptake decreased by 15% of control values following induction of anesthesia by means of barbiturate and maintenance with oxygen and halothane. Cardiopulmonary bypass with hypothermia in the the range of 30° C did not result in oxygen debt and only minimal differences in oxygen uptake occurred before and after bypass. The results with hemodilution did not differ significantly from those in which whole blood had been used. Oxygen uptake tended to increase immediately after operation and additionally as a consequence of complications. Hypothermia in the range of 31.3°C obtained by immersion cooling decreased oxygen uptake by an average of 44% of predicted values. After inflow occlusions the oxygen uptake increased, indicating the creation of an oxygen debt during the brief period of circulatory arrest. After rewarming, the oxygen uptake had returned to pre‐operative values. The cardiac output characteristically diminished during halothane anesthesia and controlled ventilation as compared with values obtained during spontaneous breathing before and after induction of anesthesia. During the actual operative procedure only minimal changes occurred in cardiac outputs. Catecholamine levels in urine were normal during the 24‐hour period preceding the operation, increased after premedication and during bypass as well as during the immediate postoperative period. From 3 to 14 hours after operation the epinephrine levels decreased in four out of five patients with a slight increase in norepinephrine level, which progressed during the postoperative days. Pre‐operative arterial oxygen tension in patients with acquired heart disease breathing room air was generally below 80 mm Hg; values ranging from 50 to 60 mm Hg were not uncommonly seen in patients with mitral valve disease. Alveolar‐arterial oxygen‐tension gradients increased with the anesthesia, controlled ventilation and thoracotomy. Pulmonary shunting varied from 0.7 to 9% of cardiac output before anesthesia and increased to about 19% during anesthesia. Marked shunting was observed in some patients with mitral valve disease during the operation in the lateral position. In the supine position after the operation the shunts diminished. In six patients, controlled ventilation was employed postoperatively. The value of this technique including the use of nitrous oxide and an endotracheal tube is pointed out. ZUSAMMENFASSUNG Sauerstoffaufnahme, Schlagvolumen, Blutgasdrucke und die Harnkatecholaminausscheidung wurden bei 22 Patienten untersucht, bei denen offene Herzoperationen mit Hilfe einer Herz‐Lungen‐Maschine mit Blutverdünnung, grossen Durchströmungsmengen und Hypothermic ausgeführt wurden. Sechs Patienten wurden unter Hypothermic mit Sperre der Blutzufuhr operiert. Die Sauerstoffaufnahme war schon praeoperativ ganz allgemein erhöht im Vergleich zu den vorausberechneten Werten, besonders bei Patienten mit Herzfehlern, bei denen eine erhohte erhöhte Arbeit des linken Ventrikels gefordert wurde. Nach Narkoseeinleitung mit Barbituraten und Erhaltung mit Sauerstoffund Halothan verringerte sich die Sauerstoffaufnahme um 15% verglichen mit den Kontrollwerten. Kardiopulmonaler Bypass mit Unterkühlung auf etwa 30°C führte zu keiner Sauerstoffschuld und die Unterschiede der Sauerstoffaufnahme vor und nach dem Bypass waren nur gering. Es bestand auch kein signifikanter Unterschied der Resultate bei den Fällen mit Blutverdünnung im Vergleich zu jenen, bei denen Vollblut zur Anwendung kam. Die Sauerstoffaufnahme zeigte ansteigende Tendenz unmittelbar nach der Operation und zusätzlich auch als Folge von Komplikationen. Hypothermic im Bereich von 31,1°C, erzielt durch Immersionskühlung, verminderte die Sauerstoffaufnahme um durchschnittlich 44% der vorausberechneten Werte. Nach Sperre der Blutzufuhr erhöhte sich die Sauerstoffaufnahme als Anzeichen für die Entstehung einer Sauerstoffschuld während der kurzen Periode des Kreislaufstillstandes. Nach der Wiederwärmung kehrte die Sauerstoffaufnahme zu praeoperativen Werten zurück. Das Schlagvolumen verringerte sich in charakteristischer Weise während einer Halothannarkose und bei kontrollierter Beatmung im Vergleich zu den Werten, die während der Spontanatmung vor und nach Einleitung der Narkose erzielt wurden. während des eigentlichen operativen Eingriffes kam es nur zu geringen Veränderungen des Schlagvolumens. Die Katecholaminkonzentrationen im Harn waren während der 24‐Stun‐denperiode vor der Operation normal, erhöhten sich nach Verabreichung der Praemedikation, sowie während des Bypass ebenso wie während der unmittelbar postoperativen Periode. Bei vier von funf Patienten verringerte sich der Adrenalinspiegel 3‐14 Stunden nach der Operation bei gleichzeitigem leichten Anstieg des Noradrenalinspiegels, welcher während der postoperativen Tage noch weiter ging. Die praeoperativen arteriellen Sauerstoffdrucke waren bei Patienten mit erworbenen Herzfehlern unter Atmung von Zimmerluft im allgemeinen unter 80 mm Hg. Werte zwischen 50 und 60 mm Hg wurden bei Patienten mit Mitralplattenfehlern nicht selten gesehen. Die alveolar‐arteriellen Sauerstoffdruckgradienten stiegen in Narkose bei kontrollierter Beatmung und Thorakotomie an. Pulmonalkurzschlüsse schwank‐ten zwischen 0,7 und 9% des Schlagvolumens vor der Anaesthesie und stiegen auf etwa 19% während der Narkose. Deutliche Kurzschlüsse wurden bei einigen Patienten mit Mitralklappenfehlern während der Operation in Seiten‐lage beobachtet. In Rückenlage nach der Operation verminderten sich die Kurzschlüsse. Bei sechs Patienten wurde postoperativ kontrollierte Beatmung ausgefuhrt. Der Wert dieser Technik einschliesslich der Anwendung von Stick‐oxydul und endotrachealer Intubation wird hervorgehoben.