Pentanal als möglicher Biomarker für die Abgrenzung von lungenprotektiver und lungenschädlicher Beatmung im Tiermodell

Eine maschinelle Beatmung gilt in vielen Bereichen der modernen Medizin als unverzichtbare Notwendigkeit. So wären ohne eine adäquate Narkose mit mechanischer Beatmung und entsprechenden Muskelrelaxation viele chirurgische Eingriffe nicht durchführbar. Ebenso wäre die intensivmedizinische Betreuung vieler Patienten gerade bei respiratorischer Insuffizienz nicht möglich. Jedoch ist bekannt, dass eine mechanische Beatmung zu pulmonalen Schäden führen kann. Eine Methode, diese Lungenschäden in einem Frühstadium zu erkennen und entsprechende protektive Maßnahmen einzuleiten, existiert bis heute nicht. Pentanal ist ein Produkt der Lipidperoxidation, welches in der Ausatemluft gemessen werden kann und möglicherweise ein Biomarker einer Lungenschädigung darstellen könnte. Im Rahmen der vorliegenden Studie wurde untersucht, ob sich die Pentanalkonzentration in der Ausatemluft zur Differenzierung einer schädigenden von einer protektiven Beatmung eignet. 75 männliche Sprague-Dawley Ratten wurden narkotisiert und nach einstündiger protektiver Beatmung mit einem Tidalvolumen von 6 ml*kgKG-1, über verschieden lange Zeiträume (0,5; 1; 2; 3 Stunden) mit einem erhöhten Tidalvolumen von 16 ml*kgKG-1 beatmet. Anschließend erfolgte eine erneute Umstellung auf eine protektive Beatmung für weitere sechs Stunden. Zusätzlich wurde eine Kontrollgruppe für einen Zeitraum von zehn Stunden durchgehend mit einem Tidalvolumen von 6 ml*kgKG-1 ventiliert. Die abgeatmete Pentanalkonzentration wurde mittels multikapillarsäulengekoppelter Ionenmobilitätsspektrometrie (MCC-IMS) in 15-minütigen Abständen gemessen. Die Pentanalkonzentrationen an den Umstellungszeitpunkten der Beatmung wurden mittels Varianzanalyse verglichen. Weiterhin wurde der Anstieg der Pentanalkonzentration während protektiver und schädigender Beatmungsphasen mittels verallgemeinerter Schätzgleichung (GEE) berechnet. Um einen systemischen Ursprung des abgeatmeten Pentanals auszuschließen wurde die Konzentration des abgeatmeten Pentanals mit den in der Hochleistungsflüssigkeitschromatographie bestimmten Pentanalkonzentrationen im Blutplasma verglichen. Zusätzlich wurden Zytokine und Leukozyten in einer bronchoalveolären Lavage sowie das Verhältnis von Caspase 3 zur Procaspase 3 im Lungengewebe bestimmt. Sowohl bei der protektiven als auch bei der lungenschädlichen Beatmungsform kam es zu einem Anstieg des abgeatmeten Pentanals. Dieser fiel jedoch unterschiedlich stark aus. Eine Umstellung auf schädigende Tidalvolumina (16 ml*kgKG-1) führte zu einem deutlich steileren Anstieg der abgeatmeten 2 Pentanalkonzentration von durchschnittlich 1,0 [95 %-Konfidenzintervall (95 % KI): 0,3 – 1,7] ppb/h bis 2,5 [1,4 – 3,6] ppb/h, wohingegen die Pentanalkonzentration unter protektiven Tidalvolumina (6 ml*kgKG-1) nur durchschnittlich um 0,5 [95 % KI: 0,2 – 0,7] ppb/h anstieg. Nach der Umstellung auf protektive Tidalvolumina kam es zu einem medianen Abfall von 2,0 [Interquartilsabstand (IQR): 0,9 – 3,2] ppb bzw. zu einer medianen prozentualen Reduktion von 38 [IQR: 31 – 43] % der abgeatmeten Pentanalkonzentration. Die abgeatmete Pentanalkonzentration korrelierte nicht mit derer im Blutplasma. Ebenfalls gab es keinen signifikanten Unterschied hinsichtlich der untersuchten Inflammations- und Apoptosemarker. Die Histologie der Lunge zeigte keine