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Das Herz- Kreislaufsystem ist Ziel vielfältiger medikamentöser Interventionen, wobei abhängig von therapeutischer Breite und gewünschtem Effekt des jeweiligen Arzneimittels eine für den einzelnen Patienten ideale Dosierung oft schwer zu finden bzw. vorherzusagen ist. Direkt kardial angreifende Substanzen, die oral eingenommen werden, unterliegen der Aufnahme im Darm und dem first-pass-effect in der Leber. Bei kritischen bzw. potenziell kardiotoxischen Substanzen werden zur Therapieoptimierung routinemäßig Serumspiegelbestimmungen durchgeführt. Eine intravenöse Gabe, etwa im Op. oder auf der Intensivstation macht die Wirkung vorhersagbarer, eliminiert jedoch trotzdem bei weitem nicht alle Variabilität, vor allem nicht bei schwer kranken Patienten. ABC (ATP binding cassette)-Transporter, die Substrate gegen ein Konzentrationsgefälle pumpen, können eine Ursache für individuell unterschiedliche Gewebespiegel bestimmter Arzneimittel sein. Primäres Ziel der vorliegenden Arbeit war die Untersuchung des Vorkommens von Arzneimitteltransport im menschlichen Herzen als einer vorstellbaren Ursache einer variablen Wirkung von Arzneistoffen bei konstantem Serumspiegel. Einhergehend mit der Identifikation einzelner Transporter sollten daraufhin die Variabilität sowie regulatorische Einflussgrößen identifiziert werden, was sowohl krankheitsbedingte als auch genetische Ursachen einschließt. Da ABC-Transporter auch physiologische Substrate und somit Einfluss auf deren Wirkung haben sollte darüber hinaus geklärt werden, inwieweit eine kardiale Expression einzelner dieser Membranproteine nachgewiesen werden kann, um im Anschluss daran wiederum mit einem geeigneten Modell die Variabilität der Expression untersuchen zu können. Im Rahmen der kumulativ vorliegenden Arbeit wurden menschliche Herzgewebeproben auf Expression und Regulation von P-gp, MRP5, BCRP untersucht. Als Einflussgrößen für variable Expression wurden genetische sowie krankheitsabhängige Faktoren untersucht. Ausgehend von den Ergebnissen dieser Studien wurde im Anschluss ein Tierexperiment geplant, bei dem der Einfluss zweier Sepsismodelle auf die kardiale Transporterexpression im Mittelpunkt des Interesses stand. In Anbetracht der Vielzahl der bekannten ABC-Transporter ergeben sich entsprechende Mengen möglicher Angriffspunkte für eine individualisierte Arzneimitteltherapie, die eine Berücksichtigung von Genotyp und Krankheitszustand eines Patienten für eine möglichst ideale Dosierung zum Ziel hat. Im Rahmen der Abschätzung kardiotoxischer Nebenwirkungen in der Chemotherapie maligner Tumoren und bei der Herzinsuffizienz zeichnen sich Lösungen für die Praxis ab, bei denen ABC-Transportproteine eine Rolle spielen werden. Die Untersuchung möglicher Drug-Drug Interaktionen am Herzen, die für verschiedene Medikamente im Tierversuch bereits erfolgreich demonstriert werden konnten, wird in Zukunft an Bedeutung gewinnen, auch ohne auf spezielle individuelle Besonderheiten eingehen zu müssen. Zudem stellen Befunde zur Variabilität von Transportern körpereigener Substrate und deren Regulation im Rahmen pathologischer Ereignisse unter Umständen völlig neue therapeutische Angriffspunkte zur Verfügung. Im Hinblick auf die kardiale MRP5-Expression bleiben dafür jedoch entscheidende Fragen offen. Zwar ist die Fähigkeit von MRP5 zum Transport von cGMP unstrittig und in unserer Studie an isolierten Membranen aus menschlichen Vorhöfen auch nachgewiesen worden. Falls man MRP5 jedoch einen relevanten Beitrag zur Regulation des intrazellulären MRP5-Spiegels zugestehen möchte, müsste zuerst geklärt werden, wie sich die transportierte Menge cGMP zur in der gleichen Zeit abgebauten und synthetisierten Menge cGMP verhält. In jedem Falle können solche Untersuchungen allenfalls einen umschriebenen Beitrag zur Aufklärung der komplexen Vorgänge des Krankheitsbildes der Sepsis liefern, dessen Bedeutung im klinischen Alltag eher zunimmt. Schätzungen gehen von einem Anteil von 10% der akuten septischen Kardiomyopathie an allen Sepsistodesfällen aus. Aufgrund der immer unübersichtlicher werdenden Menge neuer Arzneimittel und therapeutisch eingesetzter Substanzen erscheint die Untersuchung auf deren jeweiliges Potenzial als Substrat für kardiale ABC-Transportproteine zwingend. Die in der vorliegenden Arbeit zusammengefassten Studien sollten Anlass dazu geben, dabei nicht nur auf oral aufgenommene, sondern auch intravenös verabreichte kardial angreifende Substanzen zu achten, deren therapeutische Breite eng bzw. deren kardiale Toxizität hoch ist. Vieles spricht dafür, dass die besprochene Problematik auch aus anästhesiologischer Sicht nicht auf interindividuelle Dosierungsunterschiede von Betablockern und Herzglykosiden als P-gp-Substraten sowie die septische Kardiomyopathie beschränkt bleiben wird.
