Fahrdruck

Wissenschaftliche Berichte Band 12, Artikelnummer: 21687 (2022) Diesen Artikel zitieren

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Es sollte untersucht werden, ob eine treibende druckgesteuerte Beatmung zu einer homogeneren Verteilung in der Lunge bei der gynäkologischen Laparoskopie beitragen könnte. Chinesische Patienten wurden nach dem Pneumoperitoneum randomisiert und erhielten entweder einen positiven endexspiratorischen Druck (PEEP) von 5 cm H2O (Kontrollgruppe) oder einen individualisierten PEEP, der den niedrigsten Antriebsdruck erzeugte (Titrationsgruppe). Die Homogenität der Beatmung wird als Index der globalen Inhomogenität (GI) basierend auf der elektrischen Impedanztomographie quantifiziert, wobei ein niedrigerer Index eine homogenere Beatmung bedeutet. Der perioperative arterielle Oxygenierungsindex und die Mechanik des Atmungssystems wurden ebenfalls aufgezeichnet. Es wurden Blutproben für Biomarker für Lungenverletzungen entnommen, darunter Interleukin-10, neutrophile Elastase und Clara-Cell-Protein-16. Insgesamt wurden 48 Patienten in die Analyse einbezogen. Wir beobachteten einen signifikanten Anstieg des GI-Index unmittelbar nach der Trachealextubation im Vergleich zur Präinduktion in der Kontrollgruppe (p = 0,040), jedoch nicht in der Titrationsgruppe (p = 0,279). Darüber hinaus war der GI-Index in der Titrationsgruppe offensichtlich niedriger als in der Kontrollgruppe [0,390 (0,066) vs. 0,460 (0,074), p = 0,0012]. Der Oxygenierungsindex und die respiratorische Compliance waren in der Titrationsgruppe signifikant höher als in der Kontrollgruppe. Zwischen den beiden Gruppen wurden keine signifikanten Unterschiede bei Biomarkern oder Hämodynamik festgestellt. Die Steuerung des druckgesteuerten PEEP führte zu einer homogeneren Beatmung sowie zu einem verbesserten Gasaustausch und einer verbesserten Atemcompliance bei Patienten, die sich einer gynäkologischen Laparoskopie unterzogen.

Studienregistrierung: ClinicalTrials.gov NCT04374162; Erstanmeldung am 05.05.2020.

Bei gynäkologischen Eingriffen wird die Laparoskopie bevorzugt. Pneumoperitoneum (PNP) und eine steile Trendelenburg-Position (T-Position) haben jedoch negative Auswirkungen auf das Atmungssystem1, die zu einer verringerten Homogenität der Gasverteilung führen, den Gasaustausch beeinträchtigen und zu postoperativen pulmonalen Komplikationen (PPCs) beitragen.

Lungenschutzbeatmung (LPV) lindert iatrogene Schäden in zuvor gesunden Lungen und reduziert so das Auftreten von PPCs2. Zusätzlich zu einem niedrigeren Atemzugvolumen (VT) sollte der positive endexspiratorische Druck (PEEP) zunächst auf 5 cm H2O eingestellt und anschließend individualisiert werden, um Atelektasen und/oder Überdehnung zu minimieren3. Allerdings ist wenig darüber bekannt, wie der optimale PEEP bei erhöhtem intraabdominellen Druck in der Laparoskopie eingestellt werden kann. Derzeit wurden mehrere Optionen für die PEEP-Titration ausprobiert, beispielsweise anhand der Lungencompliance4, des intraabdominalen Drucks5 oder mithilfe der elektrischen Impedanztomographie (EIT)6, allerdings mit inkonsistenten Daten.

Der Antriebsdruck (DP), berechnet als [Atemwegsplateaudruck (Pplat) – PEEP]7, ist der Druck, der für die Alveolaröffnung bei kontrollierter oder unterstützter Beatmung erforderlich ist. Bei Patienten mit oder ohne gesunde Lunge hängt DP enger mit PPCs oder dem Überleben zusammen als VT oder PEEP8,9. Daher wurde die auf dem „niedrigsten DP“ basierende Beatmung als neue Richtung vorgeschlagen, die bereits bei Brust- und Bauchoperationen nachgewiesen wurde, nicht jedoch bei der gynäkologischen Laparoskopie10,11.

Die Auswirkungen des Beatmungsprotokolls auf das Lungenergebnis sollten durch Bildgebung des rekrutierbaren Lungenvolumens für den Gasaustausch bewertet werden. Die thorakale elektrische Impedanztomographie (EIT) ist eine funktionelle, strahlungsfreie und nichtinvasive Bildgebungstechnik am Krankenbett, mit der die dynamischen Veränderungen der Luftverteilung erfolgreich visualisiert und bewertet werden können12. Es wurde erfolgreich durch CT-Scans validiert13 und sicher sowohl bei erwachsenen als auch bei pädiatrischen Patienten eingesetzt14,15. Der globale Inhomogenitätsindex (GI) ist ein EIT-basierter Zahlenwert, der die Homogenität in der VT-Verteilung untersucht. Ein höherer GI impliziert eine heterogenere räumliche Belüftung in der Lunge16.