Unterschiede zwischen den Gruppen unterschiedlich starker Beatmungsaktivität. Pentanal ist ein potenzieller Biomarker zur Detektion des Beginns und der Beendigung einer lungenschädigenden Beatmung.Mechanical ventilation is considered an indispensable necessity in many areas of modern medicine. Without adequate anaesthesia with mechanical ventilation and appropriate muscle relaxation, many surgical procedures would not be possible. Likewise, the intensive medical care of many patients, especially those with respiratory insufficiency, would not be possible. However, it is known that mechanical ventilation can lead to pulmonary damage. To date, there is no method of recognising this lung damage at an early stage and introducing appropriate protective measures. Pentanal is a product of lipid peroxidation that can be measured in exhaled air and could possibly represent a biomarker of lung damage. The present study investigated whether the pentanal concentration in exhaled air is suitable for differentiating between damaging and protective ventilation. 75 male Sprague-Dawley rats were anaesthetised and, after one hour of protective ventilation with a tidal volume of 6 ml*kgKG-1, ventilated for different lengths of time (0.5; 1; 2; 3 hours) with an increased tidal volume of 16 ml*kgKG-1. This was followed by another switch to protective ventilation for another six hours. In addition, a control group was continuously ventilated with a tidal volume of 6 ml*kgKG-1 for a period of ten hours. Exhaled pentanal concentrations were measured by multicapillary column coupled ion mobility spectrometry (MCC-IMS) at 15-minute intervals. The pentanal concentrations at the ventilation changeover points of time were compared using analysis of variance. Furthermore, the increase in 3 pentanal concentration during protective and damaging ventilation phases was calculated using generalised estimating equation (GEE). In order to exclude a systemic origin of the exhaled pentanal, the concentration of the exhaled pentanal was compared with the pentanal concentration in blood plasma determined by high-performance liquid chromatography. In addition, cytokines and leucocytes were determined in a bronchoalveolar lavage, as well as the ratio of caspase 3 to procaspase 3 in lung tissue. There was an increase in exhaled pentanal in both the protective and the lung-damaging form of ventilation. However, this increase was of different magnitudes. A switch to injurious tidal volumes (16 ml*kgKG-1) resulted in a significantly steeper increase in exhaled pentanal concentration, averaging 1.0 [95 % confidence interval (95 % CI): 0.3 - 1.7] ppb/h to 2.5 [1.4 - 3.6] ppb/h, whereas pentanal concentration under protective tidal volumes (6 ml*kgKG-1) only increased by an average of 0.5 [95 % CI: 0.2 - 0.7] ppb/h. After switching to protective tidal volumes, there was a median decrease of 2.0 [interquartile range (IQR): 0.9 - 3.2] ppb or a median percentage reduction of 38 [IQR: 31 - 43] % in exhaled pentanal concentration. The exhaled pentanal concentration did not correlate with that in blood plasma. There was also no significant difference with respect to the inflammation and apoptosis markers investigated. The histology of the lungs showed no differences between the groups with different levels of ventilatory activity. Pentanal is a potential biomarker for detecting the onset and cessation of lung-damaging ventilation

