Renal Function Following Open Heart Surgery: the Influence of Postoperative Artificial Ventilation

Summary

In order to detect changes in renal perfusion and function in the postoperative period of open heart surgery, a prospective study of 21 patients following open heart surgery was performed. Cardiac output, renal blood flow, glomerular filtration and renal function parameters were determined during intermittent positive pressure ventilation (IPPV), and during spontaneous ventilation (SV).

During IPPV, renal perfusion was found to be substantially decreased. The glomerular filtration rate was also reduced, but to a lesser extent, implying that the changes were due to a selective increase in postglomerular vascular resistance. The clearances of urea and creatinine were decreased during IPPV, but the clearances of osmoles and potassium were higher. The reabsorption of sodium, potassium and osmoles were also decreased during IPPV, but not that of urea. These findings are consistent with the development of increased renal venous pressure during IPPV, caused by impeded venous return to the heart.

In the low cardiac output range a cardiac index in excess of 0.51/min/m² during IPPV seems necessary to achieve the same renal perfusion as during SV.

Zusammenfassung

Als Ursache für ein akutes Nierenversagen (ARF) nach Eingriffen am offenen Herzen wird allgemein eine Ischämie aufgrund unzureichender intraoperativer Nierendurchblutung angenommen. Die statistische Analyse der Nierenfunktion nach Herzoperationen hat jedoch auch einen eindeutigen Zusammenhang zwischen dem Auftreten eines ARF und der Dauer der postoperativen Überdruckbeatmung (IPPV) gezeigt. Obwohl ein solcher Zusammenhang dadurch erklart werden könnte, daß Patienten mit einem postoperativen “low cardiac output” einer längeren künstlichen Beatmung bedürfen, ist auch bekannt, daß die IPPV selbst die Funktion und Perfusion der Nieren beeinflußt. Es wird vermutet, daß zumindest zwei Mechanismen daran beteiligt sind. Zum einen führt ein direkter Einfluß auf die Pumpleistung des Herzens zu Veränderungen der Nierendurchblutung, zum anderen scheint ein zusätzlicher mechanischer oder neurohumoraler Faktor die Nierenperfusion zu beeinträchtigen. Beide Mechanismen führen letztlich zu einer Reduktion des renalen Blutfiusses (RBF).

Die vorliegende Studie wurde unternommen, um festzustellen, welche Veränderungen der renalen Funktion und Perfusion nach Herzoperationen auf den direkten Einfluß der IPPV zurückzuführen sein könnten.

Die Studie wurde prospektiv an 21 Patienten, die sich einer Herzoperation unterzogen, ausgeführt. (iemessen wurden das Ilerzminutenvolumen, RBF, glomeruläre Filtrationsrate und weitere Nierenfunktionsparameter während IPPV und bei Spontanatmung (SV). Es zeigte sich, daß die renale Perfusion während IPPV deutlich geringcr war als bei SV. Die glomeruläre Filtrationsrate war, wenn auch in geringerem Maße, ebenfalls vermindert, was bedeutet, daß die Veränderungen auf einer selektiven Zunahme des postglomerularen Gefäßwiderstandes beruhten. Sowohl Harnstoff- wie Kreatinin-Clearance waren während IPPV vermindert, während die Clearanceraten von osmolaren Substanzen und Kalium erhöht waren. Die Reabsorption von Natrium, Kalium und osmolaren Substanzen war während IPPV ebenfalls vermindert, nicht jedoch die von Harnstoff. Diese Befunde weisen auf eine Erhöhung des Nierenvenendruckes während IPPV hin, der durch einen gestörten venösen Blutrückstrom zum Herzen vemrsacht wird.

Die vorliegende Untersuchung legt den Verdacht nahe, daß nach Herzoperationen die IPPV per se ein wesentlicher Faktor für die häufig zu beobachtende Einschränkung der Nierenfunktion sein kann. Es sollte deshalb darauf geachtet werden, daß der Cardiac Index {CO während IPPV nicht weniger als 2,91/min/m² beträgt, bei SV dagegen genügt ein CI von 2,4l/min/m², denn die Messungen haben gezeigt, daß während IPPV der CI um mindestens O.5l/min/m² höher sein muß, um die gleiche Nierendurchblutung wie unter SV zu erzielen.

Key words

Serious Acute renal failure - Open Heart Surgery - Intermittent positive pressure ventilation - Renal perfusion and function