Überlebensrate von perfluorocarbonbeatmeten Schweinen mit experimentellem ARDSHolger Köth2345Widmung171.11.1.11.1.281.1.31.291.2.11.2.21.2.31.2.4101.2.5111.3121.3.11.3.21.3.31314589#3221516171.3.418191.4202212.12.222650#4052.32.423287#21285#21153#19165#45243#21156#1924165#21159#19252.52.63263.127589#4773.228540#3513.329589#37330589#39631600#526432333435536Formelverzeichnis und Abkürzungen Tabelle 5: Hämodynamik der Kontroll und Behandlungsgruppe3839Tabelle 6: Gasaustausch der Kontroll- und Behandlungsgruppe Literaturverzeichnis40DanksagungLebenslaufErklärung an Eides StattdeInhaltsverzeichnisHilfeAus der Klinik für Anästhesiologie und operative Intensivmedizin

Virchow-Klinikum, Medizinische Fakultät Charité der

Humboldt-Universität zu BerlinDissertationÜberlebensrate von perfluorocarbonbeatmeten Schweinen mit experimentellem ARDSZur Erlangung des akademischen Grades
doctor medicinae
(Dr. med.)vorgelegt der Medizinischen Fakultät Charité
der Humboldt-Universität zu Berlinvon
Herrn Holger Köth
aus Schleiden

Dekan: Prof. Dr. M. Paul Prof. Dr. med. K. Falke Prof. Dr. med. J. Reinhardt Prof. Dr. med. J. Radke Prof. Dr. med. R. Rossaint eingereicht:23.07.2001Datum der Promotion:22.09.2004 Abstrakt Deutsch

In der vorliegenden Arbeit wird beschrieben, wie intrapulmonal stufenweise per Instillation gegebenes, hochgereinigtes Perfluorocarbon (FC 3280) die Hämodynamik, die Lungenfunktion und die Überlebenszeit bei ARDS im Tierexperiment beeinflusst. An zwölf anästhesierten Schweinen wurde eine prospektive, randomisierte und kontrollierte Studie durchgeführt. Bei den Tieren wurde durch wiederholte Lavagen mit warmem Kochsalz ein Surfactantmangel erzeugt. Anschließend wurden sechs Tiere mit partieller Flüssigkeitsbeatmung (PLV) durch zweimalige Applikation von 7,5 ml/kgKG FC 3280 behandelt (Behandlungsgruppe). In der Kontrollgruppe erhielten 6 Tiere keine weitere Therapie. Die Hämodynamik und der Gasaustausch wurden alle 30 Minuten nach Gabe des PFC kontrolliert. In der Behandlungsgruppe lag der PaO2 nach 7,5 ml/kgKG PFC bei 67 ± 33 mmHg und nach insgesamt 15 ml/kgKG bei 106 ± 74 mmHg. Drei der Tiere sprachen dabei gut auf die Therapie an. Bei ihnen konnten beachtliche Verbesserungen in der Sauerstoffversorgung gezeigt werden. So verbesserte sich der PaO2 von 62 mmHg auf 450 mmHg bei einem der Tiere, welches gut auf PLV ansprach. In der Kontrollgruppe blieb der Gasaustausch jedoch unverändert. Die hämodynamischen Parameter verhielten sich während der ersten 6 Stunden stabil in der Behandlungsgruppe während sich bei den Kontrolltieren die Verhältnisse zunehmend verschlechterten. In der Behandlungsgruppe lag das Mittel der Überlebenszeit bei 8,2 ± 4,5 Std. und bei 1,8 ± 1,4 Std. in der Kontrollgruppe (p < 0,05). Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die partielle Flüssigkeitsbeatmung mit Perfluorocarbon nicht bei allen Tieren im experimentellen Lungenversagen durch Lavage die arteriellen Oxygenierung bessert. Jedoch auch die Tiere die keinen Anstieg des PaO2 zeigten, lebten länger als die Kontrolltiere. Somit zeigt die verbesserte Überlebenszeit durch PLV einen positiven Effekt in der Behandlung des akuten Lungenversagens.

 ARDS Perfluorocarbone Flüssigkeitsbeatmung Überlebensrate Abstract English

This thesis discusses the effects of intrapulmonal application of a highly purified perfluorocarbon (FC3280) concerning haemodynamics, gas exchange and survival rates in an experimental animal model of ARDS. A randomised, controlled and prospective study was performed on twelve anesthetised pigs. Repetitive saline lunglavage resulted in surfactant depletion. Subsequently six pigs received partial liquid ventilation with two aliquots of 7,5 ml/kg FC3280 (treatment group), whereas 6 pigs received no further treatment (control group). Haemodynamic values and gas exchange were recorded in a 30 minutes interval. Within the treatment group the PaO2 after 7, 5 ml/kg PFC was 67 ± 33 mmHg and after 15 ml/kg 106 ± 74 mmHg. Three animals responded well to the treatment. The responding animals showed improvements of arterial oxygen contents. One pig showed a increase in PaO2 from 62 mmHg to 450 mmHg. Within the control group gas exchange remained unchanged. Haemodynaimc values in the treatment group remained stable over six hours but deteriorated in the control group. Survival rates were 8,2 ± 4,5 hours in the treatment group and 1,8 ± 1,4 hours in the control group. In conclusion our study showed that partial liquid ventilation improved oxygenation not in all animals treated with perfluorocarbons. While these animals showed no improved in oxygenation they survived longer than the controls. The significant improvement in survival time shows a positive effect in the treatment of ARDS.

