Spiroergometrie und vergleichende invasive und nichtinvasive Bestimmung des Herzzeitvolumens bei Patienten mit univentrikulärer Zirkulation oder biventrikulärer Korrektur komplexer Vitien

Abstract

Bei 24 Kinder, 15 mit univentrikulärer Zirkulation nach Fontan-OP oder TCPC und 9 mit biventrikulärer Korrektur komplexer Vitien, wurde eine spiroergometrische Belastungsuntersuchung und eine HZV-Bestimmung mittels CO2-Rückatmung/ „indirect fick“ unter leichter Belastung durchgeführt. Bei allen Kindern lagen Daten einer HZV-Messung bei stimulierten Herzfrequenzen mittels Herzkatheter vor, die meist unter der Fragestellung der Kreislaufoptimierung mittels Herzschrittmacher erhoben wurden. Die Vergleichsgruppe bestand aus 17 gesunden Kindern. Ziel dieser Untersuchung war es, die Einschränkung der Belastbarkeit der Kinder univentrikulärer Zirkulation bzw. biventrikulärer Korrektur komplexer Vitien zu erfassen und Besonderheiten bei der Anpassung des Kreislaufes an die Belastungs-situation zu erkennen. Ergebnisse: Bei der Ausbelastung nach dem Bruce-Protokoll zeigte sich eine deutliche Leistungseinschränkung in beiden Gruppen. Der Mittelwert (SE) der Belastungszeit [min] lag mit 9,02 (0,88) bei Fontan/ TCPC und mit 11,4 (1,1) bei biventrikulärer Korrektur komplexer Vitien signifikant unter der Kontrollgruppe mit 14,78 (0,80). Auch das Verhalten der physiologischen Parameter unter Belastung zeigte gruppenspezifische Unterschiede. Bei der HZV-Messung mittels CO2-Rückatmung war das Schlagvolumen [ml] im Mittel (SE) bei Fontan/ TCPC mit 40,1 (2,4) signifikant niedriger als in den anderen zwei Gruppen. Das Herzminutenvolumen [l/min] unterschied sich dagegen im Mittel (SE) bei Fontan/ TCPC mit 5,25 (0,32) und bei biventrikulärer Korrektur komplexer Vitien mit 6,32 (0,41) nicht, beide lagen aber signifikant unter den Werten der Kontrollgruppe. Der Vergleich der HZV-Messung mittels CO2-Rückatmung mit der Herzkathetermessung zeigte eine nur schwache Korrelation. Auffallend waren die stets höheren Messergebnisse für das HZV und das Schlagvolumen bei der CO2-Rückatmung. Zusamenfassung: Neben der chronotropen Potenz spielen bei der Anpassung des Kreislaufes unter Belastung unzählige Mechanismen eine Rolle. So ist z.B. die Atmung bei der CO2-Rückatmung unter leichter Belastung verstärkt. Der negative intrathorakale Druck während der Einatmung fördert den venösen Rückstrom zum Herzen. Bei den Kindern mit univentrikulärer Zirkulation hat dieser Mechanismus einen noch größeren Einfluss auf den venösen Rückfluss und damit den pulmonalen Blutfluss in Form einer „respiratorischen Pumpe“.

15 children with univentricular circulation after Fontan operation or total cavopulmonary connection (TCPC), 9 children with biventricular correction of complex congenital heart defects and 17 healthy matched controls underwent a cardiopulmonary exercise test and a cardiac output measurement using the CO2-Rebreathing/ indirect fick method in a steady state exercise test. All patients underwent cardiac catheter examination at different stimulated heart rates to determine the degree of circulatory improvement with a pacemaker.

Objective of this study was to determine restrictions in cardiopulmonary capacity and characteristics of physical stress adjustment in these patients.

Results: In the group of children with uni-or bi- ventricular correction, the restriction of performance in treadmill exercise testing after the Bruce-protocol was high. A considerable difference in the mean (SE) of exercise [min] was found between the group of uni and bi-ventricular correction and the compared control group. With an exercise mean (SE) of 9.02 (0.88) in the univentricular group and 11.4 (1.1) in the biventricular group, it was significant lower than 14.78 (0.80) in the controls. In the patients with univentricular correction the cardiac output measurement using a CO2-Rebreathing shows that the mean (SE) of stroke volume [ml] with 40.1 (2.4) was significant lower than in the other two groups whereas the mean (SE) of cardiac output [l/min] was not different in the univentricular group 5.25 (0.32) and in the biventricular group 6.32 (0.41). Both groups showed significant lower values than the control group. Only a minor correlation between cardiac output measurements using a CO2-Rebreathing or cardiac catheter examination was shown. Values of cardiac output and stroke volume were always higher if using CO2-Rebreathing.

Conclusion: Chronotope potency is only one factor for adaptation to physical stress. Another influencing variable is the fact that breathing is increased under physical stress even under CO2-Rebreathing and steady state exercise test. Negative intrathoracic pressure increases venous back current. In children with univentricular circulation, this mechanism as a “respiratory pump” has a high impact on venous back current and pulmonary blood flow.