Kalache, Karim Djaffar: Die Fetale intratracheale Lungenflüssigkeitsdynamik Eine Doppler-sonographische Studie der Atembewegungen beim menschlichen Fetus und im Tierexperiment
Die Fetale intratracheale Lungenflüssigkeitsdynamik
Eine Doppler-sonographische Studie der Atembewegungen beim menschlichen Fetus und im Tierexperiment
Habilitationsschrift

zur Erlangung der Lehrbefähigung
für das Fach
Gynäkologie und Geburtshilfe

Vorgelegt dem Fakultätsrat der Medizinischen Fakultät Charité
der Humboldt-Universität zu Berlin

Herrn Dr. med. Karim Djaffar Kalache ,
geboren am 27. September 1963 in Berlin

Präsident: Prof. Dr. Dr. h. c. H. Meyer

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

Eingereicht am: 03.01.2000

Verteidigt am: 17.10.2000

Gutachter:
Prof. Dr. med. A Huch
Prof. Dr. med. E Merz

Abstarkt

In dieser Arbeit werden die intratrachealen Doppler-Fluáparameter w„hrend der FAB bei 47 gesunden menschliche Feten im zweiten und dritten Trimenon analysiert. Die Dauer der Inspiration, die Dauer der Exspiration sowie die Atemfrequenz unterlagen zwischen den einzelnen Gruppen nur geringen Ver„nderungen. Wir konnten zwischen der 24. und der 35. SSW einen signifikanten Anstieg des medianen intratrachealen Fluávolumens w„hrend der regelm„áigen FAB mit zunehmendem Gestationsalter nachweisen. Das fetale Atemzugvolumen fiel dagegen nach der 36. SSW ab. Die Differenz zwischen dem inspiratorischen Fluávolumen und dem exspiratorischen zeigte einen interessanten Verlauf mit einer positiven Bilanz in den ersten vier Gruppen (20.-35. SSW) und eine negative Bilanz in der letzten Gruppe (36.-40. SSW). Dies k“nnte bedeuten, daá nach der 36. SSW w„hrend der ausgew„hlten Atemepisoden tendenziell mehr Fl\|[squ ]\|ssigkeit aus- als eingeatmet wurde.

Unsere Untersuchungen zeigen, daá in den letzten Wochen vor der Geburt eine wichtige Umstellung der fetalen Ventilation stattfindet, die einen Abfall der Lungenfl\|[squ ]\|ssigkeit bewirkt. Ferner konnten wir zeigen, daá die Trachea beim Schafsfeten sonographisch darstellbar ist. Es konnte ferner gezeigt werden, daá die mittels hochaufl“sender Sonographie durchgef\|[squ ]\|hrten Trachealmessungen mit den pathologischen Messungen \|[squ ]\|bereinstimmten.

Schlagwörter:
Fetale Atembewegungen, Doppler, Ultraschall, Fetus

Abstact

Assessment of tracheal fluid flow was obtained in 47 healthy human fetuses (GA 20-40 weeks) in which FBM were seen by B-Mode scan. Color Doppler was applied to visualise the tracheal fluid flow, followed by spectral Doppler to record the velocity waveforms. The breathing rate, the inspiration and expiration time and the volume obtained by integration of the tracheal fluid flow displaced during fetal breathing were calculated. The fetal breathing rate was not different between the groups. Both the time of inspiration and expiration showed a significant increase at 24 weeks followed by a constant course until Term. The volume of tracheal fluid flow moved during inspiration (Vi) and expiration (Ve) increased until 35 weeks followed by a flattening until term suggesting either a reduction of lung liquid production or a diminished lung liquid volume. The median difference between Vi and Ve was positive in the first four age groups and negative in the last one, suggesting that mature fetuses have the tendency to expire more than to inspire.

We furthermore showed that in the ovine fetus at mid-gestation shows that optimal views of the fetal trachea allowing accurate measurements can be obtained in almost all the cases.

Keywords:
Fetal breathing movements, Doppler, Ultrasonography, Fetus


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Inhaltsverzeichnis

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Danksagung
Abkürzungsverzeichnis Abkürzungen und Definitionen
1 Einleitung
1.1Historischer Überblick
1.2Fetale Lunge
1.2.1Lungenwachstum
1.2.2Lungenflüssigkeit
1.2.3Fetale Atembewegungen
1.2.4Intrathorakaler Druck
1.2.5Lungenreifung
1.3Untersuchungsmethoden der fetalen Lunge
1.3.1Bestimmung der Lungenreife
1.3.2Messung der Lungengröße
1.3.3Untersuchung der Lungenhämodynamik
1.4Fetale Atembewegungen
1.4.1Steuermechanismen
1.4.2Untersuchungsmethoden
1.4.3Klinische Relevanz
1.5Fetale Ventilation
1.5.1Nasopharyngeale Ventilation
1.5.2Tracheale Ventilation
1.5.3Fetale Atemwege
1.6Doppler-Sonographie
1.6.1PW-Doppler-Sonographie
1.6.2Farb-Doppler-Sonographie
1.6.3Sicherheitsaspekte
2 Überlegungen und Ziele
3 Material und Methode
3.1Untersuchungen am menschlichen Fetus
3.1.1Patienten
3.1.2Datenerhebung
3.1.3Datenanalyse
3.1.4Ventilationsparameter
3.1.5Statistische Auswertung
3.2Tierexperimentelle Untersuchungen
3.2.1Erhebung und Analyse der Daten
3.2.2Geräte
3.2.3Statistische Auswertung
4 Ergebnisse
4.1Fetale Ventilationsparameter
4.2Tierexperimentelle Untersuchungen
5 Diskussion
5.1Trachealflußgeschwindigkeit
5.1.1Ableitung der Trachealflußgeschwindigkeiten
5.1.2Zeitparameter
5.1.3Atemfrequenz
5.1.4Atemzugvolumen
5.1.5Veränderung des Atemzugvolumens vor der 35. SSW
5.1.6Veränderung des Atemzugvolumens nach der 35. SSW
5.1.7Differenz zwischen Ein- und Ausatmung
5.1.8Klinische Relevanz
5.2Technische Einschränkungen und Lösungen
5.2.1Messungen des intratrachealen Flußvolumens
5.2.2Tierexperimentelle Untersuchungen
6 Schlussfolgerungen
7 Zukunftsaspekte
Bibliographie Literatur
Lebenslauf

