Determination of Central Blood Volume and Extravascular Lung Water

Summary

In patients undergoing thoracic surgery central blood volume is subject to large variations and extravascular lung water may change critically due to fluid shifts. Therefore, an accurate monitoring of these parameters, in particular under perioperative conditions, seems to be desirable. This study describes an improved method for the measurement of intrathoracic volumes.

Experiments were carried out in 9 mongrel dogs under piritramide-N₂O anesthesia. In order to produce low cardiac Output in combination with uneven distribution of perfusion, measurements were performed under base line conditions and after postural changes. Indicators (cold and indocyanine green dye) were injected into the v. cava and indicator kinetics were recorded from the pulmonary artery and aorta using thermistor-fiberoptic catheters. The transport functions of cold and dye were computed from the corresponding pairs of dilution curves. From the transport functions, the mean transit times of the intravascular (dye) and diffusible (cold) indicator were determined. Central blood volume and extravascular lung thermal volume were calculated from the mean transit times and a thermodilution cardiac output.

Results: Under base line conditions, central blood volume was 15.3 ± 2.5 ml/kg body weight. In orthostasis, a significant and reversible reduction to 11.6 ± 2.4 ml/kg body weight was found. Cardiac output fell significantly from 3.3. ± 0.5 to 2.4 ± 1.1. l/min. In contrast, the slight decrease of extravascular lung thermal volume was not statistically significant.

It is concluded that the method presented is sensitive enough to detect even small changes of central blood volume. Further, extravascular lung thermal volume can adequately be detected in the presence of low blood flow and inhomogenous perfusion distribution. Since comparable hemodynamic conditions are frequent in patients undergoing major thoracic surgery, the described method, which is unaffected by pulmonary perfusion inhomogenity, appears to be especially suited for perioperative monitoring.

Zusammenfassung

Bei der perioperativen Versorgung von thoraxchirurgischen Patienten können das zentrale Blutvolumen und das extravaskuläre Lungenwasser aufgrund von Flüssigkeitsverschiebungen kritischen Veränderungen unterworfen sein. Deshalb erscheint ein exaktes Monitoring dieser Parameter wünschenswert. Die vorliegende Studie beschreibt eine verbesserte Methode zur Erfassung dieser intrathorakalen Volumina.

Die Experimente wurden an 9 Schäferbastardhunden in Piritramid-N₂O-Narkose vorgenommen. Messungen wurden unter Ausgangsbedingungen und, um Zustände mit niedrigem Herzzeitvolumen und inhomogener Durchblutungsverteilung zu provozieren, nach Lagewechsel durchgeführt. Die Indikatoren (Kälte und Indozyaningrün) wurden in die V. cava inferior injiziert und die Indikatorkinetiken in der A. pulmonalis und Aorta mit Thermistor-Fiberoptikkathetern registriert. Aus den korrespondierenden Kurvenpaaren wurden die Transportfunktionen von Kälte und Indozyaningrün berechnet, die eine einfache, algebraische Ermittlung der mittleren Indikatortransitzeiten erlauben. Mit Hilfe dieser Transitzeiten und des Herzzeitvolumens wurden das zentrale Blutvolumen und das extravaskuläre thermoakzessible Lungenwasser bestimmt.

Ergebnisse: Unter Ausgangsbedingungen betrug das zentrale Blutvolumen 15.3 ± 2.5 ml/Körpergewicht. Unter Orthotasebedingungen kam es zu einem signifikanten Abfall auf 11.6 ± 2.4 ml/kg Körpergewicht. Das Herzzeitvolumen fiel ebenfalls signifikant von 3.3 ± 0.5 auf 2.4 ±1.1 l/min ab. Dagegen wurde keine signifikante Änderung des extravaskulären thermoakzessiblen Lungenvolumens beobachtet.

Das Verfahren ist demnach ausreichend empfindlich, bereits kleine intravasale Volumenverschiebungen zu erkennen. Darüber hinaus liefert die Methode zur Bestimmung des extravaskulären Lungenwassers auch bei niedrigem Herzzeitvolumen und inhomogener pulmonaler Perfusion zutreffende Ergebnisse. Da vergleichbare hämodynamische Zustände bei thoraxchirurgischen Patienten häufig sind, erscheint die vorgestellte verbesserte Thermo-Dye Methode für das perioperative Monitoring von Patienten besonders geeignet.

Key words

Double indicator dilution - Thermal dyetechnique - extravascular lung volume - Central blood volume