Die Störungen des Sauerstofftransports und die daraus resultierenden Oxygenierungsstörungen der Gewebe mit Entwicklung von Organdysfunktionen bis hin zum Organversagen sind in der Sepsis die Hauptursachen für die hohe Mortalität. Zum Therapieziel gehört daher die Stabilisierung der Hämodynamik und das Aufrechterhalten bzw. Wiederherstellen eines suffizienten Sauerstofftransports. In diesem Behandlungsregime nimmt die Bluttransfusion einen festen Platz ein. Ihre Effektivität wird jedoch möglicherweise stark von der Qualität der Erythrozyten beeinflusst. Die Ursache liegt in der Abnahme der Funktionsfähigkeit der Erythrozyten im Laufe der Lagerung der Blutkonserven. Ziel der vorliegenden Pilotstudie war es daher, den Effekt der Lagerungsdauer von Erythrozytenkonzentraten anhand der Messung systemischer Sauerstofftransport-parameter als auch regionaler Parameter der Gewebeoxygenierung zu beurteilen. Zu diesem Zweck wurden 13 Patienten doppelblind in zwei Behandlungsgruppen randomisiert. Den Patienten der Gruppe 1 wurden lang gelagerte Erythrozyten-konzentraten (> 28 – 35 Tage), den Patienten der Gruppe 2 kurz gelagerte Erythrozyten-konzentrate (< 5 Tage) ab einem Hämoglobinwert von 7,0 mmol/l (11,3 g/dl) transfundiert. Vor Beginn der Transfusion, unmittelbar nach deren Beendigung und bis 7 Stunden danach wurden zu festgelegten Messpunkten Hämoglobin und Hämatokrit, hämodynamische Parameter (HF, MAP, CI, ZVD, PCWP), systemische Sauerstofftransportparameter (DO2, VO2, SmvO2), die Laktatkonzentration und tonometrische Daten (pHi, CO2gap) bestimmt. Die Bluttransfusion erreichte eine Steigerung der Hämoglobinkonzentration, des Hämatokrits und der DO2 in beiden Behandlungsgruppen. Der Verlauf des VO2 konnte jedoch nicht beeinflusst werden. Dies scheint Indiz dafür, dass sich die Patienten trotz erhöhter Laktatwerte und eines hohen SOFAscores nicht in einer oxygen-supply-dependency befanden. Das Alter der transfundierten Erythrozyten-konzentrate kann möglicherweise einen Einfluß auf die Oxygenierung im Splanchnikusgebiet ausüben. Diese Hypothese konnte die vorliegende Pilotstudie aufgrund der stark streuenden Werte des kleinen Patientenkollektivs jedoch nicht bestätigen.