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1. Einteilung der Feten in Gruppen entsprechend dem Gestationsalter
Tabelle 2. Anzahl der abgeleiteten Atemzyklen
Tabelle 3. Dauer der Atemperiode in min:sec
Tabelle 4. Doppler-sonographisch nichtinvasiv kalkuliertes Atemzugsvolumen bei einem Schafsfeten in Terminnähe (TVMaxI: über die Zeit integrierte intensitätsgewichtete maximale Geschwindigkeit, TVMeanI: über die Zeit integrierte intensitätsgewichtete mittlere Geschwindigkeit)

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1. Möglicher Wirkungsmechanismus der fetalen Atembewegungen (FAB) auf das Lungenwachstum. LGF: Lungen-Wachstums-Faktoren.
Abbildung 2. Doppler-sonographische Darstellung der nasopharyngealen Flußgeschwindigkeiten bei einem Fetus in der 25. SSW. Der durch die FAB bedingte nasopharyngeale Fluß (blaues Signal) wird zuerst mittels Farb-Doppler dargestellt. Das Sample Volume (SV) wird dann gezielt an dieser Stelle positioniert.
Abbildung 3. Fetales Profil in der 25. SSW mit Farb-Doppler-sonographischer Darstellung der oropharyngealen und nasopharyngealen Flüsse. Es ist deutlich, daß der Fetus simultan durch Mund und Nase ausatmet.
Abbildung 4. Längsschnitt bei einem Fetus in der 12. SSW (A) und 17. SSW (B) mit Darstellung der fetalen Trachea (Pfeile).
Abbildung 5. Frontalschnitt der fetalen Halsregion in der 36. SSW. Die Trachea stellt sich als eine flüssigkeitsgefüllte Säule in der langen Achse des fetalen Halses dar. PH: Pharynx; LA: Larynx; T: Trachea; TBC: Truncus brachiocephalicus.
Abbildung 6. Frontalschnitt der fetalen Halsregion in der 36. SSW. Der exspiratorische Trachealfluß (rotes Signal) läßt sich im Farb-Doppler leicht vom Blutfluß in den Halsgefäßen (blaue Signale) unterscheiden. PH: Pharynx; LA: Larynx.
Abbildung 7. Ableitung der intratrachealen Flußgeschwindigkeiten bei einem Fetus in der 24. SSW. Das Sample Volume (SV) wird auf das intratracheale Farb-Doppler-Signal gelegt. Das entsprechende Doppler-Spektrum stellt sich als positive (Exspiration) und negative (Inspiration) Signale dar.
Abbildung 8. Doppler-Spektren während der unterschiedlichen Atemperioden.
Abbildung 9. Längseinstellungen der Halsregion bei einem Schafsfetus am 69. Tag mit Darstellung der Trachea. Der innere Trachealdurchmesser wurde in einer Einstellung gemessen, in der die Trachea parallel zum Schallkopf verlief (A).
Abbildung 10. Veränderung der fetalen Atemfrequenz mit Angaben der Mediane (\|--\|) der einzelnen Datengruppen.
Abbildung 11. Dauer der Inspiration mit Angaben der Mediane (\|--\|) der einzelnen Datengruppen.
Abbildung 12. Dauer der Exspiration mit Angaben der Mediane (\|--\|) der einzelnen Datengruppen.
Abbildung 13. Atemzugsvolumen während der Inspiration mit Angaben der Mediane (\|--\|) der einzelnen Datengruppen.
Abbildung 14. Atemzugsvolumen während der Exspiration mit Angaben der Mediane (\|--\|) der einzelnen Datengruppen.
Abbildung 15. Differenz zwischen dem Atemzugsvolumen während der Inspiration und dem Atemzug während der Exspiration mit Angaben der Mediane (\|--\|) der einzelnen Datengruppen.
Abbildung 16. Scatterplot der stereomikroskopischen und der sonographischen Messungen des Tracheal-Durchmessers.
Abbildung 17. Bland-Altman-Plot mit Darstellung der mittleren Differenz (\|--\|) zwischen den stereomikroskopischen und den sonographischen Messungen des Trachealdurchmessers.
Abbildung 18. Ableitung der intratrachealen Flußgeschwindigkeiten bei einem Schafsfetus am 120. Tag. Das SV wird auf die Trachea gelegt. Das entsprechende Doppler-Spektrum stellt sich als positive (Exspiration) und negative (Inspiration) Signale dar. V max: maximale Geschwindigkeiten; V mean: mittlere Geschwindigkeiten.
Abbildung 19. (A) OP-Situs nach Plazierung einer trachealen Flußsonde bei einem Schafsfetus am 120. Tag. (B) Registrierung des fetalen intratrachealen Druckes in Phasen mit FAB (Pfeile).

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Mon Sep 24 15:01:52 2001