Für die Dosis-Wirkungsstudie wurde die Genehmigung der Ethik-Kommission des Universitätsklinikums der Charité, Campus Rudolf-Virchow, eingeholt; Patientenangehörige wurden über den Sinn und die Durchführung der Studie informiert.

Nach der Übernahme der Patienten auf die anästhesiologische Intensivstation wurden folgende Ein- und Ausschlusskriterien überprüft:

Einschlusskriterien:

• typische Befunde des ARDS nach Ashbough et al.

• schwerer Oxygenierungsdefekt > 48 Stunden

• durch maschinelle Beatmung mit einer FiO2 > 0,6 und PEEP >10 cm H2O kann der PaO2 nicht über 80 mmHg angehoben werden

• keine vorherige NO-Therapie

Ausschlusskriterien:

• Nicht-Einverständnis der Angehörigen an der Studienteilnahme

• Lebensalter <18 Jahre

• extrem schlechte Prognose des Grundleidens

• Immunsuppression

• schwere chronisch pulmonale Erkrankung

• Patienten mit instabilen Kreislaufverhältnissen trotz Katecholamingabe

• kardiogenes Lungenödem; pulmonalerterieller Verschlussdruck (PCWP, engl.: pulmonary capillary wedge presssure) > 18 mmHg

• Patienten mit anderer Studien-Medikation oder Studien-Protokollen

• schwangere Patientinnen

In diese Studie wurden insgesamt 26 Patienten eingeschlossen, die alle typische Befunde des schweren ARDS nach Ashbough et al. zeigten.

Für alle Patienten wurde der Score nach Murray et al. berechnet, welcher einen guten Indikator für die Schwere des vorliegenden ARDS darstellt (46). In den Score gehen die Anzahl der im Röntgenbild verdichteten Quadranten, das Ausmaß der Hypoxämie, die Höhe des zur Beatmung eingestellten PEEP sowie der Grad der respiratorischen Compliance ein. Die Summe der Punkte für jede Kategorie des Scores dividiert durch die Anzahl der gewerteten Komponenten ergibt den Score nach Murray (Tab. 2). Werte kleiner 2,5 sind als leichte bis mittelgradige Schädigung, Werte größer 2,5 als schwere Schädigung der Lunge (ARDS) definiert.

Wert

Thoraxröntgenbild

0

1

2

3

4

Hypoxämie

PaO2/FiO2 [mmHg]

> 300

225 – 299

175 – 224

100 – 174

< 100

0

1

2

3

4

PEEP (bei beatmeten Patienten)

cmH2O

≤ 5

6 – 8

9 – 11

12 – 14

≥ 15

0

1

2

3

4

Respiratorische Compliance

ml/cmH2O

≥ 80

60- 79

40 – 59

20 – 39

≤ 19

0

1

2

3

4

Tabelle 2: ARDS-Score nach Murray

Die 26 in die Studie eingeschlossenen Patienten zeigten Score-Werte zwischen 2,75 und 3,75 (3,27 ± 0,06). Somit erfüllten alle Patienten bei Studieneinschluss die Kriterien für das Krankheitsbild des schweren ARDS.

Kein Patient wurde zum Zeitpunkt des Einschlusses mit extrakorporaler Membranoxygenation (ECMO) behandelt.

Alle Patienten wurden mit einem Swan-Ganz-Katheter (Modell 93 A-431-7 5F, Baxter Healthcare Cooperation, Irvine, CA, USA) sowie einem arteriellen Katheter (Baxter 96B-020-5F-G) versorgt. Über diese wurden der arterielle Mitteldruck (MAP), der zentrale Venendruck (CVP, engl.: central venous pressure), der pulmonalarterielle Druck (PAP) sowie der pulmonalkapilläre Verschlussdruck (PCWP, engl.: pulmonary capillary wedge pressure) gemessen. Die dafür verwendeten Druckaufnehmer stammten von der Firma Abbott Laboratories, Chicago, USA. Der Referenzpunkt des Nullwerts befand sich in Rückenlage in der mittleren Axillarlinie.

Über ein Monitorsystem (Modell 66S der Firma Hewlett Packard, Böblingen, Deutschland) wurden die Daten dargestellt. Die Herzfrequenz wurde elektrokardiographisch ermittelt.

Das Herzzeitvolumen (HZV) wurde mittels Thermodilutionsmethode bestimmt. Dazu wurden 3 aufeinanderfolgende Messungen (10 ml Kochsalzlösung, 1-5 °C, automatische Temperaturmessung der Injektatlösung) gemittelt. Arterielle und gemischtvenöse Blutgasproben für jeden Messpunkt wurden durch Oximetrie mit Standardelektroden bestimmt (Blutgasanalysator ABL 300, Radiometer, Kopenhagen, Dänemark). Die Konzentration des Hämoglobins, des mit Sauerstoff gesättigen Hämoglobins und des Methämoglobins wurden durch Spektralphotometrie (OSM 3 Hemoximeter, Radiometer) gemessen. Auch die aus den inspiratorischen und exspiratorischen Beatmungsschenkeln entnommenen Gasproben wurden für jeden Messpunkt sofort untersucht. Für die Bestimmung der in- und exspiratorischen NO- und NO2-Konzentrationen wurde ein Chemolumineszenzanalysator (Modell CLD 700 AL, EcoPhysics, Dürnten, Schweiz) benutzt. Der arterielle, gemischt-venöse und kapilläre Sauerstoffgehalt sowie die intrapulmonale Shuntfraktion wurden nach Standardformeln berechnet.