Im Rahmen einer Sepsis oder experimentellen Endotoxinämie zeigt sich eine Aktivierung des Gerinnungs-Fibrinolyse-Systems, des Kontakt- und Komplementsystems. Es kommt es zu einer erhöhten Leukozyten-Endothelinteraktion, einer endothelialen Dysfunktion und einem Capillary-leakage-Syndrom. Bei Sepsis-Patienten kann eine verminderte Konzentration des funktionellen C1-Esterase-Inhibitors festgestellt werden. Durch exogene Zufuhr konnte in klinischen und tierexperimentellen Untersuchungen eine Verminderung des capillary leakage und eine hämodynamische Stabilisierung erreicht werden. Ziel unserer Untersuchungen war die Bestimmung des Einflusses des C1-INH auf hämodynamische, biochemische und intravitalmikroskopische Parameter der Mikrozirkulation unter Endotoxinämie. Die Untersuchungen wurden an der Darmwand (Submukosa-Muskularis-Mukosa)und am Mesenterium durchgeführt. Die Hämodynamik blieb durch den C1-INH im Wesentlichen unbeeinflusst. Es zeigte sich eine Reduktion der funktionellen Kapillardichte der Mukosa des Darmes durch die Endotoxinämie. Die funktionelle Kapillardichte war in der Tunica muscularis circularis im Sinne eines „mismatch“ erhöht. Somit zeigte sich eine typische septische Mikrozirkulationsstörung. Die Gabe von C1-INH konnte die Mukosadurchblutung ohne Einfluss auf dieses „mismatch“ signifikant erhöhen. Die Endotoxinämie führte zu einer vermehrten Leukozytenadhärenz. C1-INH konnte diese Endotoxinwirkung signifikant vermindern. Nach unseren Erkenntnissen ist dies der erste intravitalmikroskopische Nachweis einer verminderten Leukoyzten-Endothel-Interaktion durch C1-INH in postkapillären Venolen der Darmwand. Die zur Quantifizierung des Capillary-leakage-Syndroms gemessene Plasmaextravasation konnte durch C1-INH ebenfalls reduziert werden. Als biochemischen Parameter einer proinflammatorischen Immunantwort zeigte sich ein erhöhter TNF-alpha-Spiegel in beiden Verumgruppen. Im Gegensatz dazu ergab sich durch die Applikation von C1-INH ein Anstieg der Konzentration des antiinflammatorischen Interleukin-10. Zusammenschauend könnten diese C1-INH-Wirkungen, insbesondere eines verminderten capillary leakage, entweder auf die verminderte Leukozytenadhärenz oder die beobachtete Immunmodulation zurückzuführen sein. Nach Analyse der Literatur scheint der von uns gefundene erhöhte Interleukin-10-Spiegel in der Frühphase der Sepsis einen positiven Einfluss aufzuweisen. Weitere tierexperimentelle Arbeiten sollten Adhäsionsmoleküle sowie Parameter des Kontakt- und Komplementsystems erfassen.
Die Tracheotomie zählt zu den häufigsten operativen Eingriffen auf der Intensivstation und hat sich in den vergangenen Jahrzehnten als Verfahren der Wahl im langfristigen Atemwegsmanagement beatmeter Intensivpatienten entwickelt. Die Frage, ob für den längerfristig beatmeten Patienten eine Intubation oder eine Tracheotomie das bessere Verfahren darstellt, wird seit langem kontrovers diskutiert. Die Datenlage für eine evidenzbasierte Entscheidung ist nach wie vor unzureichend. Neben der Vermeidung von Kehlkopfverletzungen existieren für die Tracheotomie weitere Vorteile, für die allerdings keine oder nur wenig Beweise vorliegen (erhöhter Patientenkomfort, geringere Rate ventilatorassoziierter Pneumonien, verkürzte Beatmungsdauer, erleichtertes Weaning). Die Risiken und Komplikationen der Tracheotomie bestehen in Blutungen, Infektionen, Verletzungen benachbarter Strukturen und Langzeitfolgen an den Atemwegen. Bei einer genauen Überprüfung der Indikationsstellung, Einhaltung der geltenden Kontraindikationen und strikter endoskopischer Überwachung des gesamten Tracheotomievorgangs bietet die perkutane Dilatationstracheotomie gegenüber der konventionellen chirurgischen Tracheotomie