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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.
Fragestellung : Die perkutane Dilatationstracheotomie (PDT) ist bei langzeitbeatmeten Patienten ein etabliertes Verfahren zur Schaffung eines künstlichen Zugangs zur Trachea. Ein sicheres und effizientes Atemwegsmanagement ist hierzu unumgänglich. Die laryngeale Umpositionierung des endotrachealen Tubus und Blockung des Tubus auf Stimmbandebene kann aufgrund ungenügender Fixierung des Tubus und nachfolgender Tubusdislokation zu einer suboptimalen Patientenventilation und unzureichenden Aspirationsschutz während der Tracheotomie führen. Es wurde untersucht, ob bei einer PDT die Anwendung eines Doppelblocktubus (DBT) eine Alternative zur Verwendung des Normalblocktubus (NBT) darstellt. Grundlage dieser Untersuchung war die Annahme, daß die Positionierung der beiden DBT-Cuffs ober- und unterhalb der Stimmbänder eine bessere Fixierung und bessere Patientenventilation gewährleistet. Material und Methoden: Die prospektive randomisierte Studie wurde mit Genehmigung der Ethikkommission durchgeführt. 41 für eine PDT vorgesehene Patienten wurden zwei Gruppen zugeordnet (NBT-Gruppe, DBT-Gruppe.) Es wurden 5 Meßzeitpunkte definiert: T1 Ausgangswerte, T2 – 5 min nach Umintubation/ Neupositionierung, T3 OP-Beginn, T4 – Op-Ende, T5- 5 min nach OP-Ende. Initial erfolgte eine min. 30-minütige kontrollierte Beatmung mit einer FiO2 = 1,0. Die anschließende Lagekorrektur des NBT btw. Umintubation auf den DBT erfolgte unter standardisierter Analgosedierung und Relaxierung. Die Blutgaswerte wurden bei einer FiO2 = 1,0 zum Zeitpunkt T1, T2 und T5 erfaßt. An allen Zeitpunkten wurden desweiteren der arterielle Mitteldruck (MAP), die Herzfrequenz (HF), das exspiratorische CO2 (exCO2) sowie das Atemminutenvolumen (AMV) bestimmt. Innerhalb der Gruppen erfolgte der Vergleich mittels Wilcoxon -Test, zwischen den Gruppen mittels U - Test nach Mann und Whitney. Eine Irrtumswahrscheinlichkeit von p ≤ 0,05 wurde als signifikant angenommen. Ergebnisse : Die Hämodynamik war in beiden Gruppen über den gesamten Untersuchungszeitraum stabil. Zwischen den Untersuchungsgruppen bestand keine Signifikanz. Der PaO2 war in der DBT-Gruppe zum Zeitpunkt T2 im Vergleich zur NBT-Gruppe signifikant erniedrig (214,7mmHg vs. 275,8 mmHg). Zum Zeitpunkt T4 war in Bezug auf den Zeitpunkt T3 der prozentuale Abfall des AMV in der NBT-Gruppe im Vergleich zur DBT-Gruppe deutlich erhöht ( 48% vs. 19,8%). Schlußfolgerungen: Zu keinem Zeitpunkt der Untersuchung waren die hämodynamischen und ventilatorischen Veränderungen therapiebedürftig oder führten zu einem Abbruch der PDT. Der, im Vergleich zur NBT-Gruppe, niedrigere Abfall des AMV in der DBT-Gruppe ist Ausdruck einer tendentiell signifikant suffizienteren Patientenbeatmung aufgrund einer effizienteren Tubusfixierung und besseren Lumenabdichtung auf Stimmbandebene. Zum Nachweis dieser Signifikanz sind allerdings weitere Studien mit einem erhöhten Patientenkollektiv notwendig. Der signifikant niedrigere PaO2 in der DBT-Gruppe ist verfahrenstechnisch bedingt. Zwischen der elektiven Extubation und Reintubation mit dem DBT besteht eine 10 – 20 Sekunden anhaltende Apnoephase. Hier kommt aufgrund des fehlenden PEEP zum Kollaps peripherer Alveolarabschnitte. Diese werden offenbar nach erneuter Beatmung nicht sofort wieder rekrutiert und stehen somit dem Gasaustausch nicht zur Verfügung.. Allerdings hat diese Signifikanz keine Relevanz, da alle gemessenen PaO2 über 95 mmHg lagen und somit eine Patientengefährdung aufgrund einer Minderoxygenierung ausgeschlossen werden konnte.. Zusammenfassung : Der Doppelblocktubus stellt eine alternative Möglichkeit des Atemwegsmanagements während der PDT da.
Die lungenprotektive Beatmung reduziert die Mortalität bei Patienten mit Acute Respiratory Distress Syndrom (ARDS). Um den beatmungsinduzierten Lungenschaden (Ventilator Induced Lung Injury (VILI)) zu minimieren, werden Tidalvolumina limitiert, hohe Plateaudrücke vermieden und ein positiv endexspiratorischer Druck entsprechend der Leitlinien angewandt. Doch der Einfluss spezifischer Beatmungsschemata auf den VILI ist nicht genau definiert.
Die Erhöhung der Inspirationszeit und somit des Verhältnisses zwischen Inspiration und Exspiration kann die Oxygenierung zwar verbessern, erhöht jedoch auch die Zeit der Einwirkung von Stress und Strain auf die Lunge. Die Hypothese dieser Arbeit ist, dass die Erhöhung der Inspirationszeit und damit des Verhältnisses von Inspiration zu Exspiration (I:E) sich besonders im ARDS schädlich auf die Lunge auswirkt und VILI weiter verstärkt.
