Hintergrund: Durch den Einsatz der Hochfrequenzoszillationsbeatmung (HFOV) kann das applizierte Tidalvolumen minimiert und dadurch das Risiko für alveolären Scherstress reduziert werden, allerdings resultieren höhere Oszillationsfrequenzen in einer insuffizienten CO2-Elimination mit Entstehung einer Hyperkapnie und respiratorischen Azidose. In dieser experimentellen Studie wurde die Auswirkung verschiedener Oszillationsfrequenzen bei der HFOV auf die CO2-Elimination mit und ohne die Hinzunahme einer arteriovenösen extrakorporalen Lungenassistenz (avECLA) im Großtier-ARDS-Modell untersucht. Unsere Hypothese: die Verwendung hoher Oszillationsfrequenzen und damit die Minimierung des Tidalvolumens erfordert die Kombination einer HFOV mit einer avECLA, um Normokapnie zu erhalten oder wiederherzustellen.
Methodik: Hierzu wurden acht gesunde Pietrain-Schweine (56,5 ± 4,4 kg) narkotisiert und intubiert und anschließend mittels pulmonaler Lavage ein schweres iatrogenes ARDS herbeigeführt. Nach einstündiger Stabilisierungsphase (PaO2 durchgehend < 80 mmHg) erfolgte ein Recruitment-Manöver und die Einstellung des mittleren Atemwegsdrucks auf 3 cmH2O über dem zuvor bestimmten unteren Inflektionspunkt. Anschließend wurden die Tiere der HFOV zugeführt, randomisiert und mit entweder auf- oder absteigenden Oszillationsfrequenzen jeweils 30 Minuten mit und ohne Hinzunahme der avECLA beatmet.
Ergebnisse: Ab Oszillationsfrequenzen von 9 Hz entwickelten die Versuchstiere ohne die Hinzunahme einer avECLA zügig eine Hyperkapnie, welcher nur durch die Hinzunahme der avECLA entgegengewirkt werden konnte. Durch das Recruitment-Manöver und die Einstellung des mittleren Atemwegsdrucks auf 3 cmH2O über dem unteren Inflektionspunkt konnte die Oxygenierung dauerhaft signifikant verbessert werden (p<0.05). Die Ergebnisse der beiden Gruppen (auf- vs. absteigende Oszillationsfrequenzen) unterschieden sich dabei nicht voneinander.
Zusammenfassung: Bei der Hochfrequenzoszillationsbeatmung (HFOV) konnte Normokapnie bei Oszillationsfrequenzen von 9 – 15 Hz nur durch die Kombination mit einer arteriovenösen extrakorporalen Lungenassistenz (avECLA) aufrecht erhalten werden. Zusätzlich konnte nach dem Recruitment-Manöver und der Einstellung des mittleren Atemwegsdrucks auf 3 cmH2O über dem unteren Inflektionspunkt auch noch bei sehr hohen Oszillationsfrequenzen eine dauerhafte, signifikante Verbesserung der Oxygenierung verzeichnet werden. Somit demaskiert die avECLA das lungenprotektive Potential der HFOV: die Minimierung der applizierten Tidalvolumina begrenzt nicht nur eine alveoläre Überblähung und damit Volutraumata, die Applikation höherer mittlerer Atemwegsdrücke ermöglicht darüber hinaus ein pulmonales Recruitment und schützt die Lunge damit vor Atelekttraumata. / Background: During high-frequency oscillatory ventilation (HFOV) the applied tidal volume can be minimized and thereby reduce the risk of alveolar shear stress, however, higher oscillatory frequencies result in insufficient CO2-elimination with development of hypercapnia and respiratory acidosis. In this experimental study, the effect of different oscillatory frequencies in HFOV in regards to CO2-elimination with or without the combination with an arteriovenous extracorporeal lung assist (av-ECLA) was investigated in an animal-model of ARDS. Our hypothesis: the use of high oscillation frequencies and therefore the minimization of tidal volume requires the combination of HFOV with av-ECLA to maintain or reestablish normocapnia.
Methods: Therefore eight healthy pigs (56.5 ± 4.4 kg) were anesthetized and intubated, followed by a pulmonary lavage to induce a severe iatrogenic ARDS. After a stabilisation period of 60 minutes (PaO2 continuously < 80 mmHg) a recruitment maneuver was performed and mean airway pressure was adjusted 3 cmH2O above the previously determined lower inflection point. The animals were then transferred to HFOV, randomized and ventilated with either ascending or descending oscillatory frequencies for 30 minutes alternating with and without av-ECLA.
Results: At oscillatory frequencies of 9 Hz and above without av-ECLA, the animals rapidly developed a hypercapnia, which could only be counteracted by combining HFOV with av-ECLA. Due to the recruitment maneuver and the adjustment of the mean airway pressure to 3 cmH2O above the lower inflection point, the oxygenation could be significantly improved throughout the trial (p<0.05). The results of both groups (ascending vs. descending oscillatory frequencies) did not differ from each other.
Conclusion: During high-frequency oscillatory ventilation (HFOV) with oscillatory frequencies of 9 - 15 Hz, normocapnia could only be maintained by the combination with an arteriovenous extracorporeal lung assist (av-ECLA). In addition, after recruitment maneuver and the adjustment of the mean airway pressure to 3 cmH2O above the lower inflection point, a permanent and significant improvement in the oxygenation could be observed, even at very high oscillation frequencies. Therefore, the av-ECLA unmasks the lung-protective potential of HFOV: the minimization of the applied tidal volume not only limits an alveolar over-inflation and therefore volutrauma; the application of higher mean airway pressures also enables pulmonary recruitment and therefore protects the lung from atelecttrauma.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uni-wuerzburg.de/oai:opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de:15082 |
| Date | January 2016 |
| Creators | Wolfsteiner, Ulrike |
| Source Sets | University of Würzburg |
| Language | deu |
| Detected Language | English |
| Type | doctoralthesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/de/deed.de, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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