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. Danksagung

Bei IL-10 handelt es sich um ein antiinflammatorisches Zytokin, dessen immunmodulatorische Effekte bereits in zahlreichen Studien aufgezeigt werden konnten. Ziel dieser Studie war, die Unterschiede in der systemischen Inflammation und Organdysfunktion an Mäusen zu untersuchen, die nach Induktion eines hämorrhagischen Schocks, entweder inhalativ oder systemisch, mit IL-10 behandelt wurden. Männliche C57/BL6 Mäuse (6 Tiere pro Gruppe) wurden für 1.5 Stunden blutdruckkontrolliert in einen hämorrhagischen Schock versetzt. Nach anschließender Volumensubstitution wurde ihnen inhalativ oder intraarteriell rekombiniertes Maus - IL-10 verabreicht. Nach einer Gesamtversuchsdauer von 6 - bzw. 24 Stunden erfolgte die Tötung der Tiere. Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass die lokale und systemische Verabreichung von IL-10 das Zytokinprofil der systemischen Inflammationsantwort unterschiedlich beeinflusst. Die Lunge kann durch inhalative Gabe von IL-10 geschützt werden, ohne die systemische Inflammationsantwort zu beeinflussen.

No description available.

Bei Patienten mit einem akuten Lungenversagen (ALI oder ARDS) ist der Sauerstoffverbrauch der Lunge (VO2pulm) durch pathophysiologische Prozesse insbesondere die Ausbildung von Atelektasen stark beeinträchtigt. Aufgrund der Annahme, dass eine Steigerung der Anzahl ventilierter Lungenareale zu einer Erhöhung des pulmonalen Sauerstoffverbrauchs führt, haben wir den Einfluss eines definierten Rekrutierungsmanövers (PEEP/PEAK + 10 cmH2O) auf den pulmonalen Sauerstoffverbrauch (VO2pulm), pulmonalen kapillären Blutfluss (PCBF), der den nicht geshunteten Anteil am HZV darstellt, und den transpulmonalen Shunt (Qs/Qt) untersucht. In der vorliegenden Studie wurde der VO2pulm als Differenz zwischen dem Sauerstoffverbrauch des gesamten Körpers, gemessen über die indirekte Kalorimetrie (VO2cal), und dem über das inverse Fick`sche Prinzip errechneten Sauerstoffverbrauch (VO2Fick) bestimmt. Im Rahmen einer klinisch-prospektiven Studie konnten nach Annahme des Studienprotokolls durch die zuständige Ethikkommission 13 beatmete Patienten, welche die Consensus-Kriterien eines ALI oder ARDS erfüllten, eingeschlossen werden. Nach Sicherstellung einer adäquaten Volumensituation und Messung der Ausgangsparameter wurde der PEEP um 10 cmH2O erhöht. Um ein stabiles Atemzugvolumen (VT 6-8 ml/kgKG) und damit gleichbleibende Bedingungen für die alveoläre Ventilation bis auf das von uns durchgeführte Rekrutierungsmanöver zu gewährleisten, wurde zeitgleich der Spitzendruck ebenfalls um 10 cmH2O erhöht. Nach 15 und 60 min wurden die Zieldeterminanten pulmonaler Sauerstoffverbrauch (VO2pulm), PCBF und transpulmonaler Shunt erneut bestimmt. Die Messung der indirekten Kalorimetrie (VO2cal) wurde mit dem Deltatrac TM, MBM 200® durchgeführt, VO2Fick über die Thermodilutionsmethode ermittelt, die partielle CO2-Rückatmungsmethode (David®) zur Bestimmung des PCBF genutzt und der transpulmonale Shunt (Qs/Qt) mittels der Formel nach BERGGREN berechnet. Die statistische Auswertung der Daten erfolgte mittels T-Tests für gepaarte Stichproben. Nach dem Manöver konnte eine signifikante Steigerung des PCBF von 4,44 ± 1,15 l/min auf 5,4 ± 1,68 l/min nach 15 min, respektive 5,12 ± 1,67 l/min nach 60 min nachgewiesen werden (p<0,025). Dieser Anstieg wurde von einer signifikanten Reduktion des transpulmonalen Shunts (Qs/Qt) von 0,24 ± 0,08 auf 0,16 ± 0,07 nach 15 min und 0,16 ± 0,07 nach 60 min begleitet (p<0,005). Diese Veränderungen der pulmonalen Hämodynamik gehen mit statistisch relevanten Verbesserungen der Oxygenierung sowie der Atemmechanik einher. Eine signifikante Steigerung des pulmonalen Sauerstoffverbrauchs konnte für die gesamte Studienpopulation nicht festgestellt werden. In dieser Untersuchung steigt der Sauerstoffverbrauch der Lunge deskriptiv von baseline 10,1 +/- 30,59 ml/min über 11,42 +/- 27,42 ml/min nach 15 min, respektive auf 28,69 +/- 56,75 ml/min nach 60 min an. Die signifikante Steigerung des pulmonal-kapillären Blutflusses und die konsekutive Reduktion des transpulmonalen Shunts schon 15 min nach dem Manöver impliziert einen Anstieg der an der alveolären Ventilation teilnehmenden alveolokapillären Einheiten, was einer Rekrutierung von vorher atelektatischen Lungenabschnitten entspricht. Insbesondere bei ARDS-Patienten und Respondern konnten Rekrutierungs-induzierte Veränderungen detektiert werden, wohingegen die Patienten mit ALI oder Nonresponder keinerlei statistische Unterschiede während der Intervention zeigten. Trotz stattgefundener Wiederbelüftung von Atelektasen konnte ein statistisch relevanter Unterschied bezüglich des pulmonalen Sauerstoffverbrauchs durch das Rekrutierungsmanöver für die gesamte Studienpopulation nicht festgestellt werden.