 ARDS Perfluorocarbons liquid ventilation survival rate

Widmung

Meiner Frau Tessa, meinen Eltern und Großeltern gewidmet.

Inhaltsverzeichnis

  • 1  Einleitung

    • 1.1 Allgemeine Aspekte

      • 1.1.1 Definition des ARDS

      • 1.1.2 Epidemiologie des ARDS

      • 1.1.3 Pathophysiologie

    • 1.2  Therapie des ARDS

      • 1.2.1 Allgemeine Aspekte

      • 1.2.2 Lagerung

      • 1.2.3 Flüssigkeitsmanagement

      • 1.2.4  Medikamentöse Therapie

      • 1.2.5 Beatmungstherapie

    • 1.3  Erweiterte Therapie des ARDS

      • 1.3.1 Extrakorporale Membranoxygenierung

      • 1.3.2 Surfactant

      • 1.3.3 Flüssigkeitsbeatmung mit Perfluorocarbonen

      • 1.3.4 Wirkmechanismen der Flüssigkeitsbeatmung

    • 1.4  Fragestellungen

  • 2  Material und Methoden

    • 2.1 Versuchstierpräparation

    • 2.2 Beatmung und Induktion des Lungenversagens

    • 2.3 Experimentelles Protokoll

    • 2.4  Messmethoden und Monitoring

    • 2.5 Histologische Untersuchung

    • 2.6 Statistik

  • 3  Ergebnisse

    • 3.1 Gasaustausch und Hämodynamik

    • 3.2 Überlebensrate

    • 3.3 Histologie

  • 4  Diskussion

  • 5 Zusammenfassung

  • Formelverzeichnis und Abkürzungen

  • Tabelle 5: Hämodynamik der Kontroll und Behandlungsgruppe

  • Tabelle 6: Gasaustausch der Kontroll- und Behandlungsgruppe

  • Literaturverzeichnis

  • Danksagung

  • Lebenslauf

  • Erklärung an Eides Statt

Tabellen

  • Tabelle 1: Äthiologie des ARDS und die Mortalitätsraten der Untergruppen (Jardin,et al. 1999). * p < 0.05, ARDSp = ARDS pulmonaler Genese, ARDSexp= ARDS extrapulmonaler Genese.

  • Tabelle 2: Physikalische Eigenschaften einiger Perfluorocarbone im Vergleich zu Wasser (Shaffer, et al.1992).

  • Tabelle 3: Geschichte der Flüssigkeitsbeatmung.Aus Quintel, Flüssigkeitsbeatmung mit Perfluorocarbon (Quintel, et al.1996).

  • Tabelle 4: Aus Quintel, Flüssigkeitsbeatmung mit Perfluorocarbon (Quintel, et al. 1996).

Bilder

  • Abbildung 1: Löslichkeitsverhalten von Plasma, Blut und Perflubron. Aus Quintel,  Flüssigkeitsbeatmung mit Perfluorocarbon (Quintel, et al. 1996).

  • Abbildung 2: Der PaO2-Verlauf (FiO2 1,0) dieses Kontrolltieres wurde kontinuierlich mit Hilfe eines arteriellen PaO2-Katheters (Paratrend 7, Agilent Technologies, Palo Alto, USA) aufgezeichnet. Die deutlichen Einschnitte sind Folge der kurzfristigen Beatmungsunterbrechungen während der Lavage.

  • Abbildung 3: Darstellung der individuellen PaO2-Werte, beginnend mit den Ausgangswerten (base). Nach der Lungenschädigung (ALI) und der 2-maligen Applikation von 7,5 ml/kgKG FC 3280 wird die darauf folgende Beobachtungsphase aufgezeigt. Auf die Darstellung der beiden überlebenden Tiere wird verzichtet.

  • Abbildung 4: : Kaplan-Meier-Überlebenskurve der untersuchten Tiere.

  • Abbildung 5: Histologischer Schnitt der Lunge eines Kontrolltieres. Hematoxylin-Eosin-Färbung, Vergrößerung 100-fach. Es liegt ein Mischbild von normalen und atelektatischen Lungenarealen vor.

  • Abbildung 6: : Histologischer Schnitt der Lunge eines mit FC 3280 behandelten Tieres. Hematoxylin-Eosin-Färbung, Vergrößerung 400-fach. Man erkennt verdickte Alveolarsepten, hyaline Membranen und inflammatorische Zellen.

  • Abbildung 7: : Semiquantitative Erfassung der pathologischen Veränderungen der Lungenhistologie bei der Behandlungs- und der Kontrollgruppe. Die mittlere Punktzahl (± SD) sind dem Punktesystem entnommen. TIS = total injury score.