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Es gibt Notfallsituationen, in denen es unmöglich ist, den Patienten mittels einer Beatmungsmaske, Larynxmaske oder einem endotrachealen Tubus im herkömmlichen Weg zu beatmen. Oft handelt es sich um mechanische Behinderungen der oberen Atemwege oder Verletzungen, die es unmöglich machen an die Gesichtsregion, und insbesondere den Mund heranzukommen.Da eine Cricothyreotomie nicht zum angewandten Standardverfahren der meisten Mediziner gehört, wird die perkutane Punktionstracheotomie vielerorts favorisiert. Durch eine transtracheale Jet Ventilation ist zwar eine „aktive“ verstärkte Inspiration möglich, jedoch erlaubt die Standard-Ausrüstung lediglich eine „passive“ Exspiration über die evtl. noch minimal offenen oberen Atemwege des Patienten oder die sehr enge transtracheale Kanüle. Folge kann ein Barotrauma bei komplettem Verschluss der oberen Atemwege sein. Anhand dieser Studie soll gezeigt werden, dass mittels eines einfach zu handhabenden Beatmungsventils , welches als Venturi-Ventil funktioniert, sowohl eine adäquate „aktive“ Inspiration, als auch eine ausreichende „aktive“ Exspiration möglich ist um einen Patienten sicher zu beatmen und die Notfallsituation zu überbrücken. Methoden: Zunächst wurde das neu gestaltete Beatmungsventil an der mechanischen Lunge getestet mit jeweils variabel einstellbaren und wechselnden Gas-Flows, Widerständen und System-Compliances die Zeit gemessen, die sowohl mit als auch ohne Ventil notwendig war, um die mechanische Lunge mit 1 Liter zu befüllen („aktive“ Inspiration ) beziehungsweise hiernach wieder zu entlüften („aktive“ bzw. ohne Ventil als „passive Exspiration). Jede unterschiedliche Kombination betreffend Gas-Flow, Widerstand und System-Compliance wurde dreimal identisch wiederholt. Ebenso wurden alle Experimente sowohl mit einer 12-Gauge als auch mit einer 16-Gauge Kanüle durchgeführt. Ein druckkompensiertes Flow-Messgerät war ebenso angeschlossen. In einer weiteren Versuchsreihe wurden 5 Schweine mit unterschiedlichen Inspiration-/Exspirationszeit-Verhältnissen beatmet. Bezüglich dem Gas-Flow, dem Widerstand und der System-Compliance wurden sowohl unvorteilhafte als auch optimalere Grundvoraussetzungen als Ausgangssituation gestellt. Die primären Messgrößen dieser Versuche waren die arteriellen Blutgaskonzentrationen von PaCO2 und PaO2. Ergebnisse: Anhand der Versuche mit der mechanischen Lunge zeigte sich, dass ein höheres Minutenvolumen durch das Venturi-Gerät durch die beschleunigte Exspiration möglich ist als bei spontaner, „passiver“ Exspiration. Die durchgeführten Versuche mit narkotisierten Schweinen zeigten zunächst, dass die arteriellen Blutgaskonzentrationen von PaCO2 und PaO2 zu Beginn der Beatmung stets anstiegen, um dann für über eine Stunde konstant zu bleiben (PaO2 470 ± 86,8 mmHg; PaCO2 63,0 ± 7,2 mmHg). Alle Schweine konnten über die Dauer von 60 Minuten mittels des Venturi-Ventil-Systems adäquat beatmet werden. Der maximale Trachealdruck blieb unter 10 cm Wassersäule. Ebenso zeigte sich, dass der mittlere arterielle Blutdruck sowie die Auswurffraktion des Herzens von den verschiedenen Beatmungs-Manövern unbeeinflusst blieben. Diskussion: Bei Durchführung der Versuche mit der mechanischen Lunge sowie mit den ausgewachsenen Schweinen konnte beobachtet werden, dass durch eine transtracheale 16-Gauge-Kanüle für eine längere Zeit in Kombination mit dem Venturi-Ventil eine ausreichende Lungen-Beatmung erreicht werden kann. Über alle Versuche hat sich gezeigt, dass eine „aktive“ Exspiration die Beatmung über einen längeren Zeitraum erlaubt und somit die Gefahr einer Lungenüberblähung und eines Barotraumas optimal verhindert.