No description available.

No description available.

Das auch gegenwärtig noch mit einer hohen Letalität behaftete Krankheitsbild des akuten Lungenversagens (ARDS) wird heutzutage mit einer Vielzahl von einzelnen oder kombinierten Therapieansätzen wie drucklimitierter Beatmung mit PEEP, permissiver Hyperkapnie, ECMO oder NO-Inhalation behandelt. Die partielle Flüssigkeitsbeatmung (PLV) mit PFC, ein tierexperimenteller und vereinzelt am Patienten erprobter Therapieansatz, wurde in dieser Studie in Kombination mit additiver NO-Inhalation zur Behandlung des ARDS evaluiert. Bei 12 Schweinen wurde mittels saliner Lungenlavagen ein akutes Lungenversagen (ALI) induziert und eine PLV mit 30 ml PFC/kgKG initiiert. Im Anschluß wurden - jeweils zwischen zwei Kontrollphasen - 1 und 10 ppm NO dem Inspirationsgas zugemischt. Bezüglich der Effekte auf das Gesamtkollektiv kam es unter PLV zu einem signifikanten Anstieg des arteriellen Sauerstoffpartialdruckes, des pulmonalarteriellen und des arteriellen Mitteldruckes, des arteriellen Sauerstoffgehaltes, des arteriellen Kohlendioxidgehaltes und der arteriellen Sauerstoffsättigung des Hämoglobins. Signifikant gesenkt wurden die venöse Beimischung und das Herzzeitvolumen. Die additive NO-Therapie bewirkte bezogen auf das Gesamtkollektiv lediglich zwei signifikante Veränderungen; so wurde die venöse Beimischung unter 10 ppm NO signifikant gesenkt und der inspiratorische Spitzendruck stieg bei den letzten drei Meßzeitpunkten signifikant an. Alle übrigen untersuchten Parameter änderten sich innerhalb des Gesamtkollektives nicht signifikant. Bei Betrachtung der einzelnen Tiere fiel auf, daß 7 Tiere mit einer deutlichen Verbesserung des Gasaustausches unter PLV reagierten (Responder) und 5 Tiere diese Optimierung nicht zeigten (Nonresponder). So stiegen bei den Tieren der Responder-Gruppe der arterielle Sauerstoffpartialdruck, Sauerstoffgehalt und die Sauerstoffsättigung des Hämoglobins sowie der pulmonalarterielle Mitteldruck signifikant an; die venöse Beimischung fiel signifikant ab. Bei den Nonrespondern stieg der pulmonalarterielle Mitteldruck signifikant und deutlich stärker als bei den Respondern an, der Gasaustausch blieb unverändert schlecht. Bei den Tieren der Responder-Gruppe führten die NO-Gaben zu einer weiteren, abermals signifikanten Steigerung des arteriellen Sauerstoffpartialdruckes sowie zu einer signifikanten Senkung des pulmonalarteriellen Mitteldruckes unter 10 ppm NO. In der Nonresponder-Gruppe kam es unter den NO-Inhalationen zu keinen Veränderungen, die signifikant waren. Alle weiteren Parameter zeigten in den beiden Untergruppen keine signifikanten Veränderungen. Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß die partielle Flüssigkeitsbeatmung nicht bei allen Tieren mit lavageinduziertem Lungenversagen die arterielle Oxygenierung bessert. Eine additive NO-Inhalation verbessert jedoch bei den Tieren, die unter PLV einen Anstieg des PaO2 zeigen, den Gasaustausch und reduziert die pulmonale Hypertension. Somit ermöglicht die Kombination zweier experimenteller Therapieansätze - partielle Flüssigkeitsbeatmung und additive NO-Inhalation - ein neues, vielversprechendes therapeutisches Konzept. Allerdings erscheinen weitere Untersuchungen notwendig, um mehr über Wechselwirkungen mit anderen Organsystemen, chemische Reaktionen der beiden Substanzen sowie über Kurz- und Langzeitnebenwirkungen dieses kombinierten Therapieansatzes herauszufinden. / Background: Partial liquid ventilation (PLV) can improve PaO2 and pulmonary arterial pressure (PAP) in acute lung injury (ALI). To determine whether NO can further augment this effect we combined PLV and NO in a saline lung lavage model of ALI. Methods: ALI was induced in twelve pigs (25±5kg BW). After instillation of FC 3280®, 1 and 10 ppm NO were administered for 20 minutes each (on-phase), interrupted by 20 minutes without NO inhalation (off-phase). Changes due to NO were calculated as the difference between the on-phase values and the mean of the off-phase values. Results: Following PLV PaO2 increased from 52.1±16.9 mmHg to 134.7±107.8 mmHg (P£ 0.05). Subsequent inhalation of NO led to a significant improvement in PaO2 only in 7 animals who had responded to PLV with an increase in PaO2 ³ 25 mmHg (responder - 1 ppm NO: 181.4±110.5 mmHg vs. 217.5±123.8 mmHg, P£ 0.05; 10 ppm NO: 160.4±115.4 mmHg vs. 209.5±110.9 mmHg, P£ 0.05). Mean PAP increased from 24.8±5.1 mmHg to 32.0±7.4 mmHg (P£ 0.05) following initiation of PLV and decreased during inhalation of both NO doses (1 ppm NO: 32.4±6.8 mmHg vs.30.6±6.0; 10 ppm NO: 34.3±6.8 mmHg vs. 30.0±6.8 mmHg) with a significant improvement only after inhalation of 10 ppm NO when analyzing the responder group separately. Conclusions: PLV may not always improve PaO2 in ALI. Additional inhalation of NO can decrease PAP and further increase oxygenation in animals which demonstrated an improvement in PaO2 with PLV alone.

