Zusammenfassung Hintergrund Die Interscalenäre Blockade des Plexus brachialis (ISB) ist ein weit verbreitetes regionalanästhesiologisches Verfahren zu postoperativen Schmerzkontrolle bei Operationen an der Schulter. Ungeachtet der suffizienten Analgesie kommt es bei der ISB fast immer zur akzessorischen Blockade des Nervus phrenicus mit konsekutiver Lähmung des Zwerchfells sowie zu einer motorischen Blockade der betroffenen Extremität. Eine nebenwirkungsärmere Alternative könnte die ultraschallgestützte anteriore Blockade des Nervus suprascapularis (NSSB) darstellen. Methoden 55 für eine ambulante arthroskopische Schulteroperation vorgesehene Patienten wurden nach dem Zufallsprinzip der Gruppe ISB oder NSSB zugeteilt. Für beide Verfahren wurden jeweils 10 ml 1 %iges Ropivacain verwendet. Primärer Endpunkt war die prozentuale Lungenventilation auf der zu operierenden Seite, welche mittels Elektrischer Impedanz-Tomographie (EIT) gemessen wurde. Zur Beurteilung der hemidiaphragmatischen Parese erfolgte zusätzlich die sonographische Darstellung des Zwerchfells auf der ipsilateralen Seite im M-Mode. Als sekundäre Endpunkte wurden der postoperative Schmerzmittelverbrauch, Schmerz-Scores, die Handkraft, die sensorische Blockade der Hand sowie die Patientenzufriedenheit untersucht. Ergebnisse Insgesamt konnten die Daten von 48 Patienten analysiert (24 NSSB, 24 ISB, durchschnittliches Alter 51 Jahre, 22 Frauen, 26 Männer) werden. Technische Probleme bei der Durchführung der EIT-Messung sowie die fehlerhafte Aufzeichnung der EIT-Daten führten zum Ausschluss von 7 Patienten. Vor der Nervenblockade wurde die zu untersuchende Lungenhälfte mit durchschnittlich 51 % des gesamten Lungenvolumens belüftet. Postoperativ fielen die Werte auf 34 % (NSSB) vs. 10 % (ISB) ab, dies entsprach einer Differenz von 23 % (95 % KI = 13 bis 34 %, p < 0,001). Eine Zwerchfellparese wurde bei 21 % (NSSB) vs. 88 % (ISB) der Patienten nachgewiesen (p < 0,001). Die Handkraft war bei der NSSB um 11,2 kg (95 % KI = 3,6 bis 18,9 kg, p = 0,0024) höher und eine eingeschränkte Sensorik der Hand wurde bei 0 % (NSSB) vs. 46 % (ISB) der Patienten beobachtet (p < 0,001). Die angegebenen Schmerzen waren in den ersten 6 h nach der Operation in beiden Gruppen niedrig, mit leichtem Vorteil zugunsten der ISB. Hinsichtlich des postoperativen Opioid-Verbrauchs und der Patientenzufriedenheit zeigten sich keine signifikanten Unterschiede. Schlussfolgerung Die anteriore Blockade des Nervus suprascapularis führt zu einer weniger ausgeprägten postoperativen Ventilationseinschränkung und geht seltener mit einer Parese des Zwerchfells einher. In Bezug auf Analgesie, Schmerzmittelverbrauch und Patientenkomfort ist sie der Interscalenären Blockade gleichwertig.:Inhaltsverzeichnis Abkürzungsverzeichnis 1 1 Einleitung 3 1.1 Anatomie 4 1.1.1 Schultergelenk 4 1.1.2 Plexus brachialis 5 1.1.3 Nervus suprascapularis 9 1.1.4 Innervation der Schulter 10 1.2 Regionalanästhesie 11 1.2.1 Geschichte der Regionalanästhesie 11 1.2.2 Verfahren der Regionalanästhesie 12 1.2.3 Periphere Nervenblockaden des Plexus brachialis 15 1.3 Die Elektrische Impedanz-Tomographie (EIT) 25 1.3.1 Technisches Prinzip 26 1.3.2 Einsatzmöglichkeiten der EIT im klinischen Alltag 27 1.4 Ambulante Operationen 28 1.4.1 Entwicklung des tagesklinischen Bereiches 28 1.4.2 Vorteile ambulanter Operationen 30 1.4.3 Voraussetzungen für einen ambulanten Eingriff 30 1.4.4 Anforderungen an das Anästhesieverfahren 31 2. Zielsetzung der Doktorarbeit 33 3. Material und Methoden 34 3.1 Studie 34 3.1.1 Stichprobenberechnung, Gruppeneinteilung und Randomisierung 34 3.1.2 Einschluss- und Ausschlusskriterien 35 3.2 Punktionsprozedere und -technik 36 3.2.1 Durchführung der Interscalenären Blockade 37 3.2.2 Durchführung der anterioren N. suprascapularis Blockade 38 3.2.3 Rescue-Medikation, Procedere bei unzureichender Analgesie sowie Verfahrensweise bei Verdacht auf neurologische Schäden 40 3.3 EIT-Messung und sonographischen Darstellung des Zwerchfells 41 3.3.1 Durchführung der EIT-Messung 41 3.3.2 Sonographie des Zwerchfells 42 