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2.  Welche Auswirkungen hat das Pneumoperitoneum auf das Herz-Kreislaufsystem?

2.1 Einleitung

Im Mittelpunkt der klinischen Beobachtungen standen die Veränderungen der Herzfrequenz [HF], des mittleren arteriellen Druckes [MAD] und des zentralvenösen Druckes [ZVD]. In vielen Studien wurden diese Parameter bei verschiedenen laparoskopischen Operationen prospektiv dokumentiert. Die Ergebnisse dieser Studien waren jedoch manchmal widersprüchlich, wodurch die Interpretation erschwert wurde. Die Ursache lag in der häufig mangelhaften Vergleichbarkeit der Studienbedingungen. Zum Teil wurden unterschiedliche Operationen durchgeführt, andere Parameter untersucht, verschiedene Gase zum Aufbau des Pneumoperitoneums verwendet oder ungleiche intraabdominelle Drücke [IAP] aufrechterhalten. Deshalb wurden von einigen Arbeitsgruppen verschiedene Tiermodelle an Schweinen und Hunden etabliert, die eine intensivierte und invasive Beobachtung der Herz-Kreislauffunktion unter standardisierten Bedingungen ermöglichen. Die Anforderungen an ein solches Tiermodell beinhalten eine möglichst große Übereinstimmung in den physiologischen Reaktionen zwischen dem menschlichen- und dem Versuchstierorganismus, eine einheitliche Narkoseführung und eine Berücksichtigung der spezifischen Bedingungen bei laparoskopischen Operationen. Zu den spezifischen Bedingungen, die im Vergleich zu konventionellen Operationen nur bei laparoskopischen Eingriffen mit einem Pneumoperitoneum vorliegen, gehören die Insufflation eines Gases in die Bauchhöhle, die Erhöhung des IAP und die Modifikation der Körperposition, die alle der besseren Exposition des Operationsgebietes dienen. Im Tiermodell lassen sich diese spezifischen Bedingungen variieren, um die Bedeutung der einzelnen Faktoren herauszuarbeiten. Erstmalig wurden die Variation und Kombination dieser Bedingungen in dem folgenden Tiermodell zusammengefasst.


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2.2  Problemstellung

Das ideale Insufflationsgas sollte physiologisch inert, frei verfügbar, nicht brennbar, transparent, gut in Blut löslich und vor allem preiswert sein. Leider erfüllt derzeit kein Gas diese Idealbedingungen. Obwohl in vielen experimentellen und einigen klinischen Studien verschiedene Gase zum Aufbau des IAP evaluiert wurden, wird gegenwärtig fast ausschließlich Kohlendioxid [CO ] als Insufflationsgas verwendet. Dabei hat das Pneumoperitoneum mit CO einen deutlichen negativen Einfluss auf hämodynamische und respiratorische Parameter. In dieser Studie sollte deshalb untersucht werden, ob die physiologisch inerten Edelgase Helium [He] oder Argon [Ar] als alternative Insufflationsgase mit guter Verträglichkeit in Frage kommen. Dazu wurde im Tiermodell der Einfluss von CO , He und Ar auf hämodynamische Parameter einschließlich der Leber- und Nierendurchblutung unter verschiedenen Lage- und intraperitonealen Druckverhältnissen untersucht.

2.3 Tiermodell

In standardisierter Narkose wurde bei 18 Schweinen mit einem Körpergewicht von 20-32 kg ein hämodynamisches Monitoring inklusive eines pulmonalarteriellen Katheters [PAC], eines zentralvenösen Katheters [ZVK] und eines arteriellen Katheters angebracht. Gleichzeitig wurde mit einer Ultraschalllaufzeitmessung der Blutfluss in Leber und Niere aufgezeichnet. Die Tiere wurden in drei Gruppen aufgeteilt. In jedem Tier wurde somit nur eines der Gase Kohlendioxid [CO ], Helium [He] oder Argon [Ar] als Insufflationsgas verwendet. Sämtliche hämodynamische und Blutflussparameter wurden als Basalwerte nach einer Adaptionsphase von 15 min. vor und nach Etablierung des IAP über 15 min. erhoben. Jede Druck- (8, 12 und 16 mm Hg) und Lagekombination (Kopftief- [KT], Flach- [FL] und Kopfhochlage [KH]) wurde nach einem zufälligen Schema verändert. War z.B. die erste Kombination 12 mm Hg in Flachlage, wurde nach einer 15 min. Adaptation über 15 min. gemessen. Danach wurde die nächste Kombination randomisiert, z.B. 8 mm Hg in Kopfhochlage. Nach einer erneuten 15 min. Adaptation wurde erneut über 15 min. gemessen. Insgesamt waren 9 Druck- Lagekombinationen möglich. Die Gruppen [Seite 7↓] wurden mit dem ANOVA-Test verglichen. Die Ergebnisse werden als mediane prozentuale Differenzen zu den Ausgangswerten angegeben.