Vorteile für den langzeitbeatmeten Patienten. Ihr genereller Vorteil liegt neben dem geringeren Infektionsrisiko darin, dass sie rasch, ohne größeren technischen Aufwand und bettseitig auf der Intensivstation durchgeführt werden können. Wir haben in einer prospektiv, randomisierten klinischen Studie an je 50 Patienten, die eine längerfristige maschinelle Beatmung benötigten, die Sicherheit des Blue Rhino® Verfahrens nach Ciaglia und die PercuTwist- Methode, miteinander verglichen und bewertet. Das Ziel unserer Studie war die Erfassung der Inzidenz und Art von Frühkomplikationen bei der Durchführung der PercuTwist- Methode versus Blue Rhino®- Technik nach Ciaglia. Zusätzlich sollten methodenbedingte Beeinträchtigungen von Herzkreislauf- und Atemfunktion aufgezeichnet werden. Hinsichtlich des Patientenalters, Ernsthaftigkeit der zugrunde liegenden Erkrankung, Body Mass Index, präoperativer Oxygenierung und Blutgerinnung bestanden keine Unterschiede zwischen beiden Gruppen. Alle perkutanen Dilatationstracheotomien konnten erfolgreich bettseitig auf der Intensivstation durchgeführt werden. Die mittlere Operationsdauer (Hautpunktion - Kanüleneinsetzung) lag in beiden Gruppen bei 6 min (7,4 ± 4,3 min PT vs. 6,7 ± 3,2 min CBR). Von den 100 in der Studie beobachteten Patienten konnten 13 (26%) aus der PT - und 16 (32%) aus der CBR- Gruppe während ihres Aufenthalts auf der Intensivstation problemlos dekanüliert werden. 24 Patienten (48%) der PT- und 21 (42%) der CBR- Gruppe wurden mit noch liegender Trachealkanüle auf andere Intensivstationen verlegt. Die Mortalitätsrate auf der Intensivstation lag in beiden Gruppen bei jeweils 26% (13 Patienten). Die aufgetretenden intraoperativen Blutungen konnten in beiden Gruppen als gering klassifiziert werden. Die Schraubendilatation wurde als kraftaufwendiger empfunden als die Bougierung mit dem Blue Rhino- Dilatator (16 Patienten PT vs. 9 CBR). Das mit der PercuTwist- Methode geschaffene Tracheostoma wirkte dafür größer und stabiler. Bei der CBR- Methode wurden 3 Fälle mit einer sehr schwierigen Kanülenplatzierung beschrieben vs. 1 Fall mit der PT- Technik. Bei einem Patienten in der PT- Gruppe kam es zu einer prätrachealen Kanüleneinsetzung. Nach sofortiger Trachealkanülenentfernung und Neuplatzierung des Führungsdrahtes konnte die Tracheotomie ohne weitere Probleme beendet werden. Ein Patient, tracheotomiert mit der Blue Rhino®- Technik nach Ciaglia, verstarb nach einer akzidentiellen Dekanülierung. Eine starke Blutung aus dem Stoma durch die Entfernung der Kanüle hatte eine Verzögerung der Reintubation verursacht. Weitere Komplikationen, wie Luftemphysem, Pneumothorax, Aspiration, Trachealhinterwandverletzungen und Infektionen des Tracheostomas, sind bei keinem der Studienpatienten aufgetreten. Beide perkutane Dilatationstracheotomiemethoden (Blue Rhino® nach Ciaglia und PercuTwist), die wir in unserer Studie hinsichtlich perioperativer Komplikationen untersucht haben, konnten eine sichere und einfache Handhabung am Patientenbett unter Beweis stellen. Wir konnten die hohe Komplikationsrate, wie sie von Byhahn und Kollegen (40) in der ersten Untersuchung, die die Blue Rhino®- Methode nach Ciaglia mit der PercuTwist- Technik verglichen hat, beschrieben wurde, in unserer Studie nicht bestätigen. Sicher spielt auch bei erfahrenen Intensivmedizinern zu Beginn der Anwendung neuer Techniken die Lernkurve eine Rolle. Wir halten die PercuTwist- Technik für eine Methode, die auch für weniger erfahrene Mediziner mit einer geringeren Tracheotomiefrequenz, beispielsweise auf kleinen Intensivstationen, gut geeignet ist, natürlich unter Berücksichtigung der methodenspezifischen Merkmale und unter konstanter endoskopischer Kontrolle.
