Cerebral Function Analysis during Deep Hypothermia and Total Circulatory Arrest in Infant Lambs

Summary

Deep hypothermia with total circulatory arrest is an important technique in the surgical treatment of complex congenital heart defects. However, the clinical use of this technique has been accompanied by occasional postoperative neurological abnormalities. Twenty new born lambs (four groups of five) were subjected to deep hypothermia (15 °C) and circulatory arrest for 30 min, 45 min, 60 min and 90 min respectively. Their brain electrical response was monitored by means of the Cerebral Function Analysing Monitor (CFAM), which produces a detailed analysis of the electroencephalogram amplitude and analyses the frequency of the waveforms into standard, beta, alpha, theta, and delta bands.

After induction of circulatory arrest both the voltage and frequency recordings became isoelectric within 30-180 seconds and remained flat for the duration of the arrest.

During the rewarming phase the latency of time to initial appearance of electrical activity and continuous CFAM recording showed a good correlation with the duration of arrest and also a significant increase (p ≤ 0.001) when the circulatory arrest was maintained beyond 45 min. These findings suggest an increasing risk of neurologic damage when the arrest period is longer than 45 min.

Zusammenfassung

Die tiefe Hypothermie mit totalem Kreislaufstillstand ist eine wichtige Technik bei der operativen Behandlung von komplexen angeborenen Herzfehlern. Die klinische Anwendung dieser Methode hat jedoch gelegentlich zu postoperativon neurologischen Komplikationen geführt.

Bei 20 neugeborenen Lämmern wurde in vier Gruppen zu jeweils 5 Tieren in tiefer Hypothermie (15 °C) ein Kreislaufstillstand von 30, 45, 60 und 90 Minuten ausgeführt. Dabei wurde die elektrische Hirnaktivität fortlaufend mittels eines Hirnfunktionsanalyse Monitors (CFAM) gemessen, der eine genaue Analyse der EEG-Amplitude erstellt und die Frequenz der Hirnstromkurven in standard, beta, alpha, theta und delta Tätigkeit aufschlüsselt.

Innerhalb von 30-180 Sekunden nach Beginn des hypothermen Kreislaufstillstandes wurden sowohl die Spannung als auch die Frequenzen der Hirnstromkurven isoelektrisch. Für die gesamte Dauer dos Stillstandes war keinerlei elektrische Aktivität mehr nachweisbar. In der Aufwärmphase zeigten das Zeitinterval bis zum Wiederauftritt der elektrischen Hirnaktivität und der Normalisierung der CFAM Aufzeichnung eine gute Korrelation zur Dauer des Kreislaufstillstandes. Bei Stillstandszeiten von über 45 Minuten kam es zu einer signifikanten Verlängerung dieses Zeitintervals (p ≤ 0.001).

Diese Befunde könnten ein Hinweis darauf sein, daß bei Kreislaufstillstandszeiten von über 45 Minuten ein erhöhtes Risiko einer Hirnschädigung besteht.

Key words

Cerebral function - Circulatory arrest