In der vorliegenden Arbeit wurden 14 humane, nicht-kleinzellige Tumoren enthaltende Lungenresektate in einem ex-vivo isolierten humanen Lungenperfusionsmodell (IHLP) unter annähernd physiologischen Bedingungen ventiliert und perfundiert. Unter diesen Bedingungen wurden die Laserablation der Tumoren und kontinuierliche invasive Temperaturmessungen in definierten Abständen von der Laserfaser durchgeführt. Während der Ablation wurden für festgelegte Zeiträume jeweils Perfusion oder Ventilation unterbunden, um so den Einfluss dieser Faktoren auf die Temperaturentwicklung im Tumor zu untersuchen. Nach Unterbrechung sowohl der Perfusion, als auch der Ventilation wurde in den 25 verwertbaren Messungen ein signifikanter Anstieg der gemessenen Temperaturen beobachtet. Außerdem kam es nach Wiedereinsetzen der Perfusion zu einem deutlichen Temperaturabfall. Dadurch konnte bestätigt werden, dass das bereits in der Leber beschriebene „Perfusion-mediated Cooling“ auch in der Lunge wirkt. Zusätzlich konnte hier gezeigt werden, dass auch die Ventilation die Temperaturentwicklung beeinflusst – durch das „Ventilation-mediated Cooling“. Beide Faktoren haben Auswirkungen auf das Ablationsergebnis und sollten somit bei der Planung und Durchführung von Laserablationen einbezogen werden.
Einfluss der Bronchoskopie über einen Endotrachealtubus auf die Ventilation bei perkutaner Dilatationstracheotomie Die percutane Dilatationstracheotomie hat als schnelle, sichere und kostengünstige Alternative zur chirurgischen oder HNO-chirurgischen Tracheotomie in den letzten zwanzig Jahren Einzug in die Intensivmedizin gehalten. Durch Bronchoskopie bei perkutaner Dilatationstracheotomie kann der optimale Punktionsort ermittelt werden. Hierdurch sinkt das Risiko von Trachealstenosen und Kanülenfehllagen. Durch die perioperative Bronchoskopie bei perkutaner Dilatationstracheotomie können Komplikationen wie beispielsweise Punktionen der Tracheahinterwand oder Fehlpositionierungen der Trachealkanüle vermieden werden. Das Lumen des Endotrachealtubus wird durch das Bronchoskop verringert. Da der Atemgasfluss bei Beatmung im IPPV Modus vorgewählt ist, steigt hierdurch der Beatmungsdruck. Für diesen sind Obergrenzen am Beatmungsgerät eingestellt. Bei Erreichen dieser Grenzen wird der Atemgasfluss reduziert und es resultiert ein verringertes Atemzugvolumen. Dies kann zu einer Hypoventilation des Patienten mit einem nachfolgenden Anstieg des arteriellen CO2-Partialdruckes führen. Hierdurch kann bei Patienten mit intrakraniellen Läsionen ein Anstieg des intrakraniellen Druckes bewirkt werden. Die Beatmung und die Bronchoskopie über einen großen, supraglottisch positionierten Tubus (ID 9 - 9,5) soll der Gefahr der Hypoventilation entgegenwirken, da hier ein ausreichender Atemgasstrom neben dem Bronchoskop gewährleistet sein soll. Eine Begrenzung des maximalen Atemwegsdruckes ist notwendig, da die klinische Erfahrung gezeigt hat, dass bei maximalen Atemwegsdrücken größer 30 mbar Atemgas neben einem supraglottisch positionierten Tubus entweichen kann. Ziel dieser Studie war, die Beatmungssicherheit dieser Methode zu bestätigen und eine Mindesttubusgröße zu evaluieren, die unter bestimmten Bedingungen eine uneingeschränkte Beatmung bei einer Bronchoskopie mit einem Bronchoskop mit 5 mm Außendurchmesser gewährleistet. Weiterhin sollten für definierte Atemminutenvolumina und maximale Atemwegsdrücke Minimaltubusgrößen gefunden werden, bei denen eine uneingeschränkte Ventilation des Patienten trotz eingeführtem Bronchoskops möglich ist. Hierzu wurde eine künstliche Lunge über verschieden große Tuben (6,5 ID- 10 ID), bei verschiedenen Grenzen für den maximalen Atemwegsdruck (20, 25 und 30 mbar) mit verschiedenen Atemminutenvolumina (5 L, 7,5 L und 10 L) beatmet und das exspiratorische Atemminutenvolumen, der Plateaudruck und die Resistance aufgezeichnet. In einer klinischen Untersuchung wurden perkutan die arteriellen CO2- Partialdrücke während der perkutanen Dilatationstracheotomie bei Beatmung und Bronchoskopie über einen supraglottisch positionierten Tubus mit 9,5 mm Innendurchmesser registriert. Das Bronchoskop hatte einen Außendurchmesser von 5 mm. Die in vitro Untersuchung zeigte, dass bei geringeren Limits für den maximalen Atemwegsdruck größere Tubusinnendurchmesser notwendig sind, um eine uneingeschränkte Beatmung gewährleisten zu können (für 30 mbar – 8,5 ID, für 25 mbar – 9,0 ID, für 20 mbar 8,0 ID). Die Auswertung der klinischen Untersuchung zeigte, dass die beobachteten Anstiege des arteriellen CO2-Partialdruckes nicht auf die Bronchoskopie zurückzuführen waren. Fazit dieser Untersuchung ist, dass die Beatmung und Bronchoskopie über einen großen (ID 9,5), supraglottisch positionierten Endotrachealtubus, in den von uns getesteten Grenzen, eine sichere Variante des Atemwegsmanagments bei der perkutanen Dilatationstracheotomie darstellt.
