Eichhorn, Volker: Kombinierte partielle Flüssigkeitsbeatmung und Stickstoffmonoxidinhalation in der Therapie des akuten Lungenversagens (ARDS): Eine tierexperimentelle Untersuchung

Aus der Klinik für Anästhesiologie und operative Intensivmedizin
am Virchow-Klinikum, Medizinische Fakultät Charité
der Humboldt-Universität zu Berlin
Geschäftsführender Direktor: Prof. Dr. K. Falke


DISSERTATION
Kombinierte partielle Flüssigkeitsbeatmung und Stickstoffmonoxidinhalation in der Therapie des akuten Lungenversagens (ARDS):
Eine tierexperimentelle Untersuchung

Zur Erlangung des akademischen Grades
doctor medicinae (Dr. med.)

vorgelegt der Medizinischen Fakultät Charité
der Humboldt-Universität zu Berlin

von Herrn Volker Eichhorn ,
aus Berlin

Dekan: Prof. Dr. Dr. h.c. R. Felix

Gutachter:
Prof. Dr. med. Falke
Prof. Dr. med. Dorow
Prof. Dr. med. Rossaint

eingereicht: 24. Juni 1998

Datum der Promotion: 18. Juni 1999

Kurzzusammenfassung

Das auch gegenwärtig noch mit einer hohen Letalität behaftete Krankheitsbild des akuten Lungenversagens (ARDS) wird heutzutage mit einer Vielzahl von einzelnen oder kombinierten Therapieansätzen wie drucklimitierter Beatmung mit PEEP, permissiver Hyperkapnie, ECMO oder NO-Inhalation behandelt. Die partielle Flüssigkeitsbeatmung (PLV) mit PFC, ein tierexperimenteller und vereinzelt am Patienten erprobter Therapieansatz, wurde in dieser Studie in Kombination mit additiver NO-Inhalation zur Behandlung des ARDS evaluiert.

Bei 12 Schweinen wurde mittels saliner Lungenlavagen ein akutes Lungenversagen (ALI) induziert und eine PLV mit 30 ml PFC/kgKG initiiert. Im Anschluß wurden - jeweils zwischen zwei Kontrollphasen - 1 und 10 ppm NO dem Inspirationsgas zugemischt.

Bezüglich der Effekte auf das Gesamtkollektiv kam es unter PLV zu einem signifikanten Anstieg des arteriellen Sauerstoffpartialdruckes, des pulmonalarteriellen und des arteriellen Mitteldruckes, des arteriellen Sauerstoffgehaltes, des arteriellen Kohlendioxidgehaltes und der arteriellen Sauerstoffsättigung des Hämoglobins. Signifikant gesenkt wurden die venöse Beimischung und das Herzzeitvolumen.

Die additive NO-Therapie bewirkte bezogen auf das Gesamtkollektiv lediglich zwei signifikante Veränderungen; so wurde die venöse Beimischung unter 10 ppm NO signifikant gesenkt und der inspiratorische Spitzendruck stieg bei den letzten drei Meßzeitpunkten signifikant an. Alle übrigen untersuchten Parameter änderten sich innerhalb des Gesamtkollektives nicht signifikant.

Bei Betrachtung der einzelnen Tiere fiel auf, daß 7 Tiere mit einer deutlichen Verbesserung des Gasaustausches unter PLV reagierten (Responder) und 5 Tiere diese Optimierung nicht zeigten (Nonresponder). So stiegen bei den Tieren der Responder-Gruppe der arterielle Sauerstoffpartialdruck, Sauerstoffgehalt und die Sauerstoffsättigung des Hämoglobins sowie der pulmonalarterielle Mitteldruck signifikant an; die venöse Beimischung fiel signifikant ab. Bei den Nonrespondern stieg der pulmonalarterielle Mitteldruck signifikant und deutlich stärker als bei den Respondern an, der Gasaustausch blieb unverändert schlecht.

Bei den Tieren der Responder-Gruppe führten die NO-Gaben zu einer weiteren, abermals signifikanten Steigerung des arteriellen Sauerstoffpartialdruckes sowie zu einer signifikanten Senkung des pulmonalarteriellen Mitteldruckes unter 10 ppm NO. In der Nonresponder-Gruppe kam es unter den NO-Inhalationen zu keinen Veränderungen, die signifikant waren.