Einfluss des positiven endexspiratorischen Drucks auf die Atemarbeit bei Patienten mit akutem Atemnotsyndrom unter assistierter Spontanatmung

Fragestellung: Im akuten Atemnotsyndrom (ARDS) kann eine frühzeitige Spontanatmung am Ventilator dazu beitragen die Beatmungsdauer zu reduzieren. Exzessive spontane Atemanstrengungen können jedoch eine vorbestehende Lungenschädigung verschlimmern. Der positive endexspiratorische Druck (PEEP) stellt hierbei einen potentiell modifizierbaren Faktor dar. Ziel dieser Arbeit war zu untersuchen, ob das PEEP-Niveau bei Patienten mit ARDS unter assistierter Spontanatmung die Atemarbeit beeinflusst. Material und Methoden: Im Rahmen einer von der Ethikkommission zustimmend bewerteten klinischen Pilotstudie wurden 15 Patienten mit ARDS rekrutiert, welche mittels Druckunterstützung assistiert beatmet wurden. Die Atemarbeit sowie weitere beatmungsrelevante Parameter wurden mittels Ösophaguskatheter auf 3 verschiedenen PEEP-Niveaus (15, 10, 5 mbar) bestimmt. Der Einfluss der PEEP-Variation auf die Atemarbeit wurde in der Gesamtpopulation und intraindividuell ausgewertet, sowie die Korrelation zwischen Änderungen der Atemarbeit und anderen beatmungsrelevanten Parametern untersucht. Ergebnisse: 9 Patienten wiesen einen positiven Test zur Lagekontrolle des Ösophaguskatheters auf. In dieser Gruppe fand sich im Mittel kein signifikanter Einfluss der PEEP-Stufen auf die Atemarbeit. Im intraindividuellen Vergleich zeigte sich jedoch bei 8 von 9 Patienten eine relevante Änderung (>10 %) der Atemarbeit zwischen zwei PEEP-Stufen. Prozentuale Änderungen der Atemarbeit waren signifikant korreliert mit prozentualen Änderungen der Compliance, Resistance und des 100-ms-Okklusionsdruckes. Schlussfolgerung: Bei 8 von 9 Patienten zeigte sich ein klinisch relevanter Einfluss der PEEP-Veränderungen auf die Atemarbeit. Eine PEEP-Titration mittels Berechnung der Atemarbeit könnte dazu beitragen eine individualisierte, schonende Beatmungssituation im Rahmen der Entwöhnung zu schaffen

Pentanal als möglicher volatiler Biomarker für eine Ventilator-induzierte Lungenschädigung : Eine experimentelle in vivo Studie an beatmeten Sprague-Dawley-Ratten

