Postoperative Neuropsychological Dysfunction and Cerebral Oxygenation During Cardiac Surgery

Summary

In 41 patients undergoing cardiac Operations with extracorporeal circulation, oxidized cytochrome a,a3 (CtO₂), deoxygenated hemoglobin (Hb), and oxygenated hemoglobin (HbO₂) were measured in brain tissue by near-infrared spectrophotometry (NIRS) intraoperatively. Monitoring also included electroencephalography (EEG) and jugular-bulb venous Saturation (S_BJO₂). All Operations were performed using membrane oxygenators, moderate hypothermia (26-28 °C) and pH alpha-stat management. During cardiopulmonary bypass (CPB) CtO₂ and HbO₂ were reduced, reaching minimal values when rewarming was instituted. At the end of the Operation CtO₂ and HbO₂ had regained initial levels. During CPB, arterial Pco₂, pH, and temperature were closely related to CtO₂ (r =1000, r = -0.964 and 0.929 respectively; p < 0.001, p < 0.001, and p < 0.003 respectively). Neuropsychological testing by the Mini-Mental-State Test indicated reversible postoperative neuropsychological deficits in four patients. These patients had a lower CtO₂ minimum compared to those without these deficits (∼4.5 μmol/L v. -0.7 μmol/L; p = 0.036). These findings support the hypothesis that neuropsychological deficits in patients after cardiac surgery can be caused by intraoperative cerebral hypoxia.

Bei 41 Patienten wurden während herzchirurgischer Operationen mit der extrakorporalen Zirkulation (EKZ) oxydiertes Cytochrom a,a3 (CtO₂), deoxygeniertes Hämoglobin (Hb) und oxygeniertes Hämoglobin(HbO₂) im Hirngewebe durch Nah-Infrarot-Spektrophotometrie (NIRS) gemessen. Weiterhin wurden das Elektroenzephalogramm (EEG) und die venöse Sauerstoffsättigung im Bulbus jugularis überwacht. Alle Operationen wurden mit Membranoxygenatoren, moderater Hypothermie und pH Alpha-Stat-Management vorgenommen. Während der EKZ waren CtO₂ und HbO₂ reduziert; diese Parameter erreichten minimale Werte zu Beginn des Wiederaufwärmens. Am Ende der Operation erreichten CtO₂ und HbO₂ Ausgangswerte. Während der EKZ zeigten PcO₂. pH und Temperatur enge Relationen zum CtO₂ (r = 1,000, r = -0,964 und r = 0.929 respektive: p < 0,001, p<0.001 und p<0.003 respektive). Die neuropsychologische Testung mit dem Mini-Mental-State-Test zeigte reversible neuropsychologische Defizite bei vier Patienten. Diese Patienten wiesen niedrigere CtO₂-Minima auf als die Patienten ohne Defizite (∼4,5 μmol/L v. -0,7 μmol/L; p - 0,036). Die Ergebnisse stützen die Hypothese, daß neuropsychologische Defizite bei Patienten nach herzchirurgischen Operationen durch intraoperative Hypoxie verursacht sein können.

Key words

Heart surgery - Neuropsychological complications - Cerebral oxygenation - Near infrared spectroscopy - Extracorporeal circulation