2.4 Ergebnisse

Anhand der Aufzeichnungen in diesem Modell ergab sich, dass jede der spezifischen Bedingungen bei laparoskopischen Operationen, nämlich das Insufflationsgas, der IAP und die Körperposition einen eigenständigen Einfluss auf das Herz-Kreislaufsystem ausüben. (Abb. 1)(29;30)

Abb. 1 Einfluss des Gases, der Körperposition und des intraabdominellen Druckes auf die hämodynamische und respiratorische Funktion (ANOVA)

Die Höhe des IAP hatte einen Einfluss auf nahezu alle hämodynamischen Parameter. Mit der Zunahme des IAP auf 16 mm Hg stieg der ZVD auf 267% des Ausgangswertes an, während sich der pulmonalarterielle Druck [PAP] nicht veränderte. Das linksventrikuläre Schlagvolumen [HSV] sank bis auf 71% und das Herzminutenvolumen [HMV] bis auf 76%. Der MAP und die HF blieben unverändert. Der periphere systemische Gefäßwiderstand [SVR] erhöhte sich auf 129%. Somit stieg mit der Erhöhung des IAP der SVR und damit die kardiale Nachlast an, während das HSV reduziert wurde. Parallel dazu nahm die Durchblutung der Niere ab, aber die Pfortaderperfusion veränderte sich nicht.

Die Körperposition hatte ebenfalls einen Einfluss auf nahezu alle hämodynamischen Parameter (Abb. 1). Das HMV war in Kopfhochlage bei einem [Seite 8↓] IAP von 16 mm Hg auf 71% und das HSV auf 77% reduziert. Der zentralvenöse Druck betrug nur 67%, während der Druck in der V. femoralis auf 256% anstieg. Der SVR stieg dabei auf 147% an. Offensichtlich wird in Kopfhochlage die kardiale Vorlast weiter gesenkt, die Nachlast erhöht und die Auswurfleistung des Herzens vermindert. Zusätzlich verminderte sich dabei auch die Nierendurchblutung, während durch die Pfortader wiederum gleich viel Blut floss.

Im Gegensatz dazu nahm in Kopftieflage bei einem IAP von 16 mm Hg der ZVD auf 444% zu. Das HMV war im Vergleich zur Kopfhochlage höher und betrug 85% des Ausgangswertes. Der SVR blieb unverändert. Der PAP stieg auf 180% an. In Kopftieflage kam es also damit nur zu einem moderaten Abfall des HMV Die Durchblutung der A. renalis war dabei etwas weniger vermindert als in Kopfhochlage, während die Pfortaderdurchblutung sich nicht änderte.

Die Art des verwendeten Insufflationsgases hatte einen eher geringen Einfluss auf den ZVD und den MAP. Der ZVD stieg beim Kapnoperitoneum und einem IAP von 12 mm Hg in Horizontallage auf Werte um 240%, beim Heliumperitoneum auf 200% und beim Argonperitoneum nur auf 120% der Ausgangswerte an. Der MAP stieg in der CO -Gruppe um 9% und blieb in der Helium- und Argongruppe unverändert. Der SVR war in allen Gruppen gleichartig erhöht. In der CO -Gruppe wurden 121%, in der Heliumgruppe 109% und in der Argongruppe 119% erreicht. Das HMV und das HSV unterschieden sich nicht zwischen den Insufflationsgasen und waren auf 85-89% bzw. 77-80% der Ausgangswerte reduziert. Die Pfortaderperfusion war bei einem Pneumoperitoneum mit Argon vermindert. In der Kapnoperitoneumgruppe kam es zu keinen relevanten Veränderungen der Leberperfusion. In der Heliumperitoneumgruppe war die Leberperfusion nur sehr gering reduziert. Die Nierenperfusion wurde durch die Art des Gases nicht beeinflusst.