3.4 Datenerhebung 44 3.5 Studienendpunkte 46 3.6 Statistik 47 4. Ergebnisse 48 4.1 Demographische Daten 48 4.2 OP-Indikationen und Nebendiagnosen 51 4.2.1 OP-Indikationen 51 4.2.2 Komorbiditäten 51 4.3 OP-Daten, Anästhesieverfahren und Punktionsdaten 53 4.3.1 OP-Daten 53 4.3.2 Anästhesieverfahren und intraoperativer Medikamentenverbrauch 54 4.3.3 Punktionsdaten 54 4.4 EIT-Messung und Zwerchfellsonographie 56 4.5 Evaluation der Schmerzintensität und postoperativer Schmerzmittelverbrauch 60 4.5.1 Schmerzintensität 60 4.5.2 Postoperativer Analgetikaverbrauch 61 4.6 Daten zur Handkraftmessung, Blockadequalität, Blockadedauer, Nebenwirkung und Komplikationen sowie Patientenzufriedenheit 63 4.6.1 Bestimmung der Handkraft, sensorische Blockadequalität und Blockadedauer 63 4.6.2 Nebenwirkungen und Komplikationen 65 4.6.3 Patientenzufriedenheit 66 5 Diskussion 68 5.1 Zusammenfassung der Hauptergebnisse 68 5.2 Diskussion der Ergebnisse 69 5.2.1 EIT und Sonographie zur Detektion der N. phrenicus Parese 69 5.2.2 Parese des N. phrenicus und Zwerchfellparese 71 5.2.3 Schmerztherapie und periphere Nervenblockaden bei ambulanten Operationen 73 5.2.4 Sensomotorische Blockadequalität 75 5.2.5 Blockadedauer 76 5.2.6 Methodenimmanente Nebenwirkungen und Komplikationen 77 5.2.7 Patientenzufriedenheit und erneute Entscheidung 77 5.2.8 Limitationen 77 5.2.9 Ausblick 78 Zusammenfassung 80 Literaturverzeichnis 82 Abbildungsverzeichnis 93 Tabellenverzeichnis 95 Anhang 96 Eigenständigkeitserklärung 98 Publikationen 99

Multiphase flow denotes the simultaneous flow of two or more physically distinct and immiscible substances and it can be widely found in several engineering applications, for instance, power generation, chemical engineering and crude oil extraction and processing. In many of those applications, multiphase flows determine safety and efficiency aspects of processes and plants where they occur. Therefore, the measurement and imaging of multiphase flows has received much attention in recent years, largely driven by a need of many industry branches to accurately quantify, predict and control the flow of multiphase mixtures. Moreover, multiphase flow measurements also form the basis in which models and simulations can be developed and validated. In this work, the use of electrical impedance techniques for multiphase flow measurement has been investigated. Three different impedance sensor systems to quantify and monitor multiphase flows have been developed, implemented and metrologically evaluated. The first one is a complex permittivity needle probe which can detect the phases of a multiphase flow at its probe tip by simultaneous measurement of the electrical conductivity and permittivity at up to 20 kHz repetition rate. Two-dimensional images of the phase distribution in pipe cross section can be obtained by the newly developed capacitance wire-mesh sensor. The sensor is able to discriminate fluids with different relative permittivity (dielectric constant) values in a multiphase flow and achieves frame frequencies of up to 10 000 frames per second. The third sensor introduced in this thesis is a planar array sensor which can be employed to visualize fluid distributions along the surface of objects and near-wall flows. The planar sensor can be mounted onto the wall of pipes or vessels and thus has a minimal influence on the flow. It can be operated by a conductivity-based as well as permittivity-based electronics at imaging speeds of up to 10 000 frames/s. All three sensor modalities have been employed in different flow applications which are discussed in this thesis. The main contribution of this research work to the field of multiphase flow measurement technology is therefore the development, characterization and application of new sensors based on electrical impedance measurement. All sensors present high-speed capability and two of them allow for imaging phase fraction distributions. The sensors are furthermore very robust and can thus easily be employed in a number of multiphase flow applications in research and industry.

