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Epicardial measurement of alterations in extracellular pH and electrolytes during ischemia and reperfusion in cardiac surgery / Epikardiale Messung von pH-Wert- und Elektrolyt-Veränderungen während Ischämie und Reperfusion in der Herzchirurgie

  • , and
Published/Copyright: October 19, 2009
Biomedical Engineering / Biomedizinische Technik
From the journal Volume 54 Issue 6

Abstract

Simultaneous measurements of extracellular pH, potassium (K+), and calcium (Ca2+) activity might be indicative of myocardium vitality or ischemia. Ten consecutive patients undergoing elective coronary artery bypass grafting were studied. Epicardial extracellular pH, potassium, and calcium were measured by a miniaturized disposable multi-sensor probe. Blood gases and electrolytes were derived with measurements of arterial and mixed venous blood samples at intervals during surgery. The mean epicardial baseline levels for pH in all patients were 8.04±0.22 arbitrary units (AU) for the right ventricle (RV) and 8.03±0.21 AU for the left ventricle (LV); for Ca2+ 0.23±0.07 mmol/l (RV) and 0.20±0.10 mmol/l (LV); and for K+ 4.54±1.51 mmol/l (RV) and 4.38±0.57 mmol/l (LV). Before ischemia, epicardial pH was moderately (p<0.05), and K+, and Ca2+ were closely correlated (p<0.001) with blood values. During reperfusion, epicardial measurements were weakly correlated (p<0.001) with blood values for pH, venous K+ and Ca2+, but moderately correlated with arterial K+ and Ca2+ (p<0.01). The measurements indicated intraoperative episodes of ischemia and reperfusion with reproducible trends of extracellular pH, K+, and Ca2+, which results in electrolyte patterns applicable for detecting inadequate myocardial protection during cardiac surgery in patients.

Zusammenfassung

Die gleichzeitige Messung des extrazellulären pH und der Kalium- oder Calciumaktivitäten kann als Indikator für die Vitalität des Myokards bzw. einer Ischämie angesehen werden. Bei 10 Patienten mit der Indikationsstellung zur aortokoronaren Bypass-Operation wurden diese Parameter intraoperativ mit einem miniaturisiertem Multi-Sensor-Messkopf erfasst. Entsprechend festgelegten Intervallen erfolgten diese Messungen zusammen mit entsprechenden Blutgasanalysen des arteriellen und gemischt-venösen Blutes. Die Ausgangswerte für den pH lagen bei 8,04±0,22 AU für den rechten Ventrikel (RV) und 8,03±0,21 AU für den linken Ventrikel (LV). Die Elektrolytaktivitäten betrugen für Ca2+ 0,23±0,07 mmol/l (RV) und 0,20±0,10 mmol/l (LV) bzw. für K+ 4,54±1,51 mmol/l (RV) und 4,38±0,57 mmol/l (LV). Vor dem Zeitpunkt einer Ischämie zeigte sich eine geringe (p<0,05) Korrelation zwischem dem epikardialen pH und den Blutwerten. Die Elektrolyte wiesen eine hohe Korrelation (p<0,001) auf. Während der Reperfusion wiesen die epikardialen Messungen nur schwache Korrelationen zu den venösen Blutwerten auf. Andererseits fand sich eine Korrelation mit den arteriellen Elektrolytwerten (p<0,01). Die Messungen gestatteten eine intraoperative Erfassung der myokardialen Ischämie und Reperfusion durch reproduzierbare Verläufe des extrazellulären pH und der Elektrolytaktivitäten, so dass dadurch der Nachweis einer inadäquaten Myokardprotektion während eines herzchirurgischen Eingriffs ermöglicht wird.

Keywords: cardiac surgery; electrolytes; epicardial pH; heart; ischemia; reperfusion; Elektrolyte; epikardialer pH; Herz; Herzchirugie; Ischämie; Reperfusion
Corresponding author: Prof. Dr. Sebastian Vogt, Klinik für Herz- und thorakale Gefäßchirurgie, Klinikum der Philipps-Universität, Baldingerstraße 1, D-35033 Marburg/Lahn, Germany Phone: +49-6421-5862109 Fax: +49-6421-5868952
Received: 2008-12-26
Accepted: 2009-7-6
Published Online: 2009-10-19
Published Online: 2009-10-19
Published in Print: 2009-12-01

©2009 by Walter de Gruyter Berlin New York

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  13. Author index Biomed Tech volume 54 (2009)
  14. Author index Biomed Tech volume 54 (2009)
https://doi.org/10.1515/BMT.2009.038
Keywords for this article
cardiac surgery; electrolytes; epicardial pH; heart; ischemia; reperfusion; Elektrolyte; epikardialer pH; Herz; Herzchirugie; Ischämie; Reperfusion

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  14. Author index Biomed Tech volume 54 (2009)
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