2.5 Diskussion

Die Ergebnisse dieser Studie ließen erstmalig zu, zwischen dem Einfluss der einzelnen spezifischen Faktoren des Pneumoperitoneums zu differenzieren. Das eröffnete auch einen neuen Zugang zu der Interpretation der bisherigen Beobachtungen. Wenn zum Beispiel Herz-Kreislaufparameter aus prospektiven Beobachtungsstudien bei laparoskopischen Cholecystektomien mit Daten aus [Seite 9↓] laparoskopischen Hernienreparationen oder Sigmaresektionen verglichen werden, darf es nicht wundern, wenn sich einzelne Ergebnisse unterscheiden. Die Unterschiede müssen dabei keinesfalls widersprüchlich sein, denn die Cholecystektomie wird in Kopfhochlage durchgeführt und die anderen Operationen überwiegend in Kopftieflage. Wenn man also die Ergebnisse unterschiedlicher Studien zueinander in Beziehung setzen möchte, müssen die Auswirkungen der spezifischen Bedingungen gesondert berücksichtigt werden. Allerdings war es anhand der Ergebnisse der vorliegenden Studie nicht möglich, die Auswirkungen jedes einzelnen Faktors auch vergleichend zu quantifizieren, so dass die beispielhafte Aussage: “Das Gas hat einen stärkeren Einfluss als die Körperposition“ keinesfalls gerechtfertigt ist. Warum aber die Pfortaderdurchblutung unter Argoninsufflation vermindert war oder der ZVD weniger erhöht war als beim Kapno- oder Heliumperitoneum, konnte anhand der vorliegenden Daten nicht erklärt werden. Da Argon ein inertes Edelgas ist, müssen diese Ergebnisse zumindest verwundern und sollten erklärt werden, bevor Argon bei laparoskopischen Operationen verwendet wird. Näheren Aufschluss über die Bedeutung des Insufflationsgases gibt die Betrachtung der inzwischen vorgelegten klinischen Studien.

Neuberger et al.(46) verglichen an 20 Patienten bei einer elektiven laparoskopischen Cholezystektomie, welchen Einfluss ein Kapno- oder Heliumperitoneum auf die Blutgase und die hämodynamischen Parameter haben. Bei jedem Patienten wurde initial für 1 Stunde ein Kapnoperitoneum angelegt, anschließend wieder abgelassen und nach einer weiteren Adaptationsphase ein Heliumperitoneum für eine Stunde angelegt. Während des Pneumoperitoneums wurde der Patient mit einem festgelegten Atemminutenvolumen ventiliert. Weder die Herzfrequenz noch der MAP waren zwischen den Gasen unterschiedlich. Weitere hämodynamische Parameter wurden in dieser Studie nicht gemessen.

Bongard et al. (4) untersuchten die Herz-Kreislaufverhältnisse in einer randomisierten Studie bei 20 Patienten während einer elektiven laparoskopischen Cholezystektomie. Die Patienten erhielten entweder ein Kapno- oder Heliumperitoneum mit einem IAP von 15 mm Hg. Die Herzfunktion wurde mit einer transösophagealen Echokardiographie bestimmt. Nach der Insufflation stiegen in beiden Gruppen der systolische und diastolische Blutdruck und die HF an. Das HMV veränderte sich nicht nach der Insufflation. Zwischen den Gasen [Seite 10↓] gab es keine Unterschiede. In dieser Studie scheint die Heliuminsufflation keinen klinisch relevanten Vorteil bezüglich der Wirkungen auf das Herz-Kreislaufsystem mit sich zu bringen. Die Ergebnisse dieser beiden Studien legen nahe, dass die Hämodynamik primär eher durch den erhöhten IAP und nicht durch die Art des Gases beeinflusst wird. Insgesamt scheinen die Effekte des Kapnoperitoneums so gering zu sein, dass sie von einem Herzgesunden unter optimaler Narkoseführung leicht kompensiert werden können.

Die Tatsachen, dass in klinischen Studien keine eindeutigen Vorteile des Insufflationsgases Helium gegenüber dem CO herausgearbeitet werden konnten, dass Helium sehr teuer ist und bei laparoskopischen Operationen leicht mehrere hundert Liter des Insufflationsgases verbraucht werden können, haben unter anderem dazu beigetragen, dass sich CO als Standardgas zum Aufbau des Pneumoperitoneums durchgesetzt hat.


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12.01.2004