Richter, Jost Wigand : Auswirkungen der Ultrafiltration auf die Lungenfunktion bei Kindern nach Korrektur eines angeborenen Herzfehlers

8

Kapitel 1. Einleitung und Fragestellung

Die am offenen Herzen erfolgenden Korrekturoperationen angeborener Herzfehler bei Kindern machen zur Überbrückung der kardialen Funktion den Einsatz der Herz-Lungen-Maschine erforderlich [ 1 ].

Der kardiopulmonale Bypass, meist unter zusätzlicher Anwendung einer kristalloiden Hämodilution sowie die Durchführung in Hypothermie, ist mit einer klinisch bedeutsamen Endothelreaktion der Kapillaren (“capillary leak“) verbunden [ 2 ]. Diese Schädigung des Endothels, die in vielerlei Hinsicht den bei Entzündungen beobachteten Reaktionen gleicht, läßt sich auf die Aktivierung von Entzündungskaskaden zurückführen [3]. Dabei wird vor allem der Fremdflächenkontakt des Blutes mit den einzelnen Systemen der Herz-Lungen-Maschine als Initiator diskutiert [ 3 ]. Hierbei erfolgt eine Stimulierung des Komplement- [ 4 ], des Kallekrein-Kinin- [ 5 , 6 ] und des Eicosanoid- [ 7 ] Systems. Die Interaktion dieser Mechanismen mit den zirkulierenden Blutzellen führt entweder über eine Schädigung dieser Zellen oder über eine Aktivierung sekundärer Systeme zu der auftretenden Endothelschädigung [ 8 ]. Hierbei wird die bestehende Endothelkontinuität gestört, und es kommt zu einem Flüssigkeitsübertritt aus den Gefäßen in das Interstitium. Diese Flüssigkeitsextravasation, verstärkt durch die infolge der Hämodilution bedingte Hyperhydrierung, resultiert in einem vermehrten Wassergehalt des Gewebes, der sich im Anstieg des Gesamtkörperwassers nach kardiopulmonalem Bypass zeigt [ 9 ].

Klinisch äußern sich diese Veränderungen in schweren systemischen Ödemen, welche zu ernsten Organdysfunktionen führen und so die postoperative Morbidität mitbestimmen können [ 10 ]. Am Herzen resultiert eine verminderte ventrikuläre Funktion mit fallendem systemischen Druck und konsekutiv vermindertem Herzzeitvolumen bei einer insgesamt instabilen Kreislaufsituation und hohem Bedarf an Inotropika [ 11 ]. Pulmonal kommt es zu einem verschlechterten Gasaustausch bis hin zur Entwicklung einer respiratorischen Insuffizienz (“ARDS“-ähnlich) [ 12 ]. Weiterhin zählt auch das akute Nierenversagen zu den nicht seltenen Komplikationen einer Operation am offenen Herzen. Insbesondere korreliert die Zeitdauer des kardiopulmonalen Bypasses und des Herz-Kreislaufstillstandes mit der Ausprägung der akuten Niereninsuffizienz [ 13 , 14 , 15 ]. Am Gehirn resultieren globale, durch einen gesteigerten Sauerstoffbedarf bei einem verminderten


9

Sauerstoffangebot verursachte sowie fokale, durch Luftblasen oder andere Emboli aus dem Bypasskreislauf bzw. dem Herzen ausgelöste ischämische Läsionen [ 16 ].

Bisher gibt es mehrere Ansätze, die bypassassoziierte Extravasation zu minimieren. Zu diesen Methoden gehört unter anderem die Verwendung kleinerer Bypasskreisläufe [ 17 ]. Um die Folgen der Akkumulation extravaskulären Wassers zu reduzieren, werden unter anderem die Ödemausschwemmung mittels Diuretika-Therapie, die postoperative Peritonealdialyse [ 18 ], die postoperative kontinuierliche arteriovenöse bzw. venovenöse Ultrafiltration [ 19 ] und neuerdings die Therapie mit C1-Esterase-Inhibitoren [ 20 ] eingesetzt. Weiterhin wird seit den achtziger Jahren die Ultrafiltration auch während des pädiatrischen Bypassmanagements genutzt.

