Pulmonary and Circulatory Reactions During Total Hip Replacement Surgery

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Abstract
The pulmonary and circulatory reactions to insertion of the acetabular and of the femoral prosthesis were studied during total hip replacement surgery in 22 patients with osteoarthrosis. The patients were given lumbar epidural analgesia and were divided into two groups. One group of 15 awake patients breathed air spontaneously (group A). The other group of seven patients received additional anaesthesia with controlled ventilation with air (group B). This permitted an evaluation of the influence of the ventilatory pattern on the pulmonary and circulatory reactions to the surgical events.The greatest alterations were observed following impaction of the femoral prosthesis. This event caused the following statistically significant changes in both groups: An increase in total pulmonary venous admixture (from a mean value of 6.8 to 12.2% in group A and from 8.2 to 10.5% in group B) and a decrease in arterial oxygen tension (group A: 80.3 to 71.5 mmHg; group B: 82.6 to 76.9 mmHg); an increase in pulmonary vascular resistance (group A: 122 to 155 dyn · s · cm‐5; group B: 129 to 164 dyn · s · cm‐5) and an increase in mean pulmonary arterial pressure (group A: 17.3 to 19.0 mmHg; group B: 21.8 to 24.4 mmHg). Furthermore, within the first 2 min after impaction a distinct transient rise in mean pulmonary arterial pressure by 2–4 mmHg was noted in a few patients, and in many patients the mean systemic arterial pressure decreased by 5 mmHg or more.No significant changes were found in cardiac output, pulmonary capillary wedge pressure, oxygen uptake, mixed venous oxygen tension, acid‐base values, ratio of total dead space to tidal volume, or total airway resistance.The above findings indicate a tendency to pulmonary vascular and peripheral airway constriction leading to transient ventilation/perfusion disturbances and a decrease in arterial oxygen tension, and peripheral vasodilatation leading to a transient decrease in systemic arterial pressure.ZUSAMMENFASSUNG: Die pulmonalen und zirkulatorischen Keaktionen auf das Einsetzen von Azetabulum‐ bzw. Femurkopf‐Prothesen wurden bei 22 Patienten mit Osteoarthrosen während totaler Hüftgelenksersatz‐Operationen untersucht. Die Patienten bekamen eine lumbale Epidural‐anaesthesie und wurden in zwei Gruppen unterteilt. Gruppe A (15 wache Patienten) atmete spontan Luft, Gruppe B (7 Patienten) bekam eine Zusatznarkose und wurde mit Luft kontrolliert beatmet. Dies erlaubte eine Auswertung des Einflusses des Ventilationsmusters auf die pulmonalen und zirkulatorischen Reaktionen im Verlauf der Operation.Die deutlichsten Änderungen wurdeu nach dem Einsetzen der Femurprothese beobachtet. In beiden Gruppen wurden dadurch die folgenden statistisch signifikanten Änderungen bewirkt: Ein Ansteigen der gesamten pulmonalen venösen Beimengung (von einem Mittelwert von 6,8 auf 12,2%, in Gruppe A und von 8,2 auf l0,5% in Gruppe B) und eine Abnahme der arteriellen Sauerstoffspannung (Gruppe A: von 8O,3 auf 71,5 mmHg; Gruppe B: von 82,6 auf 76,9 mmHg); ferner ein Ansteigen des pulmonalen Gefäßwiderstandes (Gruppe A: von 122 auf 155 dyn·s·cm−5; Gruppe B: von 129 auf 164dyn·s·cm−5) und eine Zunahme des Druckes in der A. pulmonalis (Gruppe A: von 17,3 auf 19.0 mmHg; Gruppe B: von 21,8 auf 24,4 mmHg). Weiters wurde innerhalb der ersten zwei Minuten nach dem Einsetzen der Prothese ein deutlicher vorübergehender Anstieg des mittleren Pulmonalarteriendruckes um 2‐4 mmHg bei einigcn Patienten festgestellt sowie bei vielen Patienten cine Abnahme des arteriellen Mitteldrucks im großen Kreislauf um mmHg oder mehr.Nicht‐signifikante Veränderungen boten das HMV, der pulmonal‐kapilläre Keildruck, die 02‐Aufnahme, die gemischt‐venöse Sauerstoffspannung, die Säure‐Basen‐Werte, die Relation zwischen Totraum und AZV sowie der Gesamtwiderstand der Atemwege.Die genannten Befunde weisen auf cine Tendenz zur Verengung des pulmonalen Gefäßbettes und der peripheren Atemwege hin, sowie auf vorübergehende Störungen der Ventilation/Perfusion, eine Abnahme der arteriellen Sauerstoffspannung und auf eine periphere Vasodilatation hin, die zu einem passageren Sinken des arteriellen Systemdruckes führt.