| Lizenz: Veröffentlichungsvertrag für Publikationen ohne Print on Demand (1MB) |
- URN zum Zitieren dieses Dokuments:
- urn:nbn:de:bvb:355-epub-252972
- DOI zum Zitieren dieses Dokuments:
- 10.5283/epub.25297
| Dokumentenart: | Hochschulschrift der Universität Regensburg (Dissertation) |
|---|---|
| Open Access Art: | Primärpublikation |
| Datum: | 11 Juli 2012 |
| Begutachter (Erstgutachter): | Prof. Dr. Michael Pfeifer und Prof. Dr. Thomas Bein |
| Tag der Prüfung: | 16 März 2012 |
| Institutionen: | Medizin > Lehrstuhl für Innere Medizin II |
| Stichwörter / Keywords: | ECMO, extrakorporale Membranoxygenierung, ARDS, akutes schweres Lungenversagen, acute respiratory distress syndrome, Erwachsene, miniaturisiertes ECMO System |
| Dewey-Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 610 Medizin |
| Status: | Veröffentlicht |
| Begutachtet: | Ja, diese Version wurde begutachtet |
| An der Universität Regensburg entstanden: | Ja |
| Dokumenten-ID: | 25297 |
Zusammenfassung (Deutsch)
Trotz erheblicher technischer und therapeutischer Fortschritte weist das akute Lungenversagen (acute respiratory distress syndrome, ARDS) nach wie vor eine hohe Letalität auf. Unterschiedliche lungenschädigende Noxen sowohl pulmonalen als auch extrapulmonalen Ursprungs führen zu erheblichen Funktionsbeeinträchtigungen und strukturellen Veränderungen der Lunge. Um über die konventionelle Beatmung ...
Zusammenfassung (Deutsch)
Trotz erheblicher technischer und therapeutischer Fortschritte weist das akute Lungenversagen (acute respiratory distress syndrome, ARDS) nach wie vor eine hohe Letalität auf. Unterschiedliche lungenschädigende Noxen sowohl pulmonalen als auch extrapulmonalen Ursprungs führen zu erheblichen Funktionsbeeinträchtigungen und strukturellen Veränderungen der Lunge. Um über die konventionelle Beatmung bei schwerem ARDS den lebenswichtigen Gasaustausch zu ermöglichen, sind mitunter hohe Ventilationsdrücke und große Tidalvolumina erforderlich. Dieses aggressive Beatmungsregime birgt das Risiko, einen beatmungsinduzierten Lungenschaden (ventilator induced lung injury, VILI) zu provozieren, der das Lungenversagen über das Ausmaß der ursprünglichen Schädigung hinaus zusätzlich aggraviert.
Nach Ausschöpfen konventioneller Therapieoptionen stellt die extrakorporale Membranoxygenierung (ECMO) bei schwerem ARDS eine supportive Maßnahme dar, die zeitlich begrenzt die Gasaustauschfunktion der Lunge teilweise ersetzen kann. Auf diese Weise kann die Beatmung protektiver erfolgen und eine Progression der Schäden reduziert werden. In der Vergangenheit waren technische Komplikationen, Hämolyse, Gerinnungsstörungen mit Blutungskomplikationen und erhöhtem Transfusionsbedarf für multiple, teilweise schwere Komplikationen verantwortlich. Aufgrund dessen blieb die Anwendung des Verfahrens auf ausgewählte Patienten beschränkt.
Technische Verbesserungen führten zu einer Miniaturisierung des extrakorporalen Systems und machen eine einfachere und sicherere Handhabung möglich, so dass Patienten auch mit angeschlossener ECMO unproblematisch transportfähig sind. Die verringerte Fremdoberfläche, das geringe Vorfüllvolumen und die Entwicklung von Heparinbeschichtungen mit besserer Biokompatibilität für den gesamten extrakorporalen Kreislauf (sogenanntes heparin tip-to-tip coating) tragen zur Reduzierung von Blutungs- und Gerinnungskomplikationen bei. Konsekutiv ist der Transfusions- und der Antikoagulantienbedarf zurückgegangen.
Durch den Einsatz des neuen Werkstoffes Polymethylpenten für die Herstellung der Membrankapillaren der Oxygenatoren tritt das Problem des Plasma Leakage, einer häufigen technischen Komplikation, nicht mehr auf. Eine sehr gute Gastransferleistung und ein geringer Innenwiderstand ist durch diese neue Generation der Membranoxygenatoren gewährleistet.