Die rasante Entwicklung und Verbreitung der perkutanen dilatativen Verfahren in den letzten 20 Jahren, ließ eine intensive Betrachtung ihrer historischen Wurzeln sinnvoll erscheinen.Diese reichen fast 400 Jahre zurück. Ihre Ursprünge liegen bei Sanctorius, der 1627 ein perkutanes Tracheotomieverfahren veröffentlichte. Seitdem wurden immer wieder Tracheotome entwickelt, um die Operation zu vereinfachen. Dennoch spielte die Verwendung dieser Instrumente stets eine untergeordnete Rolle und erreichte nie die Bedeutung der chirurgischen Vorgehensweise, die sich allerdings auch erst Mitte des 19. Jahrhunderts wirklich etablieren konnte. Bis dahin blieb die Operation an sich umstritten. Durch die allgemeine Anerkennung der Tracheotomie zur Behandlung der Diphtherie, entwickelte sie sich von einem nur vereinzelt ausgeführten Eingriff zu einer Routineoperation. Die chirurgische Vorgehensweise wurde zur damaligen Zeit insbesondere in Frankreich durch Mediziner wie Bretonneau und Trousseau intensiv weiterentwickelt. Gegen Ende des 19. Jahrhunderts wurde deutlich, dass sich diese weitgehend gegen die Verwendung von Tracheotomen durchsetzen konnte. Zwar gibt es gerade zu dieser Zeit, getragen durch die rasante Verbreitung der Tracheotomie durch die Diphtherieepidemien, zahlreiche Publikationen von neuen Instrumenten, die die perkutane Eröffnung vereinfachen sollen, die gängige Lehrmeinung steht ihrer Verwendung allerdings kritisch gegenüber, so dass diese nicht zu einer verbreiteten Anwendung gelangen. Zu Beginn des 20. Jh. wird die chirurgische Eröffnung der Atemwege insbesondere durch Chevalier Jackson (1865-1958) auf einen Stand gebracht, der prinzipiell auch heute noch Gültigkeit besitzt. Erst die Etablierung der Intensivmedizin in der zweiten Hälfte des 20. Jh. und der daraus sich ergebenden Notwendigkeit der Sicherstellung der Beatmung ateminsuffizienter Patienten, hat dazu geführt, dass neue Verfahren entwickelt wurden, die auf diese Indikation zugeschnitten sind. Durch diesen Wandel der Indikation ist die rasche Entwicklung der perkutanen dilatativen Verfahren zu erklären. Gegen Ende des 20. Jh. werden diese als wirkliche Alternative zur chirurgischen Vorgehensweise wiederentdeckt und zeitgemäße, moderne Methoden entwickelt. Diese neuen Verfahren erfuhren in den letzten 20 Jahren eine derart rasche Verbreitung, dass sie mittlerweile auf vielen Intensivstationen weltweit Standardverfahren für die elektive Tracheotomie langzeitbeatmeter Patienten darstellen. Diese Entwicklung begann mit der Veröffentlichung von Ciaglia 1985. Es hatte zwar auch zuvor schon Beschreibungen moderner perkutaner dilatativer Verfahren, durch Shelden (1953) und Toye und Weinstein (1969) gegeben, diese gelangten jedoch im Gegensatz zurVorgehensweise nach Ciaglia zu keiner größeren Verbreitung. Seit 1985 nimmt der Anteil der perkutan durchgeführten Tracheotomien stetig zu. Neben der Vorgehensweise von Ciaglia, finden auch die von Griggs (1990), Fantoni (1993), die Modifikation von Ciaglia durch Byhahn et al. (2000) und von Frova und Quintel (2002) zunehmende Verbreitung. Durch den Einsatz der Bronchoskopie haben diese Methoden ein hohes Maß an Sicherheit erhalten, so dass moderne Tracheotomieverfahren entstanden sind, die sich für die elektive Tracheotomie langzeitbeatmeter Patienten auf der Intensivstation, der häufigsten Indikation für die Durchführung einer Tracheotomie, etablieren konnten. Durch die beschriebene Entwicklung haben die perkutanen dilatativen Tracheotomieverfahren in den letzten Jahren beachtlich an Bedeutung gewonnen. Dies hat dazu geführt, dass eine intensive Diskussion entstanden ist, über die Vor- und Nachteile dieser Vorgehensweise gegenüber der operativen Methode, deren Ausübung durch die neuen Verfahren eingeschränkt wird. Obwohl es wohl nur wenige Operationen gibt, über die eine solch umfangreiche Literatur existiert, wie über die Tracheotomie, gab es bisher keine intensive Beschäftigung mit der Geschichte der perkutanen dilatativen Verfahren. Selbstverständlich ist diese Geschichte heute nicht zu Ende. Auch wenn sich die neuen Verfahren weitgehend etablieren konnten, so ist ihre Anwendung noch immer sehr umstritten. Langzeitergebnisse, die eine wirkliche Beurteilung zulassen würden, liegen noch nicht vor. Momentan ist eine gewisse Vielfalt zu beobachten. Die fünf derzeitig verfügbaren perkutanen dilatativen Verfahren stehen prinzipiell gleichberechtigt nebeneinander, ebenso hat auch die chirurgische Vorgehensweise in der Intensivmedizin weiterhin ihre Berechtigung. Hier zeigt sich eine neue Offenheit in der Medizin, die sicherlich zu begrüssen ist, da mit Sicherheit nicht für jeden Anwender und jeden Patienten die selbe Vorgehensweise die Beste ist.