Aus der Klinik für Neurochirurgie
Direktor: Prof. Dr. med. W. R. Lanksch

Multimodales zerebrales Monitoring bei schwerem Schädel-Hirn-Trauma: Hirngewebesauerstoffpartialdruck und online intrakranielle Compliance

Habilitationsschrift

zur Erlangung der Venia legendi
für das Fach
Neurochirurgie

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

von Herrn Dr. Karl L. Kiening
geboren am 6. Januar 1959 in Regensburg

Präsident:Prof. Dr. rer. nat. J. Mlynek

Dekan: Prof. Dr. Joachim W. Dudenhausen

Eingereicht am:14. Februar 2003

Gutachter:
1. Prof. Dr. med. J. Meixensberger
2. Prof. Dr. med. P. Schmiedek

Abstract

The aim of our clinical and experimental studies was to evaluate two new monitoring parameters -brain tissue PO2 (PtiO2) of cerebral white matter, and online intracranial compliance (cICC) - in patients with severe traumatic brain injury by using a computerized multimodal cerebral monitoring system.

By comparing PtiO2 with jugular vein oxygen saturation, we were able to establish the hypoxic PtiO2-threshold of 8.5 mmHg. Moreover, we demonstrated that in case of an intact cerebral autoregulation, PtiO2 was well above the hypoxic threshold as long as cerebral perfusion pressure (CPP) stayed above 60 mmHg. However, forced or moderate hyperventilation carried an individual risk of a PtiO2 reduction below the hypoxic threshold despite an adequate CPP. PtiO2 monitoring is therefore particularly indicated, if hyperventilation therapy is necessary for control of pathologically increased intracranial pressure (ICP). However, PtiO2-values needed critical interpretation, if catheters were placed close to contusions. In these situations, PtiO2 has been shown to be significantly reduced, presumably due to low peri-contusional blood flow. Thus, such PtiO2 measurements cannot be taken as representatives of global cerebral oxygenation.

In cICC monitoring, a pathological threshold was accomplished (0.5 ml/mmHg). Due to a stepwise cICC reduction with increasing age, cICC data interpretation was aggravated, and cICC data quality was significantly reduced in comparison to other established monitoring parameters. Hence, a routine use of this device is currently not advisable.

Based on ours results, the PtiO2-methode has been established internationally as an ideal tool for long-term monitoring of cerebral oxygenation. On the contrary, the cICC system needs extensive alterations in order to anticipate sufficiently pathological ICP rises.

Keywords: cerebral secondary injury, intracranial pressure, cerebral ischemia, data quality

Zusammenfassung

Die vorliegende Arbeit setzt sich mit der klinischen Anwendung von zwei neuen Monitoringparametern - Hirngewebe-PO2 in der weißen Substanz (PtiO2), und online intrakranielle Compliance (cICC) - im Rahmen des multimodalen zerebralen Monitorings bei Patienten mit schwerem Schädel-Hirn-Trauma auseinander. Bezüglich des PtiO2 konnte erstmalig eine Hypoxiegrenze von 8,5 mmHg durch vergleichende Messungen mit der jugular-venösen Oxymetrie ermittelt werden. Ferner konnte gezeigt werden, dass, bei intakter zerebraler Autoregulation, der PtiO2 bei einem zerebralen Perfusionsdruck (CPP) >60 mmHg über dem pathologischen Grenzwert liegt. Eine forcierte bzw. moderate Hyperventilation hingegen, induziert, trotz adäquatem CPP, eine Reduktion des PtiO2, die im individuellen Fall zur Unterschreitung des hypoxischen Grenzwerts führt. Das PtiO2-Verfahren ist somit v.a. dann indiziert, wenn eine Hyperventilationstherapie zur Kontrolle eines pathologisch erhöhten intrakraniellen Drucks (ICP) eingesetzt werden muss.

PtiO2-Messwerte bedürfen aber einer kritischen Interpretation, sofern der PtiO2-Katheter in der Nähe einer Kontusion lokalisiert ist. Hier ist der PtiO2, als Ausdruck des perikontusionell reduzierten zerebralen Blutflusses, signifikant erniedrigt und somit nicht repräsentativ für die globale zerebrale Oxygenierung. Für die cICC konnte ebenfalls ein pathologischer Grenzwert angegeben werden (0,5 ml/mmHg). Die Dateninterpretation ist aber, durch die offensichtliche Abnahme der intrakraniellen Compliance mit zunehmendem Lebensalter, erschwert. Ferner bleibt die cICC bzgl. ihrer Datenqualität weit hinter etablierten Parametern zurück, so dass ihre routinemäßige Anwendung zum jetzigen Zeitpunkt nicht zu empfehlen ist. Basierend auf unseren Untersuchungen hat sich das PtiO2-Verfahren international als Langzeitmonitoring der zerebralen Oxygenierung etablieren können. Die cICC hingegen bedarf umfangreicher Systemänderungen, um eine frühe Risikoabschätzung bezüglich eines drohenden ICP-Anstiegs suffizient zu ermöglichen.

Eigene Schlagworte: zerebraler Sekundärschaden, intrakranieller Druck, zerebrale Ischämie, Datenqualität

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22.09.2004