Effect of isovolumic hemodilution on oxygen delivery to the optic nerve head

Zusammenfassung

Hintergrund: Untersuchung der Auswirkung von isovolumetrischer Blutverdünnung auf die Sauerstoffversorgung des Papillengewebes. Material und Methoden: Bei 9 Miniaturschweinchen (6 - 12 kg Gewicht) wurde eine Blutverdünnung vorgenommen, indem 100 - 140 ml Blut durch ein entsprechendes Volumen von 6 % Hydroxyethylstärke in physiologischer Salzlösung ersetzt wurden. Die Blutflussparameter in der Papillenmikrozirkulation, namentlich Blutgeschwindigkeit (BVel), -volumen (BVol), und -fluss (BF), wurden mittels Laser-Doppler-Flowmetrie gemessen. Mikroelektroden, etwa 50 µm von der Papille entfernt platziert, und die Phosphoreszenzauslöschungsmethode wurden angewandt, um den Sauerstoffpartialdruck im Glaskörper (pO₂ ^vitr), respektive im Blut der Papillenkapillaren (pO₂ ^blood) zu messen. Arterieller Blutdruck, Hämatokrit und Blutgaswerte wurden dokumentiert. Ergebnisse: Blutverdünnung reduzierte den Hämatokrit in allen Tieren um 30 ± 6 %. Alle Blutflussparameter stiegen markant an. Gleichzeitig fiel der pO₂ ^blood von einem Basalwert von 31 ± 13 mm Hg auf etwa 75 % davon, während der pO₂ ^vitr, von einem Basalwert von 26 ± 8 mm Hg ausgehend, um 15 ± 8 % anstieg. Schlussfolgerungen: Isovolumetrische Blutverdünnung führt zu einem Anstieg des pO₂ ^vitr, der eine ähnliche Erhöhung des Sauerstoffpartialdrucks im Papillengewebe widerspiegelt. Dieser Effekt resultiert aus einer verbesserten Durchblutung der Papille, welche den verminderten Sauerstoffgehalt des Blutes leicht überkompensiert.

Abstract

Background: To investigate the effect of isovolumic hemodilution on the tissue oxygenation of the optic nerve head (ONH). Material and methods: In 9 miniature pigs (6 - 12 kg), hemodilution was performed by replacing 100 - 140 ml of blood by an equivalent volume of 6 % hydroxyethyl starch in saline. The blood flow parameters in the ONH microcirculation, namely velocity (BVel), volume (BVol) and flow (BF), were measured by laser Doppler flowmetry. Microelectrodes placed at ∼ 50 µm from the disk surface and the phosphorescence quenching technique were used to measure pO₂ in the vitreous (pO₂ ^vitr) and in the ONH capillary blood (pO₂ ^blood), respectively. Arterial blood pressure, hematocrit (Hct) and gas content were documented. Results: In all animals, hemodilution reduced Hct by 30 ± 6 %. All the flow parameters increased markedly. Simultaneously, pO₂ ^blood (baseline: 31 ± 3 mm Hg) dropped to ∼ 75 % of its initial value, while pO₂ ^vitr (baseline: 26 ± 8 mm Hg) increased by 15 ± 8 %. Conclusions: Hemodilution leads to an increase of pO₂ ^vitr reflecting a similar rise of the ONH tissue pO₂. This effect results from an enhanced blood perfusion of the ONH, which over-compensates the decrease of the blood O₂ content.

Schlüsselwörter

Papille - Sauerstoffpartialdruck - Blutfluss - Blutverdünnung

Key words

Optic nerve head - oxygen partial pressure - blood flow - hemodilution

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