Multiphase flow denotes the simultaneous flow of two or more physically distinct and immiscible substances and it can be widely found in several engineering applications, for instance, power generation, chemical engineering and crude oil extraction and processing. In many of those applications, multiphase flows determine safety and efficiency aspects of processes and plants where they occur. Therefore, the measurement and imaging of multiphase flows has received much attention in recent years, largely driven by a need of many industry branches to accurately quantify, predict and control the flow of multiphase mixtures. Moreover, multiphase flow measurements also form the basis in which models and simulations can be developed and validated. In this work, the use of electrical impedance techniques for multiphase flow measurement has been investigated. Three different impedance sensor systems to quantify and monitor multiphase flows have been developed, implemented and metrologically evaluated. The first one is a complex permittivity needle probe which can detect the phases of a multiphase flow at its probe tip by simultaneous measurement of the electrical conductivity and permittivity at up to 20 kHz repetition rate. Two-dimensional images of the phase distribution in pipe cross section can be obtained by the newly developed capacitance wire-mesh sensor. The sensor is able to discriminate fluids with different relative permittivity (dielectric constant) values in a multiphase flow and achieves frame frequencies of up to 10 000 frames per second. The third sensor introduced in this thesis is a planar array sensor which can be employed to visualize fluid distributions along the surface of objects and near-wall flows. The planar sensor can be mounted onto the wall of pipes or vessels and thus has a minimal influence on the flow. It can be operated by a conductivity-based as well as permittivity-based electronics at imaging speeds of up to 10 000 frames/s. All three sensor modalities have been employed in different flow applications which are discussed in this thesis. The main contribution of this research work to the field of multiphase flow measurement technology is therefore the development, characterization and application of new sensors based on electrical impedance measurement. All sensors present high-speed capability and two of them allow for imaging phase fraction distributions. The sensors are furthermore very robust and can thus easily be employed in a number of multiphase flow applications in research and industry.

Der Wasserhaushalt von Dialysepatienten bewegt sich ondulierend zwischen Überwässerung vor der Behandlung und gezielter Dehydratation nach der Dialyse. Das Ziel der Behandlung ist ein e Flüssigkeitsbalance. Das Gewicht nach der Dialyse bei dem dieser Zustand erreicht ist, wird als Trockengewicht oder Dialysezielgewicht bezeichnet. Zur Zeit ist kein einzelner Parameter verfügbar, von dem sich ein adäquates Trockengewicht der Dialysepatienten ableiten ließe. Die Einschätzung des Trockengewichtes von dialysepflichtigen Kindern stützt sich auf die sorgfältige klinische Untersuchung. Die Bioimpedanzanalyse und die Messung des Durchmessers der Vena cava inferior sind zwei nicht invasive Verfahren, die bereits an erwachsenen Dialysepatienten untersucht und zur Beurteilung des Trockengewichtes sowie des Extrazellulärvolumens angewandt werden. Für Kinder sind keine Referenzwerte für beide Verfahren verfügbar. Aus diesen Grund entschlossen wir uns, Normalwerte für diese Altersgruppe (6,8 bis 16 Jahre) zu erheben. Es zeigte sich ein enger Zusammenhang zwischen Resistanz (BIA) und Durchmesser der Vena cava inferior auf der einen und Werten wie z.B. Alter, Gewicht und Körperoberfläche auf der andren Seite. Resistanz und Durchmesser stehen ebenfalls in enger Beziehung zueinander. Bei der Untersuchung von 31 Dialysepatienten zeigten sich Wachstumsverzögerung und verspätete Pubertät. Daraus wird deutlich das altersbezogene Referenzwerte zu einer falschen Einschätzung des Wasserhaushaltes führen würden. Die kombinierte Anwendung beider Verfahren mit der Körperoberfläche als Bezugswert, kann im Vergleich zu den Veränderungen des Körpergewichtes wertvolle Informationen zur Optimierung des Trockengewichtes geben. / The hydration state of a dialysis patient reflects the balance between fluid overload, normovolemia and underhydration. The goal of the treatment is a fluid balance that is close to normal. The weight after dialysis in which this is achieved is the so called "dry weight". However, there is no single parameter to define the adequate dry body weight of a dialysis patient. In the assessment of dry body weight in dialysis-dependent children one must rely on careful and repeated clinical observation. Bioimpedance analysis and inferior vena cava diameter (IVCD) have been evaluated and utilized in adults as noninvasive parameters for the assessment of dry weight and extracellular volume. Since there are no data available for normal children, we performed a prospective study to establish reference standards for a pediatric population (111 females and 95 males, aged 6.8-16 years). We found strong correlations of both resistance (BIA) and IVCD with age, height, weight, and, in particular, with body surface area. IVCD and resistance also correlated with each other. We also investigated 31 pediatric dialysis patients who showed growth retardation and delayed puberty. Applying age-related reference intervals to pediatric dialysis patients resulted in an underestimation of overhydration. The combination of both methods using body surface area-corrected values with the clinical features of deviation of dry weight will serve as an adjunct to the assessment of post-dialysis dry weight.