VILI wurde im murinen Experimentalmodell durch Beatmung mit hohen Tidalvolumina (HVT: 34ml/kg) induziert. Die Beatmung mit niedrigen Tidalvolumina (LVT 9ml/kg) wurde als Kontrolle benutzt. In allen Gruppen erfolgte die Beatmung mit 50 % Sauerstoffkonzentration in der Einatemluft (FiO2) und einem PEEP von 2 cmH2O. HVT- und LVT-Mäuse wurden mit einer I:E-Ratio von 1:2 oder 1:1 für eine Gesamtdauer von 4 Stunden oder bis zum einem alternativen Endpunkt, definiert durch einen Blutdruckabfall unter 40mmHg, beatmet. Eine dynamische Hyperinflammation bedingt durch ein erhöhtes I:E-Verhältnis wurde in einer separaten Gruppe ausgeschlossen. Ausgewertet wurden das Überleben bei Beatmung über 4 Stunden, die Lungencompliance, Oxygenierung, sowie nach Versuchsende die pulmonale Permeabilität, die Konzentrationen gängiger Mediatoren der pulmonalen und der systemischen Inflammation (Leukozytendifferenzierung in Lunge und Blut; Messung von IL-6, IL1-ß, KC, MCP-1 in BAL und Blut) und histopathologische Veränderungen des Lungengewebes.
In den Kontrollgruppen mit protektiver Beatmung (LVT 1:2 und LVT 1:1) wurden keine VILI typischen Veränderungen festgestellt und alle Tiere überlebten die Beatmungsdauer. Die HVT 1:2-Gruppe zeigte im Vergleich eine verringerte Lungen-Compliance, eine vermehrte Expression von entzündungstypischen Zytokinen und Einwanderung von neutrophilen Granulozyten, sowie deutliche histologische Zeichen des Lungenschadens. Auch hier überlebten alle Tiere die Beatmung von 4 Stunden. Die Tiere der HVT 1:1-Gruppe zeigten eine signifikant schlechtere Oxygenierung, Lungen-Compliance und eine vermehrte Expression proinflammatorischer Zytokine, sowie eine erhöhte Anzahl neutrophiler Granulozyten in Blut und Lunge. In der HVT 1:1-Gruppe kam es zu einer signifikant höheren Mortalität aufgrund der mechanischen Beatmung.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Erhöhung der Inspirationszeit und damit das I:E-Verhältnis den mit der maschinellen Beatmung assoziierten Lungenschaden bei Mäusen signifikant verschlimmert. Daraus lässt sich ableiten, dass das Produkt aus Stress/Strain und Inspirationszeit ein entscheidender Faktor in der Pathogenese des VILI im ARDS ist und somit so gering wie möglich gehalten werden sollte. Dementsprechend sollte jeder Anlass bei der Beatmung eines Patienten, die Inspirationszeit zu erhöhen, kritisch hinterfragt werden.
Für die Durchführung der Studie Biofeedback zur Unterstützung des Weaning-Prozesses vom Respirator bei langzeitbeatmeten Intensivpatienten wurden von April 2006 bis Mai 2008 konsekutiv 20 Patienten aus dem Kollektiv der Weaning-Station der Klinik für Innere Medizin B der Greifswalder Universitätsklinik ausgewählt. Darunter befanden sich 4 Frauen und 16 Männer im Alter von durchschnittlich 68 Jahren mit initialen Beatmungsdauern von minimal 14 bis zu maximal 195 Tagen. Die Patienten bekamen während des Beobachtungszeitraumes von sieben Tagen täglich zweimal jeweils zwanzigminütige Sitzungen mit akustischem Biofeedback – wobei davon jeweils zehn Minuten auf das eigentliche Biofeedback-Training entfielen. Jeweils fünf Minuten vor und nach Durchführung des Biofeedbacks gab es eine Beobachtungsphase. Während dieser Sitzungen wurden verschiedene Parameter – wie die Atemfrequenz, die Herzfrequenz, das Atemzugvolumen sowie das Atemminutenvolumen – gemessen, um daran den Effekt des akustischen Biofeedbacks ablesen zu können. Die Arbeitshypothesen waren das Absinken der Atemfrequenz, die Normalisierung der Herzfrequenz und des Atemzugvolumens sowie die Abnahme des Atemminutenvolumens durch den Einsatz von Biofeedback. Während der Biofeedback-Sitzungen kam es zu einem statistisch signifikanten Abfall der Atemfrequenzen im Vergleich zur Baseline. Die Herzfrequenz ließ sich nicht beeinflussen. Auch beim Atemzugvolumen zeigte sich kein statistisch signifikanter Unterschied zwischen den Zeiten mit und ohne Biofeedback-Training. Das Atemminutenvolumen sank während der Sitzungen statistisch signifikant ab, stieg allerdings danach wieder leicht an. Dies war vor allem bedingt durch eine Änderung der Atemfrequenz. Abschließend kann man also konstatieren, dass sich die Atemfrequenz am stärksten änderte. Zwar wurden gegen Ende des Biofeedback-Trainings immer noch zum Teil tachypnoische Werte gemessen, was jedoch auf die hohe Variabilität des Patientenguts zurückzuführen ist. Mit Sicherheit führen auch andere Faktoren – wie z. B. die normal weitergeführten konventionellen Weaning-Protokolle und die Verbesserung der klinischen Situation – zu einer Verminderung der Atemfrequenz. Um diese Faktoren zu berücksichtigen, sollten in der Zukunft kontrollierte Studien mit einer Kontrollgruppe, die ohne Biofeedback vom Respirator entwöhnt wird, durchgeführt werden.