Eine maschinelle Beatmung von Patienten mit Hilfe eines Beatmungsgerätes ist ein wichtiger Therapiebaustein in der Anästhesie und Intensivmedizin. Die Beatmung mit zu hohen Tidalvolumina (Volutrauma) oder zu hohen Beatmungsdrücken (Barotrauma) kann, insbesondere bei Patienten mit vorgeschädigter Lunge, zu einer Lungenschädigung führen. Es entsteht eine sogenannte Ventilator-induzierte Lungenschädigung. Die vorliegende Arbeit untersucht, ob das Aldehyd Pentanal als möglicher volatiler Biomarker für eine Ventilator-induzierte Lungenschädigung in Frage kommt. Hierfür wurden 75 Sprague-Dawley-Ratten anästhesiert und mit verschieden hohen Tidalvolumina über 7 Stunden maschinell beatmet. Zwei Protektivgruppen wurden mit Tidalvolumina von 6 und 8 ml/kg Körpergewicht (KG) beatmet. Drei Interventionsgruppen wurden mit Tidalvolumina von 12, 16 und 20 ml/kg KG beatmet. Während des Versuchs wurde die Konzentration von Pentanal in der Ausatemluft mittels multikapillarsäulengekoppelter Ionenmobilitätsspektrometrie gemessen. Mit Hilfe dieser Technik können Ausatemluftproben zeitnah analysiert und die Konzentration von volatilen Produkten in der Ausatemluft bestimmt werden. Zusätzlich wurden Blutproben zur Quantifizierung verschiedener Entzündungsindikatoren entnommen sowie die Lunge abschließend histologisch untersucht. Die durchgeführte Ausatemluftanalyse zeigte, dass die abgeatmete Pentanalkonzentration stärker anstieg, je höher das zur Beatmung genutzte Tidalvolumen war. So gab es bei der mit 6 ml/kg KG Tidalvolumen beatmeten Gruppe einen durchschnittlichen Pentanalanstieg von 0,6 ppbv/h, wohingegen der Anstieg bei der mit 20 ml/kg KG Tidalvolumen beatmeten Gruppe bei durchschnittlich 3,1 ppbv/h lag. Die Pentanalkonzentration unterschied sich am Versuchsende signifikant zwischen der mit 6 ml/kg KG beatmeten Gruppe und den Interventionsgruppen (4,8 ppbv vs. 19,2 ppbv, 15,3 ppbv und 22,5 ppbv; p<0,05). Zudem ging eine höhere Pentanalkonzentration auch mit einer größeren histologisch nachgewiesenen Lungenschädigung sowie mit einem Anstieg von Entzündungsmarkern in der bronchoalveolären Lavage einher. Basierend auf den vorliegenden Ergebnissen konnte in der Studie gezeigt werden, dass eine mechanische Beatmung mit schädlich erhöhten Tidalvolumina zu einer verstärkten pulmonalen Lipidperoxidation führt. Das dabei in der Ausatemluft entstehende Pentanal könnte als ein Biomarker für eine Ventilator-induzierte Lungenschädigung nützlich sein.Mechanical ventilation is a daily routine in acute care hospitals. Ventilation with high tidal volumes (volutrauma) or high pressure (barotrauma) may result in ventilator-induced lung injury, especially in patients with pre-injured lungs. This study investigates the use of the aldehyde pentanal as a potential volatile biomarker for ventilator-induced lung injury. Therefore, 75 male Sprague Dawley rats were anesthetized and ventilated with different tidal volumes for 7 hours. Animals were randomly assigned to two “lung-protective” and three “intervention” groups. Animals receiving protective ventilation were ventilated with tidal volumes of either 6 ml/kg or 8 ml/kg body weight. Animals in the intervention-groups were ventilated with either 12, 16 or 20 ml/kg body weight. The exhaled pentanal concentration was measured by multi-capillary column-ion mobility spectrometry. This technique provides online measurements of volatile organic compounds in breath. Blood samples were analysed repetitively to detect changes in the concentration of inflammatory markers and lung tissue was taken for histological analysis. Breath analysis revealed a higher and steeper incline in exhaled pentanal concentration when the applied tidal volume was increased. At 6 ml/kg body weight tidal volume the rate was 0,5 ppbv/h, whereas 20 ml/kg body weight tidal volume caused 3,1 ppbv/h. The concentration of pentanal differed significantly between the group ventilated with 6 ml/kg body weight and the intervention groups (4,8 ppbv vs. 19,2 ppbv, 15,3 ppbv und 22,5 ppbv; p<0,05) at the end of the trial. In addition, a higher pentanal concentration was accompanied by a higher degree of lung injury observed in postmortem histological analysis as well as elevated markers for inflammation. The results showed that mechanical ventilation with harmfully high tidal volumes induces pulmonary lipid peroxidation. Exhaled pentanal, a volatile product of lipid peroxidation, may be a potential biomarker for ventilator-induced lung injury

Postoperative Helium-Sauerstoff-Beatmung kardiochirurgischer Patienten zur Behandlung von Gasaustauschstörungen