Die Untersuchung organspezifischer Funktionsstörungen erlangt zunehmende Bedeutung für die moderne Intensivmedizin. Das akute Lungenversagen gehört dabei zu den wichtigsten Vitalfunktionsstörungen. Besonders bei entzündlichen Lungenschädigungen kann es zu Veränderungen des pulmonalen Sauerstoffmetabolismus kommen. In der vorliegenden klinischen Untersuchung sollte geprüft werden, ob der intrapulmonale Sauerstoffverbrauch durch methodenbedingte Unterschiede bei der Bestimmung des globalen Sauerstoffverbrauchs des Organismus, zwischen der indirekten Kalorimetrie und dem Fick´schen-Prinzip, repräsentiert wird und ob es beim akuten Lungenversagen zu einer Erhöhung des intrapulmonalen Sauerstoffverbrauchs kommt bzw. inwieweit diese Veränderungen von der Genese der akuten Lungenschädigung (ALI, ARDS, Pneumonie) abhängig sind. Darüberhinaus wurde geprüft, ob es einen Zusammenhang zwischen dem Ausmaß der pneumonischen Infiltrate und dem intrapulmonalen Sauerstoffverbrauch gibt und ob Korrelationen zu funktionellen Größen wie alveolär-arterielle Sauerstoffgehaltsdifferenz (AaDO2), intrapulmonaler Shunt (QS/QT), transpulmonaler Laktat- bzw. Glukosefluß, Differentialzytologie in der BAL-Flüssigkeit (Bronchoalveoläre Lavage) und Lungenschädigungs-Score (Murray) bestehen. Im ersten Abschnitt der vorliegenden Untersuchung wurden die Verfahren zur Bestimmung des intrapulmonalen Sauerstoffverbrauchs und zur Ermittlung der transpulmonalen Gradienten für Laktat und Glukose bei lungengesunden Patienten evaluiert. Auf diese Weise sollte die Reproduzierbarkeit der genannten Meßverfahren geprüft werden. Gegenstand des zweiten Untersuchungsabschnittes waren Art und Ausmaß der pulmonalen Stoffwechselveränderungen bei Patienten mit akutem Lungenversagen sowie deren ungeklärte diagnostische und prognostische Bedeutung. Anhand der Ergebnisse der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, daß der intrapulmonale Sauerstoffverbrauch sowohl bei Lungengesunden als auch bei Patienten mit akutem Lungenversagen durch den methodenbedingten Unterschied zwischen der indirekten Kalorimetrie und dem Fick´schen-Prinzip repräsentiert wird. Bei einer vorliegenden Infektion des Lungenparenchyms (Pneumonie) kam es zu einer hochsignifikannten (p / The examination of specific organ dysfunctions are of increasing importance for the modern intensive care medicine. The acute lung injury is one of the most frequent impairments in organ function in critically ill patients. Pulmonary oxygen consumption (VO2 pulm) is believed to be increased in patients with acute lung injury. In the present study, VO2 pulm was estimated in both patients with and without impaired lung function from the difference between total oxygen consumption measured by indirect calorimetry (VO2 cal) and oxygen consumption assessed by the reverse Fick method (VO2 Fick). In addition VO2 pulm was correlated to various parameters of impaired lung function. To assess the metabolic function of the lung, arterial-mixed venous concentration differences of lactate and glucose were determined and transpulmonary lactate flux as well as glucose flux was calculated. For within-patient measurements of VO2 pulm, a sufficient reproducibility was achieved for patients with as well as without impaired lung function. Compared to VO2 pulm in patients without lung infection (pneumonia), VO2 pulm was significantly increased in patients with pneumonia (p

