Continuous Blood Density Measurements and Volume Changes during Extracorporeal Circulation in Patients Undergoing Cardiac Surgery

Summary

The changes of blood volume and transcapillary fluid shifts during extracorporeal circulation (ECC) was examined using continuous measurements of blood density by the mechanical oscillator technique. Sixteen patients (1 female, 15 male) with a mean age of 61.4 years (± 7.6 years, 47-70 years) undergoing coronary artery bypass surgery were included in this study. The equipment for continuous measurement of the blood density (DPRT by Paar/Austria) was installed at the arterial line of the heart-lung bypass. Higher-precision discrete measurements of some parameters used the DMA 55 equipment produced by the Paar Company. Measurements were taken at 37 °C. In 11 patients the transcapillary volume loss (difference of total volume between beginning and end of ECC) during heart-lung bypass (mean observation period of 55 min (± 16 min, 28-82 min) was found to be 870ml/m² body surface area (BSA) (± 360 ml, 290-1560 ml/m²) by the dilution method using the priming solution at the beginning and 500 ml lactated Ringer's solution added at the end of the ECC. The calculated volume shift using the “double density method”, which takes into account blood density, plasma density, and hematocrit, amounted to 830ml/m² BSA (± 200 ml, 450-1210 ml/m²). The density of the transcapillary volume loss into the interstitial layer was calculated and found to be 1.0026 g/ml (± 0.0017 g/ml, 1.0003-1.0063 g/ml). A significant difference of transcapillary volume shift correlated with the administered catecholamine (dopamine, dobutamine) dosage postoperatively. Without catecholamine this difference was 260 ml/m² BSA, with 3 μm/kg/min dopamine it rose to > 500 ml/m² BSA. The mechanical oscillator technique allows the measurement of blood volume shifts during cardiopulmonary bypass in order to monitor the course of the ECC and the transcapillary volume shift without increasing the stress on the patient.

Bei 16 Patienten (1 weiblicher, 15 männliche) mit aortokoronarer Bypassoperation (Alter 61,4 ± 7,6 Jahre, 47-70 Jahre) wurden mit Hilfe kontinuierlicher Messung der Blutdichte mittels der Biegeschwingermethode Änderungen im Wasserhaushalt während der extrakorporalen Zirkulation (EKZ) bestimmt. Die Messungen erfolgten als kontinuierliche Blutdichtemessung mit dem Gerät DPRT der Fa. Paar/Österreich, welche an den arteriellen Schenkel der Herzlungenmaschine angeschlossen wurde. Einzelwerte wurden mit dem Gerät DMA 55 der Fa. Paar mit größerer Präzision bestimmt. Die Meßtemperatur betrug 37 °C. Bei einer mittleren EKZ-Dauer von 55 min (± 16 min, 28-82 min) betrug bei 11 Patienten der mit Hilfe der Verdünnungsmethode mit Maschinenfüllung bzw. Gabe von 500 ml Ringerlaktat bestimmte transkapilläre Flüssigkeitsverlust (Differenz aus Blutvolumenbestimmung zu Beginn und am Ende der EKZ) 870 ml/m² KOF (± 360 ml/m², 290-1560 ml/m²). Der rechnerische Wert der Volumenverschiebung (”double density method” unter Berücksichtigung von Blutdichte, Plasmadichte und Hämatokrit) betrug 830 ml/m² (± 200 ml/m², 450-1210 ml/m²). Die errechnete Dichte der transkapillär in das Interstitium verlorenen Flüssigkeit betrug 1,0026 g/ml (± 0,0017 g/ml, 1,0003-1,0063 g/ml). Bezogen auf den postoperativen Katecholaminbedarf ergab sich ein signifikanter Unterschied des transkapillären Flüssigkeitsverlustes unter Abzug der Harnmenge bei Patienten ohne Katecholamine (260 ml/m² KOF), gegenüber solchen mit Nierendosierung bis 3 μg/kg/min Dopamin (543 ml/m² KOF) und Patienten mit kardialer Dosis über 3 μg/kg/min (537 ml/m² KOF). Die Bestimmung transkapillärer Flüssigkeitsverschiebungen mit Hilfe der Biegeschwingermethode ermöglicht es, Auswirkungen auf den Wasserhaushalt während der EKZ ohne wesentliche zusätzliche Belastung der Patienten im Routinebetrieb zu untersuchen.

Key words

Blood density - Blood volume - Mechanical oscillator technique - Extracorporeal circulation - CABG - Water content