Ermittlung des Herzzeitvolumens bei Kleinkindern mittels des Fickschen Prinzipes über den Sauerstoffverbrauch: Tierexperimentelle und klinische Ergebnisse

Abstract

The aim of this investigation was the validation of cardiac output measurement in children using the method of Fick with the help of a new equipment for the determination of oxygen uptake.
Methods: We compared the cardiac output measured with thermodilution with the calculated cardiac output using the method discribed by Fick in an animal model (11 dogs, mean weight 20 kg). For determining the cardiac output on Fick's principle oxygen uptake and oxygen content of the arterial and pulmonalarterial blood was measured in the ventilated dogs. To examine the method of Fick in clinical routine we also determined oxygen uptake and arterial and central venous oxygen content in 5 children in the postoperative period after cardiac surgery with a mean weight of 8,5 kg. Cardiac output in the patients was calculated with the central venous and the pulmonalarterial oxygen content. The two results were compared.
Results: The animal model showed a good correlation of cadiac output measurement on thermodilution and on Fick's method (α = 0.001, t-test of significance of correlation). With the method of Fick we found also reliable results at follow up in the clinical routine in the 5 children. The comparison of cardiac output calculated with the central venous oxygen content versus the pulmonalarterial oxygen content shows a good correlation over all (r=0.92). In some cases however we found profound differences.
Discussion: The measurement of oxygen uptake and arterio-pulmonalarterial oxygen difference allows reliable determinations of cardiac output in children. Using central venous oxygen content instead of pulmonalarterial oxygen content however leads to systematic mistakes in some cases. The advantage of cardiac output measurement on Fick's principle in comparison to thermodilution are the less invasiveness of this method and the possibility of calculating also the energy expenditure of the patient.

Zusammenfassung

Einleitung: Die vorliegende Untersuchung diente der Validierung der Herzzeitvolumenbestimmung bei Kleinkindern nach der Methode von A. Fick mit Hilfe eines Monitors zur indirekten Kalorimetrie (Deltatrac Päd, Fa. Hoyer, Bremen).
Methodik: Im Tierexperiment wurden an 11 Hunden (Körpergewicht 18-22 kg) die mit der Thermodilutionsmethode gemessenen Herzzeitvolumina mit den nach dem Fickschen Prinzip über den Sauerstoffverbrauch bestimmten Herzzeitvolumina verglichen. Zur Ermittlung des Herzzeitvolumens nach Fick wurden bei den beatmeten Tieren Messungen der Sauerstoffaufnahme sowie arterielle und pulmonalarterielle Blutgasbestimmungen durchgeführt. Zur Überprüfung der Fickschen Methode im klinischen Routinebetrieb führten wir anschließend bei 5 herzoperierten Kindern mit einem durchschnittlichen Körpergewicht von 8,5 kg ebenfalls Bestimmungen der Sauerstoffaufnahme sowie arterielle, zentralvenöse und pulmonalarterielle Blutgasanalysen durch. Über die arterio-zentralvenöse sowie über die arterio-pulmonalarterielle O₂-Differenz wurde das Herzzeitvolumen der Patienten berechnet und miteinander verglichen.
Ergebnisse: Die tierexperimentellen Untersuchungen ergaben eine sehr gute Übereinstimmung der mit Thermodilution gemessenen Herzzeitvolumina mit den nach dem Fickschen Prinzip ermittelten (α=0,001; t-Test für Signifikanz der Korrelation). Die Methode nach Fick erlaubte auch bei den 5 herzoperierten Kleinkindern im klinischen Routinebetrieb ausreichend genaue Verlaufsbestimmungen. Die bei den Kindern angestellten Vergleiche der aus dem zentralvenösen Sauerstoffgehalt mit den aus dem pulmonalarteriellen Sauerstoffgehalt bestimmten Herzzeitvolumina ergaben ebenfalls eine recht gute Korrelation (r=0,92), im Einzelfall fanden sich jedoch erhebliche Differenzen.
Diskussion: Mit Hilfe der Sauerstoffaufnahme und der arteriell-pulmonalarteriellen Sauerstoffdifferenz ist demnach eine ausreichend genaue Bestimmung des Herzzeitvolumens bei Kleinkindern möglich. Die Verwendung des zentralvenösen Sauerstoffgehalts anstelle des pulmonalarteriellen führt jedoch in einzelnen Fällen zu systematischen Fehlern. Die Vorteile der Herzzeitvolumenmessung nach dem Fickschen Prinzip gegenüber der etablierten Theromodilution liegen einerseits in der geringeren Invasivität dieser Methode, zum anderen kann durch die Messung der Sauerstoffaufnahme auch auf den aktuellen Energiebedarf des Patienten rückgeschlossen werden.