Des études adultes sur l’œdème pulmonaire lésionnel et le Syndrome de Détresse Respiratoire Aiguë ont mené à l’établissement de recommandations sur les stratégies de ventilation mécanique à employer chez ces patients. Cependant, il n’est pas clair si les recommandations adultes sont également bénéfiques pour l’enfant. Objectif Décrire les stratégies de ventilation mécanique employées chez les enfants atteints d’un œdème pulmonaire lésionnel. Méthodes Étude épidémiologique transversale tenue dans 59 unités de Soins Intensifs Pédiatriques de 12 pays en Amérique du Nord et en Europe. Six jours d’étude ont eu lieu entre juin et novembre 2007. Les enfants atteints d’un œdème pulmonaire lésionnel étaient inclus et des données sur la sévérité de leur maladie, les paramètres de ventilation mécanique et les thérapies adjuvantes employées ont été recueillies. Résultats Des 3823 enfants dépistés, 414 (10.8%) avaient un œdème pulmonaire lésionnel et 165 (40%) ont été inclus dans l’étude (124 étaient sous ventilation mécanique conventionnelle, 27 sous ventilation à haute fréquence par oscillation et 14 sous ventilation non invasive). Dans le groupe sous ventilation conventionnelle, 43.5% étaient ventilés avec un mode contrôlé à pression, le volume courant moyen était de 8.3±3.3 ml/kg et l’utilisation de la PEP et FiO2 était hétérogène. Conclusions Cette étude démontre une hétérogénéité dans les stratégies de ventilation mécanique employées chez les enfants souffrant d’un œdème pulmonaire lésionnel. Celle-ci pourrait être en partie reliée à la robustesse des critères diagnostiques actuellement utilisés pour définir l’ALI/SDRA. Une évaluation rigoureuse de ces stratégies est nécessaire pour guider la standardisation des soins et optimiser l’issue de ces patients. / Acute Lung Injury and Acute Respiratory Distress Syndrome are life-threatening conditions frequently leading to respiratory support with mechanical ventilation. Studies on mechanical ventilation strategies in adult patients have led to lung protective ventilation recommendations. However, there are few pediatric clinical trials on optimal mechanical ventilation management in Acute Lung Injury and it is still unclear if strategies studied in adults are equally beneficial to children. Objective Describe mechanical ventilation strategies in Acute Lung Injury in children. Methods Cross-sectional study for six 24-hour periods from June to November 2007 across 59 Pediatric Intensive Care Units in 12 countries in North America and Europe. We identified children meeting Acute Lung Injury criteria and collected detailed information on illness severity, mechanical ventilation support and use of adjunctive therapies. Results Of 3823 patients screened, 414 (10.8%) were diagnosed with Acute Lung Injury and 165 were included in the study (124 received conventional mechanical ventilation, 27 high frequency oscillatory ventilation, 14 non-invasive mechanical ventilation). In the conventional mechanical ventilation group, 43.5% were ventilated in a pressure control mode, the mean tidal volume was 8.3±3.3 ml/kg and there was no clear relationship between PEEP and FiO2 delivery. Conclusions Our study reveals inconsistent mechanical ventilation practice and use of adjunctive therapies in children with Acute Lung Injury. Rigorous evaluation of ventilator management strategies in children with an Acute Lung Injury are urgently needed to guide standardization of care and optimize clinical outcomes.

Background: Lung dysfunction constitutes a severe complication after major cardiac surgery with cardiopulmonary bypass (CPB), substantially contributing to postoperative morbidity and mortality. The current possibilities of preventive and therapeutic interventions, however, remain insufficient. We, therefore, investigated the effects of intraoperative application of the antioxidant and anti-inflammatory green tea polyphenol epigallocatechin-3-gallate (EGCG) on CPB-associated lung injury. Materials and methods: Thirty piglets (8 - 15 kg) were divided into four groups: sham-operated and saline-treated control group (n = 7); sham-operated and EGCG-treated control group (EGCG-control group; n = 7); CPB group (n = 10); and CPB + EGCG group (n = 6). The CPB groups underwent 120 min of CPB followed by 90 min of recovery time. In the CPB + EGCG group, EGCG (10 mg/kg body weight) was administered intravenously before and after CPB. Hemodynamic monitoring, blood gas analysis, hematoxylin-eosin staining, and immunohistochemistry of lung tissue were performed. Results: Histologic examination revealed thickening of the alveolar wall and enhanced alveolar neutrophil infiltration in the CPB group (P < 0.05) compared with those in the control group, which was prevented by EGCG (P < 0.05). In the CPB group, higher formation of poly(ADP-ribose) and nuclear translocation of apoptosis-inducing factor were detected in comparison with those in the control group (P < 0.001), which were both reduced in the CPB + EGCG group (P < 0.001). Compared with the control group, the EGCG-control group showed thickening of the alveolar wall and increased neutrophil infiltration (P < 0.05). Conclusions: CPB leads to lung edema, pulmonary neutrophil infiltration, and presumably initiation of poly(ADP-ribose) polymerase-dependent cell death signaling in the lung. EGCG appears to attenuate CPB-associated lung injury, suggesting that this may provide a novel pharmacologic approach.