Alle weiteren Parameter zeigten in den beiden Untergruppen keine signifikanten Veränderungen.

Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß die partielle Flüssigkeitsbeatmung nicht bei allen Tieren mit lavageinduziertem Lungenversagen die arterielle Oxygenierung bessert. Eine additive NO-Inhalation verbessert jedoch bei den Tieren, die unter PLV einen Anstieg des PaO2 zeigen, den Gasaustausch und reduziert die pulmonale Hypertension. Somit ermöglicht die Kombination zweier experimenteller Therapieansätze - partielle Flüssigkeitsbeatmung und additive NO-Inhalation - ein neues, vielversprechendes therapeutisches Konzept. Allerdings erscheinen weitere Untersuchungen notwendig, um mehr über Wechselwirkungen mit anderen Organsystemen, chemische Reaktionen der beiden Substanzen sowie über Kurz- und Langzeitnebenwirkungen dieses kombinierten Therapieansatzes herauszufinden.

Schlagwörter:
Akutes Lungenversagen, Stickstoffmonoxidinhalation, Partielle Flüssigkeitsbeatmung

Abstract

Background: Partial liquid ventilation (PLV) can improve PaO2 and pulmonary arterial pressure (PAP) in acute lung injury (ALI). To determine whether NO can further augment this effect we combined PLV and NO in a saline lung lavage model of ALI.

Methods: ALI was induced in twelve pigs (25±5kg BW). After instillation of FC 3280®, 1 and 10 ppm NO were administered for 20 minutes each (on-phase), interrupted by 20 minutes without NO inhalation (off-phase). Changes due to NO were calculated as the difference between the on-phase values and the mean of the off-phase values.

Results: Following PLV PaO2 increased from 52.1±16.9 mmHg to 134.7±107.8 mmHg (Ple0.05). Subsequent inhalation of NO led to a significant improvement in PaO2 only in 7 animals who had responded to PLV with an increase in PaO2 ge25 mmHg (responder - 1 ppm NO: 181.4±110.5 mmHg vs. 217.5±123.8 mmHg, Ple0.05; 10 ppm NO: 160.4±115.4 mmHg vs. 209.5±110.9 mmHg, Ple0.05). Mean PAP increased from 24.8±5.1 mmHg to 32.0±7.4 mmHg (Ple0.05) following initiation of PLV and decreased during inhalation of both NO doses (1 ppm NO: 32.4±6.8 mmHg vs.30.6±6.0; 10 ppm NO: 34.3±6.8 mmHg vs. 30.0±6.8 mmHg) with a significant improvement only after inhalation of 10 ppm NO when analyzing the responder group separately.

Conclusions: PLV may not always improve PaO2 in ALI. Additional inhalation of NO can decrease PAP and further increase oxygenation in animals which demonstrated an improvement in PaO2 with PLV alone.

Keywords:
acute lung injury, nitric oxide, partial liquid ventilation


Seiten: [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45]

Inhaltsverzeichnis

TitelseiteKombinierte partielle Flüssigkeitsbeatmung und Stickstoffmonoxidinhalation in der Therapie des akuten Lungenversagens (ARDS): Eine tierexperimentelle Untersuchung
1 Einleitung
1.1.Pathomechanismus des akuten Lungenversagens (ARDS)
1.2.Therapieansätze
1.3.Studienziel
2 Methodik
2.1.Versuchstiere
2.2.Beatmung
2.3.Modell des akuten Lungenversagens
2.4.Technik der partiellen Flüssigkeitsbeatmung mit PFC
2.5.Technik der Applikation und Messung von NO
2.6.Meßmethoden
2.7.Versuchsprotokoll
2.8.Statistik
3 Ergebnisse
3.1.Gasaustausch
3.1.1.Arterieller Sauerstoffpartialdruck (PaO2)
3.1.2.Arterieller Kohlendioxidpartialdruck (PaCO2)
3.1.3.Arterielle Sauerstoffsättigung des Hämoglobins (HbaO2)
3.1.4.Arterieller Sauerstoffgehalt (CaO2)
3.1.5.Venöse Beimischung (QVA/QT)
3.2.Hämodynamik
3.2.1.Herzfrequenz
3.2.2.Mittlerer arterieller Blutdruck (MAP)
3.2.3.Pulmonalarterieller Mitteldruck (MPAP)
3.2.4.Pulmonalarterieller Verschlußdruck (PCWP)
3.2.5.Zentralvenöser Druck
3.2.6.Herzzeitvolumen (HZV)
3.3.Inspiratorischer Spitzendruck (PIP)
4 Diskussion
5 Zusammenfassung
Bibliographie Literatur
Danksagung
Lebenslauf
Selbständigkeitserklärung