Störungen des Gasaustausches sind die häufigsten Komplikationen nach aortokoronaren Bypassoperationen. Als Ursache sind schon präoperativ bestehende Lungenfunktionsstörungen, eine verringerte Lungenperfusion und fehlende Ventilation während der extracorporalen Zirkulation und die postoperative Nachbeatmung mit erhöhten inspiratorischen Sauerstoffkonzentrationen zu nennen. Mikroatelektasen in den basalen Lungenabschnitten induzieren eine arterielle Hypoxämie, mit der Notwendigkeit einer verlängerten postoperativen Nachbeatmung. Neben der Beatmung mit einem erhöhtem positiven end exspiratorischen Druck zur Atelektasenbehandlung erscheint eine Helium-Sauerstoff-Beatmung eine mögliche Alternative auf Grund der besseren Gasflusseigenschaften zu sein. In der vorliegenden Arbeit wurden in zwei Untersuchungsabschnitten prospektiv randomisiert 44 kardiochirurgisch operierte Patienten postoperativ mit einem Helium-Sauerstoff- oder Stickstoff-Sauerstoffgemisch nachbeatmet. Im ersten Abschnitt wurden 20 Patienten mit einem konstantem positiven endexspiratorischen Druck ( PEEP ) nachbeatmet, im zweitem Abschnitt fand die Untersuchung an 24 Patienten mit einem ansteigendem PEEP in der Stickstoff-Sauerstoffgruppe statt. Außerdem wurden noch 6 Patienten mit einer beatmungspflichtigen ausgeprägten Oxygenierungsstörung mit einem Helium-Sauerstoffgemisch beatmet. Im ersten Untersuchungsabschnitt fand die Extubation der Patienten in der Helium-Sauerstoffgruppe signifikant früher statt ( 9,23 versus 11,8 Stunden ). Für die respiratorischen Parameter gab es keine Unterschiede, aus dem hämodynamischen Bereich konnte in der Stickstoff-Sauerstoff-Gruppe für den Herzindex punktuell ein signifikant höherer Wert ( 3,62 versus 2,89 l×min-1×m-2) und für das cardiale Schlagvolumen punktuell vier signifikant höherer Werte ( 73,3 versus 52,7 ml; 77,4 versus 57,3 ml; 77,2 versus 59,2 ml und 84,8 versus 68,7 ml ) verzeichnet werden. Im zweiten Untersuchungsabschnitt konnten sowohl für die respiratorischen als auch für die hämodynamischen Parameter keine Unterschiede gefunden werden. Die im Rahmen eines Heilversuchs untersuchten Patienten zeigten nicht nur zwischen einander, sondern auch individuell ein nicht einheitliches Verhalten. In der vorliegenden Untersuchung konnte ein Vorteil einer Helium-Sauerstoffbeatmung im Vergleich zu einer konventionellen Stickstoff-Sauerstoffbeatmung nicht nachgewiesen werden

Evaluation der Aussagekraft des Plethysmographie-Variabilitätsindex (PVI) während operativer Eingriffe bei Früh- und Neugeborenen

Ziel dieser Studie war es, zu evaluieren, ob der Plethysmographie-Variabilitätsindex (PVI) als nicht-invasiver Parameter geeignet ist, einen Volumenmangel während operativer Eingriffe bei Früh- und Neugeborenen vorauszusagen. Der PVI ist ein neuer Algorithmus, der die durch die maschinelle Beatmung während operativer Eingriffe verursachten Schwankungen der Pulsoxymetrie-Plethysmographiekurve automatisch und kontinuierlich berechnet. Diese Schwankungen sind umso ausgeprägter, je weniger Volumen im Herz-Kreislauf-System zur Verfügung steht. Die Studie sollte zeigen ob der PVI in der Lage ist, im Falle eines Abfalls des mittleren arteriellen Drucks (MAD), zwischen Volumen-Respondern und Non-Respondern zu unterscheiden. Als Responder auf Volumengaben wurden solche Patienten bezeichnet, die nach der Volumengabe mit einem Anstieg des MAD um ≥ 10 % reagierten. Die Studie umfasste insgesamt 60 Früh- und Neugeborene bei denen der PVI- sowie der MAD-Verlauf während eines operativen Eingriffs dokumentiert wurden. 15/60 Pa-tienten waren während des operativen Eingriffs kreislaufstabil und benötigten keine Volumengaben. Die 95. Perzentile aller hierbei gemessenen PVI-Werte wurde als Cutoff-Wert definiert. Dieser lag bei 16 %. Bei 45/60 Patienten wurden intraoperativ insgesamt 175 Volumengaben bewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass im Falle eines „tatsächlichen“ Volumenmangels (MAD-Anstieg von ≥ 10 % nach Volumengabe) der PVI zunächst anstieg und erst nach Gabe von ausreichend Volumen wieder signifikant abfiel. Dagegen zeigte sich bei Volumengaben, nach denen es nicht zu einem adäquaten MAD-Anstieg kam, weder ein signifikanter PVI-Anstieg noch ein signifikanter PVI-Abfall nach Ende der Volumengabe. Die Studie konnte also zeigen, dass der PVI prinzipiell ein geeigneter Parameter ist, um nicht-invasiv einen Volumenmangel vorherzusagen und somit das Volumenmanagement zu optimieren. Allerdings bedarf es noch einiger technischer Verbesserungen und weiterer Studien, bevor das Verfahren eine klinische Anwendung finden kann