Mechanische Beatmung als lebensnotwendige intensivmedizinische Maßnahme kann die intestinale Mikrozirkulation schädigen und einen beatmungsassoziierten Lungenschaden verursachen. Der Einfluss von Pressure Support Ventilation (PSV) versus kontrolliert mechanischer Beatmung (CMV) auf die intestinale Mikrozirkulation, den alveolären Lungenschaden, den Gasaustausch und die Zytokinaktivierung in der bronchoalveolären Lavage (BAL) bei experimenteller Sepsis und experimenteller Lungenschädigung wurde untersucht. 60 männliche Sprague-Dawley Ratten wurden je einer Kontrollgruppe, einer Säuregruppe oder einer Sepsisgruppe randomisiert zugeteilt. 15 Stunden vor Beginn der Experimente wurde bei 20 Tieren zur Induktion einer experimentellen Sepsis die Colon Ascendens Stent Peritonitis (CASP) - Operation unter sterilen Bedingungen durchgeführt. 20 Tiere dienten als Kontrolltiere und bei 20 Tieren wurde ein Lungenschaden mittels intratrachealer Applikation von 2,5 ml/kg HCL pH 1,25 induziert. Pro Versuchsreihe wurde je eine Gruppe mit 10 Tieren druckunterstützt (PSV) und die andere Gruppe volumenkontrolliert (CMV) beatmet. Die Hämodynamik und der Gasaustausch wurden überwacht. Mittels intravitaler Fluoreszenzmikroskopie im Bereich des terminalen Ileums wurden die Leukozytenadhärenz (n/mm2) und die funktionelle Kapillardichte (mm/mm2) analysiert. Nach der Tötung der Versuchstiere mittels KCl erfolgte die Autopsie mit Entnahme der BAL zur Zytokinbestimmung und Gewinnung von Gewebeproben für die Bestimmung des alveolären Lungenschadens. Bei den CASP-Tieren zeigte sich eine signifikante Einschränkung der intestinalen Mikrozirkulation, jedoch ohne Entwicklung eines indirekten Lungenschadens. Tiere mit Säure-induzierter Lungenschädigung zeigten eine steigende Elastance und einen signifikanten Abfall des Oxygenierungsindex, der jedoch stets bei Werten oberhalb 300 mmHg lag. Trotz der nur milden Reduktion des Oxygenierungsindex bei den Tieren der Säuregruppe kam es zu einer ähnlich ausgeprägten Schädigung der intestinalen Mikrozirkulation wie bei den Sepsistieren. Im Vergleich zur PSV zeigte sich für die CMV ein protektiver Effekt auf das Ventilations-Perfusion-Verhältnis. Bei Tieren der Säuregruppe ließen sich unter kontrollierter Beatmung niedrigere Zytokinkonzentrationen in der bronchoalveolären Lavage nachweisen. Die erhaltene Spontanatmung (PSV) zeigte einen positiven Effekt bezogen auf die Dehnbarkeit des Lungengewebes. Zusätzlich zeigte sich ein Trend zu einer milderen Ausprägung des alveolären Lungenschadens. Verglichen mit CMV, konnte bei Tieren mit PSV eine niedrigere Leukozytenadhärenz und eine bessere funktionelle Kapillardichte in der Intravitalmikroskopie gezeigt werden. Unsere Arbeit konnte einen protektiven Effekt der erhaltenen Spontanatmung (PSV) auf die intestinale Mikrozirkulation nachweisen. Weiterhin zeigte sich, dass bereits ein mildes Aspirationstrauma die intestinale Mikrozirkulation schwerwiegend schädigen kann, was den Stellenwert der Prävention von Aspirationsgeschehen im klinischen Alltag verdeutlicht.