Folgende Standardformeln wurden benutzt:

• arterieller Sauerstoffgehalt:
  CaO2 = (Hba * 1,39 * SaO2 %) + PaO2 * 0,0031[mmHg]
  

• gemischtvenöser Sauerstoffgehalt:
  CvO2 = (Hba * 1,39 * SvO2 %) + PvO2 * 0,0031[mmHg]
  

• pulmonalkapillärer Sauerstoffgehalt:
  CcO2 = (Hba * 1,39) * (1-MetHb-CoHb) + PalvO2 * 0,0031[mmHg]
  

• Alveolärer Sauerstoffpartialdruck:
  PalvO2 = PiO2 – PaCO2 * 1,25[mmHg]
  

• venöse Beimischung:
  QVa/Qt = CcO2 – CaO2 / CcO2 – CvO2[%]
  

Alle Patienten wurden mit einem Servo 300 NO-A Prototyp (Siemens, Lund, Schweden) beatmet. Das Gerät verfügte über ein eingebautes Zusatzmodul, welches die proportionale Beimischung von NO zum inspiratorischen Gasfluss regelt und eine genaue Steuerung der NO-Konzentration erlaubt. Die am Beatmungsgerät eingestellte FiO2 betrug stets 1,0.

Nach Überprüfung der Einschlusskriterien wurden die Patienten mit einer FiO2 von 1,0 beatmet. Während der Messungen wurden, so es der Zustand des Patienten zuließ, keine Änderungen der Beatmungsparameter und der zusätzlich durchgeführten medikamentösen Therapie durchgeführt. Für alle Patienten wurde derselbe Algorithmus zur NO-Applikation angewandt. Nach Registrierung der Ausgangswerte ohne NO-Beimischung wurde den Patienten nacheinander NO in ansteigenden Konzentrationen von 0,01 ppm, 0,1 ppm, 1 ppm, 10 ppm und 100 ppm verabreicht. Jeder Zyklus der Applikation von NO wurde für 15-20 Minuten durchgeführt. Am Ende jedes Zyklus wurden inspiratorische und exspiratorische Atemgasproben sowie arterielle und gemischtvenöse Blutproben entnommen. Zwischen den Messungen mit NO wurden die Patienten für 25-30 Minuten ohne NO weiterbeatmet und dann Atemgas- und Blutproben entnommen, wenn davon auszugehen war, dass sich der Patient in einem Steady-State befand. Insgesamt wurden alle Beatmungsdaten und alle Daten des Gasaustausches und der Hämodynamik für 11 Messpunkte registriert (6 Nullmessungen, 5 Messungen unter NO). Später wurden zur Untersuchung der Einflussgrößen Alter, Body-Mass-Index (BMI) und auslösende Ursache des ARDS Untergruppen gebildet. So wurden für das Alter 3 Untergruppen (jünger als 30 Jahre, 31-50 und älter als 50 Jahre) und für den BMI 3 Untergruppen (untergewichtig = BMI<20, normalgewichtig = BMI 20 bis 25 und übergewichtig = BMI>25) gebildet. Bei den Ursachen für das ARDS wurde zwischen pulmonaler und extrapulmonaler Genese und dann nochmals genauer zwischen 4 Untergruppen (Polytrauma, Sepsis, Pneumonie, aus anderer Ursache) unterschieden.

Falls nicht anders aufgeführt, werden alle Werte als Mittelwert ± Standardfehler (SEM) ausgewiesen. Die Wirkung des NO wird als Delta (Δ) des entsprechenden Messwertes bezeichnet, der sich aus der Differenz des Messwertes und dem Mittel der vorhergehenden und der nachfolgenden Nullmessung errechnet. Dieses Verfahren wurde gewählt, um eventuell auftretende Schwankungen bei den Nullmessungen auszugleichen.

Alle Werte wurden dem Test auf Normalverteilung nach Kolmogorov-Smirnov unterzogen.

Zur Untersuchung des Einflusses der einzelnen Dosierungen von NO auf die Messparameter wurde die univariate Varianzanalyse für Messwiederholungen nach dem allgemein linearen Modell angewandt. Auch konnte mit diesem Test der Effekt der Einflussgrößen berechnet werden. Zeigten sich signifikante Unterschiede der Messwerte im Verlauf der Applikation von NO, so wurde der Post-Hoc-Test nach Scheffé benutzt, um Unterschiede der Messwerte in den einzelnen Untergruppen bei verschiedenen NO-Dosierungen herauszufinden. Zur Absicherung der statistischen Ergebnisse wurden die einzelnen NO-Dosierungen bei Normalverteilung noch mit dem T-Test nach Student, bei Nicht-Normalverteilung mit dem Rangsummentest nach Wilcoxon gegeneinander getestet.

Zusammenhänge zwischen verschiedenen Größen wurden mit dem Chi-Quadrat-Test untersucht. Als Assoziationsmaß für nominalskalierte Variablen wurde der Korrelationskoeffizient nach Spearman, für intervallskalierte Variablen der Produkt-Moment-Korrelationskoeffizient nach Pearson verwendet.

Alle Werte des Signifikanzniveaus werden einheitlich für p<0,05 als signifikant (*) und für p<0,01 als hochsignifikant (**) bezeichnet und gekennzeichnet.

Zur Durchführung der statistischen Auswertung wurde das Programm SPSS (statistical package for the social sciences) für Windows in den Versionen 8.0 und 11.0 verwendet.