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1: Ablauf der Versuche
Tabelle 2: Meßwerte der Blutgasanalyse von allen Tieren (n=12), von Respondern (n=7) und von Nonrespondern (n=5) während der kombinierten Gabe von inhalativem NO und PLV
Tabelle 3: Meßwerte der Hämodynamik und des inspiratorischen Spitzendruckes von allen Tieren (n=12), von Respondern (n=7) und von Nonrespondern (n=5) während der kombinierten Gabe von inhalativem NO und PLV

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Arterieller Sauerstoffpartialdruck (PaO2) aller 12 Tiere (Einzelverläufe mit Mittelwert) vor und nach Surfactantauswaschung sowie vor, nach und während der NO Gaben (1ppm, 10 ppm). § Signifikante Veränderung (ple0,05) des Mittelwertes gegenüber ALI.
Abbildung 2: Mittlerer arterieller Sauerstoffpartialdruck (PaO2) ±SD der Responder- und der Nonresponder-Gruppe vor und nach Surfactantauswaschung sowie vor, nach und während der NO Gaben (1ppm, 10 ppm). * Signifikante Unterschiede (ple0,05) zwischen den beiden Gruppen während eines Meßzeitpunktes.
Abbildung 3: Mittlerer arterieller Sauerstoffpartialdruck ±SD beider Gruppen hinsichtlich signifikanter Veränderungen (#) der NO-Inhalationsphasen gegenüber dem Mittelwert der Kontrollwerte vor und nach jeder NO-Gabe.
Abbildung 4: Arterielle Sauerstoffsättigung des Hämoglobins (HbaO2) ±SD beider Gruppen vor und nach Surfactantauswaschung sowie vor, nach und während der NO Gaben (1ppm, 10 ppm). * Signifikante Unterschiede (ple0,05) zwischen den beiden Gruppen während eines Meßzeitpunktes.
Abbildung 5: Mittlere venöse Beimischung (QVA/QT) aller 12 Tiere (Einzelverläufe mit Mittelwert) vor und nach Surfactantauswaschung sowie vor, nach und während der NO Gaben (1ppm, 10 ppm). § Signifikante Veränderung (ple0,05) des Mittelwertes gegenüber ALI.
Abbildung 6: Venöse Beimischung (QVA/QT) ±SD beider Gruppen vor und nach Surfactantauswaschung sowie vor, nach und während der NO Gaben (1ppm, 10 ppm). * Signifikante Unterschiede (ple0,05) zwischen den beiden Gruppen während eines Meßzeitpunktes.
Abbildung 7: Mittlere Herzfrequenz (Hf) ±SD und mittlerer arterieller Blutdruck (MAP) ±SD beider Gruppen vor und nach Surfactantauswaschung sowie vor, nach und während der NO Gaben (1ppm, 10 ppm). * Signifikante Unterschiede der Hf (ple0,05) zwischen den beiden Gruppen während eines Meßzeitpunktes.
Abbildung 8: Pulmonalarterieller Mitteldruck (MPAP) aller 12 Tiere (Einzelverläufe mit Mittelwert) vor und nach Surfactantauswaschung sowie vor, nach und während der NO Gaben (1ppm, 10 ppm). § Signifikante Veränderung (ple0,05) des Mittelwertes gegnüber ALI.
Abbildung 9: Pulmonalarterieller Mitteldruck ±SD beider Gruppen hinsichtlich signifikanter Veränderungen (#) der NO-Inhalationsphasen gegenüber dem Mittelwert der Kontrollwerte vor und nach jeder NO-Gabe.
Abbildung 10: Mittlerer inspiratorischer Spitzendruck (PIP) ±SD beider Gruppen vor und nach Surfactantauswaschung sowie vor, nach und während der NO Gaben (1ppm, 10 ppm). * Signifikante Unterschiede (ple0,05) zwischen den beiden Gruppen während eines Meßzeitpunktes.

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