Die Hämolyserate ist durch die Entwicklung von Zentrifugalpumpen, die gegenüber den herkömmlichen Rollerpumpen weniger traumatisch für Blutbestandteile sind, weiter verringert.
Ein Vertreter dieser neuen, miniaturisierten ECMOs ist das System der Firma Maquet und setzt sich aus dem Membranoxygenator Maquet Jostra Quadrox PLS und der Zentrifugalpumpe Maquet Jostra Rotaflow zusammen.
In der vorliegenden Studie kam dieses System erstmals bei einem größeren Kollektiv (n = 60) erwachsener Patienten mit schwerem ARDS zur Anwendung. Im Unterschied zu früheren Studien war durch das Unterstützungsverfahren lediglich ein partieller Lungenersatz angestrebt, ausreichend, um das Beatmungsregime möglichst protektiv halten zu können. Für die Transfusionspolitik wurde ein restriktiver Ansatz mit zurückhaltender Gabe von Blutprodukten gewählt. Alter, Gerinnungsstatus, akutes Nierenversagen und Immunsuppression stellten grundsätzlich kein Ausschlusskriterium dar.
Wesentliche Ergebnisse der Studie sind, dass durch den Einsatz des Systems beim ARDS des Erwachsenen eine rasche und ausgeprägte Verbesserung des Gasaustausches erzielt und eine wesentlich protektivere Beatmung ermöglicht werden konnte. Für den Sauerstofftransfer über den Oxygenator wurde zwei Stunden nach Anschluss eine mediane Rate von 154 (115 - 184) mL/min erzielt, für den Kohlendioxidtransfer wurde zum selben Zeitpunkt ein Wert von 210 (161 - 251) mL/min dokumentiert.
Die verbesserte Kohlendioxidelimination führte unter anderem zu einer Stabilisierung der Säure-Base-Haushaltes, der pH stieg innerhalb der ersten zwei Stunden der Unterstützung von 7,20 (7,13 – 7,30) auf 7,42 (7,34 – 7,49). Durch die Normalisierung des pHs konnte der Katecholaminbedarf gesenkt werden, da diese im physiologischen pH-Bereich ihr Wirkoptimum haben. Durch die Dosisreduktion konnten die Nebenwirkungen minimiert werden. Im Rahmen der Umstellung der Beatmung konnte das Tidalvolumen pro Kilogramm des prognostzierten Körpergewichts von initial 7,5 (6,5 – 8,5) mL auf 5,1 (4,4 – 5,9) mL nach zwei Stunden gesenkt werden. Das Atemminutenvolumen wurde zeitgleich von 13,1 (11,0 – 16,2) L/min auf 7,6 (4,9 – 10,0) L/min reduziert.
Das miniaturisierte ECMO-System hat sich im klinischen Alltag als sehr zuverlässig und sicher erwiesen. Der Transfusionsbedarf war außerordentlich gering, pro Patient und Tag wurden im Mittel 0,8 (0,4 – 1,8) Erythrozytenkonzentrate, 0,5 (0,0 – 2,6) Fresh Frozen Plasma Einheiten und 0,0 (0,0 – 0,7) Thrombozytenkonzentrate benötigt. Insbesondere der letzte Wert spiegelt die antikoagulative Wirkung der verbesserten Oberflächenbeschichtung wider, während die geringe Hämolyserate primär der neuen Zentrifugalpumpe zu zurechnen ist. Das Outcome mit einer Überlebensrate von 45% ist in Anbetracht des vergleichsweise hohen Alters des Kollektivs und ausgeprägter Schwere der Grunderkrankung vieler Studienteilnehmer zufriedenstellend.
Trotz der erzielten Fortschritte muss hinsichtlich der Biokompatibilität des Systems eine weitere Optimierung vorangetrieben werden. Eine weitere Miniaturisierung ist in Form des Maquet Cardiohelp bereits zur Marktreife gelangt, der aufgrund seiner Kompaktheit und einfachen Handhabung auch in peripheren Häusern genutzt werden kann, um schwerst kranke Patienten transportfähig zu machen. Ein generell früherer Einsatz des ECMO-Systems bei ARDS zur Reduktion von beatmungsinduzierten Lungenschädigungen ist zu diskutieren; ob dadurch eine Senkung der Mortalität zu erzielen ist, sollte in einer randomisierten, prospektiven Studie überprüft werden.
Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)
Despite remarkable technical and therapeutic advances acute respiratory failure (acute respiratory distress syndrome, ARDS) still has a high mortality. Different lung harming noxa of pulmonary as well as extra pulmonary origin lead to a grave functional impairment and structural alteration of the lungs. In order to enable essential gas transfer in severe ARDS by conventional ventilation high ...
Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)
Despite remarkable technical and therapeutic advances acute respiratory failure (acute respiratory distress syndrome, ARDS) still has a high mortality. Different lung harming noxa of pulmonary as well as extra pulmonary origin lead to a grave functional impairment and structural alteration of the lungs. In order to enable essential gas transfer in severe ARDS by conventional ventilation high pressure and tidal volumes are occasionally necessary. This aggressive ventilation regime involves the risk of inducing a VILI (ventilator induced lung injury), which aggravates the respiratory failure beyond the extend of the original damage. After having exhausted all conventional therapeutic options, extracorporeal membrane oxygenation (ECMO) can be a supportive measure of partial replacement of the gas transfer of the lungs for a limited time. Thus, ventilation can be carried out more protectively and a progression of damage can be reduced. In the past technical complications, hemolysis, coagulation disorders with bleeding complications and increased transfusion requirement were accountable for multiple, in some cases severe complications. As a result of this the application of the method was limited to selected patients.
Technical improvements led to a miniaturization of the extracorporeal system and made a simple and safe handling possible. Thus, patients with connected ECMO are transportable without problems. Reduced foreign surface, low priming volume and the development of heparin coating with improved biocompatibility for the complete extracorporeal circulation (tip-to-tip coating) contribute to a reduction of bleeding- and clotting complications. Consecutively transfusion and anticoagulation requirements have decreased. Plasma leakage, a frequent technical complication, no longer occurs, due to application of the new material polymethylpentene for the construction of membrane capillaries of the oxygenators. A very good gas transfer performance and a low internal resistance are ensured by this new generation of membrane oxygenators. Hemolysis has been further reduced by the development of centrifugal pumps which are less traumatic to blood components compared to conventional roller pumps.
A representative of these new miniaturized ECMOs is the system by Maquet. It is composed of the membrane oxygenator Maquet Jostra Quadrox PLS and the centrifugal pump Maquet Jostra Rotaflow.
In the present study the system was applied in a greater collective (n = 60) of adult patients with severe ARDS for the first time. In contrast to previous studies only partial lung replacement was aspired, sufficient to keep the ventilation regime as protective as possible. A restrictive approach had been chosen for the transfusion policy with conservative administration of blood products. Age, coagulation status, acute renal failure and immunosuppression were no categorical criterion for exclusion.
Substantial results of the study are the achievement of a quick and distinct improvement of the gas transfer and the possibility of considerably more protective ventilation by application of the system in ARDS of the adult. A median rate of 154 (115 – 184) ml/min for the oxygen transfer was achieved two hours after connecting the ECMO to the patient. The transfer of carbon dioxide was noted with a value of 210 (161 - 251) ml/min at the same time.
Improved carbon dioxide elimination led to a stabilisation of the acid-base balance, pH rose from 7,20 (7,13 – 7,30) to 7,42 (7,34 – 7,49) within the first two hours of support. Normalisation of pH led to a lowered requirement of catecholamines since these have their optimum effect at physiologic pH. Through a dose reduction side effects could be minimized. In line with the adjustment of ventilation the tidal volume could be reduced from initially 7,5 (6,5 – 8,5) ml to 5,1 (4,4 – 5,9) ml per kilo of predicted body weight after two hours. Respiratory minute volume was reduced from 13,1 (11,0 – 16,2) l/min to 7,6 (4,9 – 10,0) l/min at the same time.
The miniaturized ECMO system has proved very reliable and safe in daily clinic routine. Requirements of transfusion was extraordinarily low; per patient and day 0,8 (0,4 – 1,8) red blood cell concentrate, 0,5 (0,0 – 2,6) units of fresh frozen plasma and 0,0 (0,0 – 0,7) platelet concentrate were needed on average. Particularly the last value reflects the anticoagulative effect of the improved surface coating, whereas the little rate of hemolysis primarily can be attributed to the new centrifugal pump. In consideration of the comparatively old age of the collective and distinct severity of underlying disease of a lot of study participants the outcome with a survival rate of 45% is satisfactory.
Despite achieved progress, biocompatibility of the system has further to be optimized. In Maquet's Cardiohelp a continuing miniaturization has reached readiness for marketing. Due to its compactness and easier handling it can be used in peripheral hospitals to make critically ill patients transportable. A generally earlier application of the ECMO system in ARDS for the reduction of ventilator induced lung injury should be discussed. Whether a decrease in mortality can be reached should be proved by a randomized, prospective study.
Metadaten zuletzt geändert: 26 Nov 2020 04:30
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