Einfluss der lungenprotektiven Beatmung mit niedrigen Atemzugvolumina in Kombination mit permissiver Hyperkapnie auf die systemische Hämodynamik und die regionale Myokardperfusion bei experimentellem Lungenversagen

Abstract

In der vorliegenden Untersuchung wurden die Auswirkungen einer akuten permissiven Hyperkapnie im Rahmen einer lungenprotektiven Beatmung mit niedrigem VT auf die systemische Hämodynamik und die Organperfusion, hier im speziellen auf den myokardialen Blutfluss, bei 13 beatmeten Schweinen mit akutem Lungenversagen untersucht.<br /> Zur Induktion des akuten Lungenversagens wurde Ölsäure verwendet, welches nach intravenöser Injektion zu einem stabilen, mit dem in der Klinik vergleichbaren akuten Lungenversagen nach der Definition der „American-European-Concensus-Conference on ARDS“ führte. Drei Schweine starben während der Präparationsphase bzw. während der Induktion des Lungenversagens, sodass letztlich die Daten von insgesamt 10 Schweinen in dieser Studie ausgewertet werden konnten. Die systemischen hämodynamischen Parameter wurden mittels transpulmonaler Doppelindikatortechnik gemessen, die regionale Organperfusion wurde mittels Farbmikrosphären bestimmt.<br /> Unsere Ergebnisse zeigen, dass eine akute hyperkapnische Azidose (pH 7,38 ± 0,03 vs. pH 7,26 ± 0,05, p < 0,001) während lungenprotektiver Beatmung (VT 9,8 ± 1 ml/kg vs. VT 6 ± 0,9 mgl/kg, p < 0,001) zu einem hyperdynamen Zustand mit Anstieg der Herzfrequenz (113 ± 11 /min vs. 145 ± 16 /min, p < 0,05), des Herzzeitvolumens (109 ± 6 ml/kg/min vs. 135 ± 2 ml/kg/min, p < 0,05), des mittleren arteriellen Druckes (100 ± 5 mmHG vs. 120 ± 6, p < 0,01) führt. Daraus resultiert eine erhöhte links- (164 ± 2 Nm/min vs. 27,9 ± 4,2 Nm/min, p < 0,01) und rechtsventrikulären Arbeit (3,4 ± 0,7 Nm/min vs. 5,9 ± 1 Nm/min, p < 0,05). Daneben konnten wir demonstrieren, dass der myokardiale Blutfluss ansteigt, sowohl im Bereich des epikardnahen wie des endokardnahen Myokards. Im linken Ventrikel war im epikardnahen Bereich eine Veränderung von 1,07 ± 0,23 ml/g/min vs. 2,50 ± 0,51 ml/g/min, p < 0,01 (hohes VT vs. niedriges VT) erkennbar- im endokardnahen Bereich 1,39 ± 0,25 ml/g/min vs. 3,04 ± 0,6 ml/g/min, p < 0,01. Im rechten epikardnahen Bereich wurde eine Erhöhung von 0,94 ± 15 ml/g/min vs. 2,2 ± 0,36 ml/g/min, p < 0,01 verzeichnet- im endokardnahen Bereich 1,31 ± 0,26 ml/g/min vs. 2,73 ± 0,46 ml/g/min, p < 0,01. Eine verbesserte Durchblutung steht dem zu Folge einer erhöhten Herzarbeit pro Zeiteinheit gegenüber. Zeichen eines gesteigerten systemischen Sauerstoffverbrauchs oder gar der Induktion eines anaeroben Stoffwechsels stellten wir jedoch nicht fest. Als Zeichen der sympathischen Aktivität stieg die Durchblutung der Nebennieren um ein vierfaches signifikant an (1,18 ± 0,17 ml/g/min vs. 4,04 ± 0,94 ml/g/min, p < 0,05). Durch den Anstieg des systemischen Blutflusses und der Hämoglobinkonzentration ( 9,9 ± 0,5 g/dl vs. 11 ± 0,5 g/dl, p < 0,05) während der Hyperkapnie wurde der Sauerstofftransport signifikant gesteigert. <br /> Hyperkapnie wird heute bei der Behandlung des kritisch kranken Patienten mit akutem Lungenversagen durch die Anwendung von lungenprotektiver Beatmung mit niedrigen VT regelmäßig beobachtet und toleriert. Unsere tierexperimentellen Daten zeigen, dass es infolge der akuten Hyperkapnie zu systemischen und regionalen Kreislaufveränderungen kommt. Dabei ist jedoch zu beachten, dass sich unsere Beobachtungen auf die Auswirkungen einer akuten permissiven Hyperkapnie beschränken. Die von uns verzeichneten Effekte könnten sich nach vollständiger Adaption mit Ausgleich der intra- und extrazellulären Azidose bei länger andauernder permissiver Hyperkapnie verändern. <br /> Von besonderem Interesse für Individuen mit relevanter Koronarsklerose scheint unsere Beobachtung einer relativen Umverteilung der Durchblutung von endokardnahen Myokard- hin zu epikardnahen Myokardanteilen. Ob diese relative Umverteilung des intramyokardialen Blutflusses in der Klinik, z.B. bei Patienten mit koronarer Herzerkrankung und eingeschränkter koronarer Reserve negative Auswirkungen hat, sollte Gegenstand weiterer Untersuchungen sein.