Experimentelle Studie zur Ermittlung der diagnostischenSchwellenwerte von 18Fluor markierten Lungenrundherden in einem Thoraxphantom mittels Positronen-Emissions-Tomographie

Mit fortschreitender technischer Verbesserung werden in der diagnostischen Radiologie immer mehr und immer kleinere Rundherde bei Untersuchungen des Lungengewebes, vor allem mittels Mehrzeilencomputertomographie, beschrieben. Angesichts der großen Inzidenz und der geringen Wahrscheinlichkeit für Malignität gerade bei Lungenrundherden mit Durchmessern kleiner als einen Zentimeter, sind nicht-invasive Untersuchungen für die Abklärung der Dignität nötig. Die Positronen-Emissions-Tomographie mit 18Fluor-Deoxyglukose (18F-FDG) spielt im diagnostischen Algorithmus für unklare Lungenrundherde eine zunehmende Rolle. In dieser Studie wurde ein bereits in zahlreichen radiologischen, wissenschaftlichen Arbeiten erfolgreich eingesetztes Thoraxmodell erstmals für eine nuklearmedizinische PET-Studie verwendet. Das Thoraxphantom besteht aus zwei doppelwandigen, flüssigkeitsgefüllten Kunststoffschalen. Die künstliche Thoraxhöhle kann Herz-Lungen-Präparate von Schlachtschweinen aufnehmen. Das Lungengewebe wird durch Erzeugung eines Unterdrucks entfaltet. Es besteht die Möglichkeit, über durch Silikonmembranen verschlossene Zugangswege, definierte und mit einer radioaktiven Substanz vermischte artifizielle Rundherde gezielt in das Lungengewebe einzubringen. In dieser Arbeit wurde der Einfluss von absoluter Aktivität und relativer Aktivität bezogen auf das Volumen auf die Diagnostizierbarkeit artifizieller Lungenrundherde mittels 18F-FDG-Positronen-Emissions-Tomographie untersucht. Außerdem wurde die Möglichkeit einer semiquantitativen Analyse mittels Standardized Uptake Value geprüft. 100 artifizielle Lungenrundherde aus zehn Versuchsdurchgängen konnten in die Studie einfließen. Zwei verblindete Fachärzte befundeten die Lungenaufnahmen der Positronen-Emissions-Tomographie. Alle detektierten Nuklidanreicherungen wurden anhand einer Nominalskala beurteilt und so die Entscheidung für oder gegen das Vorliegen eines Lungenrundherdes gefällt. Für jede Nuklidanreicherung wurde der Maximum Standardized Uptake Value dokumentiert. Für die Diagnostik von Lungenrundherden im Thoraxmodell mittels Positronen-Emissions-Tomographie wurde unter Berücksichtigung dieses Versuchsaufbaus Sensitivität, Spezifität und diagnostische Genauigkeit von 33 %, 44% und 35 % für Untersucher 1, 43 %, 14 % und 35 % für Untersucher 2 sowie 26 %, 23 % und 25 % für beide Untersucher im Konsens ermittelt. Von den Rundherden mit einer Aktivitätskonzentration von 20 kBq/ml wurden stets mehr als die Hälfte richtig diagnostiziert, bei 10 und 40 kBq/ml mindestens ein Drittel. Die kleineren Rundherde mit Volumina von 0,5 ml wurden am häufigsten übereinstimmend diagnostiziert. Die minimale diagnostizierbare Aktivität lag bei 2,5 kBq. Ab 10 kBq wurde ein Drittel sicher diagnostiziert, bei 20 kBq war die Sichtbarkeit für die Mehrzahl der Rundherde gegeben. Die Signifikanz des Einflusses der Aktivität auf die Diagnostizierbarkeit der Lungerundherde wurde durch logistische Regressionsanalyse für diese Studie bestätigt (p < 0,001). Die gemessenen Maximum Standardized Uptake Values lagen zwischen 0,03 und 0,93. Es fand sich kein signifikanter Unterschied für die Messwerte der verschiedenen Sichtbarkeitskategorien oder zwischen echten Rundherden und falsch positiven Nuklidanreicherungen. Die Receiver Operating Characteristic -Kurven zeigten, dass die semiquantitative Analyse bei subjektiver Unsicherheit keine Entscheidungshilfe für oder gegen das Vorliegen eines Lungenrundherdes bieten kann. Die Anwendung des Thoraxmodells für die Positronen-Emissions-Tomographie wurde im Rahmen dieser Studie etabliert. Gut sichtbar waren artifizielle Rundherde ab einer Aktivität von über 10 kBq. Aktivitätskonzentrationen von 10 oder 20 kBq/ml bewirkten eine ausreichende Diagnostizierbarkeit. Die Tendenz zur besseren Detektierbarkeit kleinerer Rundherde sollte unter konstanten Aktivitätskonzentrationen überprüft werden. Die qualitative Analyse blieb das beste Verfahren zur Auswertung der Positronen-Emissions-Tomographie bei Verwendung des Thoraxmodells. Die praktischen Erfahrungen bei der Durchführung dieser Versuche und die Ergebnisse dieser Studie konnten bereits für weitere Versuche mittels Single-Photon-Emissions-Computed-Tomographie und 4D-list-mode-Positronen-Emissions-Tomographie jeweils mit der Computertomographie als Hybridbildgebung genutzt werden