Bei der sogenannten konventionellen Ultrafiltration befindet sich der Filter innerhalb des Bypasskreislaufes, wobei das aus Prime-Flüssigkeit und Patientenblut gemischte Blutvolumen der Herz-Lungen-Maschine in der Aufwärmphase filtriert wird; zugleich wird die kardiopulmonale Funktion noch von der Herz-Lungen-Maschine unterstützt. So versucht man mittels der Filtration den infolge der Hämodilution niedrigen Hämatokritwert gegen Ende des Bypasszeitraumes anzuheben, um so die Sauerstoffversorgung des Gewebes zu verbessern [10]. Die Anwendung dieser Technik ist jedoch limitiert, da die filtrierbare Flüssigkeitsmenge durch das im venösen Reservoir vorhandene Volumen eingeschränkt ist. Aufgrund der begrenzten Möglichkeiten zur Flüssigkeitsentfernung und einer nur geringen Anhebung des Hämatokritwertes, insbesondere im pädiatrischen Bereich, wurde von Naik, Knight und Elliot 1991 die hinsichtlich Filterposition und Filtrationszeitpunkt modifizierte Form der Ultrafiltration in das Bypassmanagement eingeführt [ 21 ]. Hierbei befindet sich ein während des normalen kardiopulmonalen Bypasses ausgeklemmter Filter zwischen dem arteriellen und dem venösen Schenkel der Herz-Lungen-Maschine. Unmittelbar nachdem der Patient von der Herz-Lungen-Maschine entwöhnt worden ist, erfolgt dann unter Nutzung der noch in situ liegenden Bypass-Kanülen bzw. des Schlauchsystems eine 10 bis 15 Minuten währende arteriovenöse Ultrafiltration. Hierbei werden sowohl Wasser als auch niedrigmolekulare Substanzen über einen hydrostatischen Druckgradienten filtriert.

Mittels der modifizierten Ultrafiltration konnte eine signifikante Reduzierung der bypassassoziierten Wasserakkumulation nachgewiesen werden [ 22 ]. In bisherigen Untersuchungen wurde der Einfluß auf die Hämodynamik, die rheologischen Veränderungen


10

und die Entfernung von Entzündungsmediatoren untersucht. Hierbei ließen sich bei unverändertem zentralvenösen Blutdruck ein Anstieg des arteriellen Blutdruckes und eine Abnahme der Herzfrequenz nachweisen [22, 24, 23 ]; auch konnte ein Zunahme der myokardialen Kontraktilität bei abnehmender myokardialer Wanddicke beobachtet werden [10, 23, 86]. Andere Untersuchungen belegen einen Anstieg des Hämatokritwertes [ 24 ] einschließlich eines verminderten perioperativen Bedarfs an Blut sowie Kolloiden [22, 23, 88]. Gegenstand weiterer Studien war die Reduktion von erhöhten Plasma-Komplementkonzentrationen nach kardiopulmonalem Bypass durch die modifizierte Ultrafiltration [ 25 , 82].

Klinisch ist die pulmonale Dysfunktion eine der häufigsten Manifestationen der bypassassoziierten Entzündungsreaktion [ 26 ]. Wie sich der durch die modifizierte Ultrafiltration verursachte Flüssigkeitsentzug und die Entfernung von Entzündungsmediatoren auf die Lungenmechanik und -funktion auswirken, konnte hinsichtlich des Gasaustausches in früheren Untersuchungen in einer verbesserten Oxygenierung nachgewiesen werden [24]. In einer anderen Studie wurde bei Kindern bis zu einem Jahr direkt vor Operationsbeginn, unmittelbar vor und nach der modifizierten Ultrafiltration, sofort sowie 24 Stunden nach Aufnahme der Patienten auf die postoperative Intensivstation die statische sowie dynamische Compliance der Lunge während einer manuellen Ventilationsphase bestimmt [90]. Hierbei zeigten sich, abgesehen von einem signifikanten Compliance-Anstieg während der modifizierten Ultrafiltration, keine signifikanten Unterschiede zur Kontrollgruppe; die Messungen erfolgten sowohl am geöffneten als auch am geschlossenen Thorax.

Ziel vorliegender Studie ist die Darstellung des Effektes des kardiopulmonalen Bypasses sowie der Auswirkungen der modifizierten Ultrafiltration insbesondere auf die Lunge bei geöffnetem Thorax im peri- und frühpostoperativen Verlauf. Das erfolgt sowohl durch die Nutzung eines standardisierten Meßverfahrens für die dynamischen Parameter der Lungenmechanik (dynamische Compliance und Resistance) als auch durch die Aufzeichnung der Veränderungen der Lungenfunktion (alveoloarterielle Sauerstoffdifferenz). Es galt der Hypothese nachzugehen, daß im Rahmen der modifizierten Ultrafiltration durch eine Reduktion des extravasalen Flüssigkeitsgehaltes des Lungengewebes (und durch eine angenommene Entfernung von Entzündungsmediatoren) eine Verbesserung der Lungenmechanik und der Lungenfunktion bewirkt und gemessen werden kann.


© Die inhaltliche Zusammenstellung und Aufmachung dieser Publikation sowie die elektronische Verarbeitung sind urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung, die nicht ausdrücklich vom Urheberrechtsgesetz zugelassen ist, bedarf der vorherigen Zustimmung. Das gilt insbesondere für die Vervielfältigung, die Bearbeitung und Einspeicherung und Verarbeitung in elektronische Systeme.

DiML DTD Version 2.0
Zertifizierter Dokumentenserver
der Humboldt-Universität zu Berlin
HTML - Version erstellt am:
Mon Jan 28 13:11:32 2002