Morphologische Veränderung der Lunge nach 24 Stunden individueller maschineller Beatmung im experimentellen Lungenversagen beim Schwein

Bei einem akuten Lungenversagen senkt maschinelle Beatmung mit niedrigen Atemzugvolumina das Risiko für einen Ventilationsassoziierten Lungenschaden (VALI). Allerdings sind weitere Beatmungseinstellungen (Positive End-Exspiratory Pressure [PEEP], Recruitment Maneuver [RM]) zur Reduktion eines VALI Gegenstand aktueller klinischer und grundlagentechnischer Forschung. Studiendaten produzieren diesbezüglich ein heterogenes Meinungsbild. Ein restriktives Management von PEEP und Lungenrekrutierung (ARDSnet-PEEP-Tabelle) findet gleichermaßen Befürworter wie Studien, welche die Minimierung von tidaler Rekrutierung (TR) durch RM und/oder PEEP-Titrierung als lungenprotektives Management propagieren. In diesem experimentellen 24-Stunden-Langzeitversuch mit akutem Lungenversagen (ARDS) durch ein klinisch relevantes, experimentelles Salzsäure-Aspirationsmodell am Schwein wurden drei verschiedene, randomisierte Beatmungsstrategien durch individuelle PEEP-Einstellung anhand der ARDSnet-PEEP-Tabelle (ARDSnet-Gruppe), des Open- Lung-Concept (OLC-Gruppe) und des EIT-generierten SDRVD (EIT-Gruppe) untersucht. Hinsichtlich der Frage nach lungenprotektiver, individueller Beatmung und der Vermeidung eines VALI wurden Parameter der quantitativen Computertomographie (CT), der non-invasiven bettseitigen Elektroimpedanztomographie (EIT) und aus histologischen Untersuchungen (Diffuse Alveolar Damage [DAD] Score) herangezogen und verglichen.:I. Inhaltsverzeichnis II. Abkürzungsverzeichnis 1. Einführung in die Thematik 1.1 Akutes Lungenversagen – Acute Respiratory Distress Syndrome (ARDS) 1.1.1 Definition, Epidemiologie, Ätiologie und Pathogenese des ARDS 1.1.2 Lungenprotektive maschinelle Beatmung und Ventilationsassoziierter Lungenschaden (VALI) bei Patienten mit ARDS 1.2 In der Studie verglichene Beatmungsstrategien 1.2.1 ARDS Network Protokoll (ARDSnet-Gruppe) 1.2.2 Open Lung Concept (OLC-Gruppe) 1.2.3 Elektroimpedanztomographie (EIT-Gruppe) 1.3 ARDS – Bildmorphologie (CT und EIT) und Histologie (DAD-Score) 1.3.1 Elektroimpedanztomographie (EIT) – Standard deviation of regional ventilation delay (SDRVD) 1.3.2 Computertomographie (CT) – Lungenkollaps und Tidale Rekrutierung 1.3.3 Histologie – Diffuse Alveolar Damage Score (DAD-Score) 1.4 Statistische Methoden 1.5 Wissenschaftliche Zielsetzung 2. Publikationsmanuskript 3. Zusammenfassung 4. Literaturverzeichnis 5. Anlagen (Supplemental Material) 6. Darstellung des eigenen Beitrags 7. Selbstständigkeitserklärung 8. Teilnahmebescheinigung: Vorlesung zur „Guten wissenschaftlichen Praxis“ an der Medizinischen Fakultät der Universität Leipzig 9. Wissenschaftlicher Lebenslauf 10. Publikationen 11. Danksagun

Einfluss des Lebensalters auf die beatmungsinduzierte Lungenschädigung: eine tierexperimentelle Studie

Künstliche Beatmung ist intensivmedizinisch essentiell und lebensrettend. Schon seit längerem ist aber bekannt, dass Überdruckbeatmung an sich eine Lungenschädigung hervorrufen bzw. eine bereits bestehende Lungenerkrankung wie z.B. das ARDS- Acute Respiratory Distress Syndrome verschlimmern kann. Man spricht von VALI- Ventilator- associated lung injury im klinischen Sprachgebrauch, oder VILI- Ventilator- induced lung injury, wenn experimentell an Versuchstieren solche Schädigungen hervorgerufen werden. Die grundlegenden Pathomechanismen dazu wurden in den letzten Jahren aufgeschlüsselt: Volutrauma bezeichnet die Überblähung der Alveolen, Atelektrauma das Auftreten von Scherkräften beim zyklischen Kollabieren und Öffnen von Alveolen, Biotrauma die Freisetzung von Entzündungsmediatoren (Zytokinen) aus der beatmeten Lunge. Dazu kommt noch die toxische Wirkung hoher inspiratorischer Sauerstoffkonzentrationen. Als Barotrauma wird mittlerweile nur noch der radiologische Nachweis extraalveolärer Luft definiert. Die Anwendung von PEEP und die Begrenzung des Tidalvolumens auf 6ml/kg Körpergewicht sind Bestandteil des Konzeptes der protektiven Beatmung bei Patienten mit schwerer Lungenschädigung. Sie führen dabei nachweisbar zu geringerer Sterblichkeit, verkürzter Beatmungsdauer und sind inzwischen in der Intensivmedizin etabliert

Auswirkungen simulierter Tauchgänge auf die diastolische Funktion und den pulmonalarteriellen Druck bei gesunden Männern

Die Arbeit zeigt die echokardiografisch messbaren Veränderungen der diastolischen Funktion und des pulmonalarteriellen Drucks bei gesunden Männern nach Überdruckexposition in einer Druckkammer