In dieser Studie stellten wir die Hypothese auf, dass DP-gesteuerter PEEP eine homogene Beatmung begünstigt, gemessen am GI-Index. Globale Parameter für die Lungenfunktion, wie Sauerstoffversorgung und Atmungsmechanik, und Biomarker für Lungenschäden, wie der entzündungshemmende Faktor Interleukin-10 (IL-10), der Barotrauma-Indikator Neutrophile Elastase (NE) und der Atelektrauma-Indikator Clara Cell Protein -16 (CCP-16)17 waren die sekundären Endpunkte.

Die randomisierte Parallelgruppen-, Patienten- und Ergebnisbeurteiler-Blindstudie wurde in Übereinstimmung mit der Deklaration von Helsinki an einer einzigen Einrichtung durchgeführt. Diese Studie wurde von der Ethikkommission des chinesischen Registers für klinische Studien genehmigt (ChiECRCT20200112; Mai 2020) und vor der Patientenrekrutierung bei Clinicaltrials.gov registriert (NCT04374162; 05.05.2020). Einen Tag vor der Operation und Randomisierung wurde von allen Teilnehmern eine schriftliche Einverständniserklärung eingeholt. Die Studie befolgte die geltenden Richtlinien der Consolidated Standards of Reporting Trials (CONSORT) und entsprach den Richtlinien des Netzwerks Enhancing the QUAlity and Transparency Of Health Research (EQUATOR).

Die Einschlusskriterien waren: (1) Patienten im Alter von 18 bis 80 Jahren; (2) Patienten, bei denen eine elektive gynäkologische Laparoskopie in T-Position vorgesehen ist; (3) mechanische Beatmung von > 2 h; (4) erwartete postoperative Extubation im Operationssaal. Die Ausschlusskriterien waren ASA-Physikstatus IV oder V, mechanische Beatmung von > 1 Stunde innerhalb der letzten 2 Wochen vor der Operation, BMI ≥ 35 kg∙m−2, Atemwegserkrankungen, Notoperation, schwere Herzinsuffizienz (Herzindex unter 1,8). L∙min−1∙m−2), fortschreitende neuromuskuläre Erkrankung, Schwangerschaft, Teilnahmeverweigerung und Widerspruch zum EIT-Scan. Zu den Abbruchkriterien gehörten die Umstellung des Operationstyps auf offene Techniken und ein Absinken des MAP auf unter 55 mmHg.

Die Randomisierung erfolgte durch computergenerierte Zufallszahlenzuteilung, versiegelt in einem undurchsichtigen Umschlag. Geeignete Patienten wurden innerhalb von 24 Stunden vor der Operation durch bestimmtes Personal in zwei Gruppen randomisiert, mit einem Zuteilungsverhältnis von 1:1. Dem behandelnden Anästhesisten, der den Eingriff leitete, war die Gruppeneinteilung bekannt. Die Brust-EIT wurde von einem spezialisierten Techniker durchgeführt und von einem Forscher analysiert. Die Datenerfassung in der postoperativen Phase und die Offline-Datenanalyse erfolgten blind.

Als Routineverfahren für die Laparoskopie in unserer Einrichtung wurde eine Arteria radialis zur Blutgasanalyse und kontinuierlichen Blutdrucküberwachung kanüliert. Außerdem wurde eine Probe venösen Bluts zur Messung von Biomarkern entnommen. Alle Patienten waren mit FiO2 > 0,8 präoxygeniert und erhielten eine routinemäßige Anästhesieeinleitung mit intravenösem Sufentanil (2–3 μg/kg–1), Propofol (2–3 mg/kg–1) und Rocuronium (0,6 mg/kg–1). Danach wurde die Anästhesie mit Sevofluran (0,4 MAC) und Propofol (3–4 mg∙kg−1∙h−1) aufrechterhalten, um bispektrale Indexwerte von 40–60 aufrechtzuerhalten. Der MAP wurde zwischen ± 20 % des Ausgangswerts gehalten. Die intraoperative Analgesie erfolgte durch eine kontinuierliche Remifentanil-Infusion (0,05–0,2 μg∙kg−1∙min−1) und bei Bedarf zusätzlich durch Sufentanil. Bei Bedarf wurde die Behandlung mit Rocuronium wiederholt. Ondansetron (8 mg) und Tramadol (1,5 mg∙kg−1) wurden 15 Minuten vor dem Ende der Operation infundiert und die verbleibende neuromuskuläre Blockade wurde nach spontaner Beatmungserholung mit Neostigmin 0,04 mg∙kg−1 und Atropin 0,02 mg∙kg−1 antagonisiert postoperativ. Die postoperativen Schmerzen wurden mithilfe von 3 visuellen Analogscores kontrolliert (VAS; 0: keine Schmerzen; 10: Schmerzen so schlimm wie möglich oder schlimmste Schmerzen). Alle Patienten wurden nach erfolgreicher Extubation auf die Postanästhesiestation (PACU) verlegt und mindestens eine Stunde lang überwacht. Die Nachbeobachtung dauerte 3 Tage postoperativ.

Geeignete Patienten wurden nach dem Zufallsprinzip der Kontrollgruppe oder der Titrationsgruppe zugeordnet. Das Beatmungsprotokoll bestand aus einer volumenkontrollierten mechanischen Beatmung (Datex Ohmeda S/5 Advance, General Electric Healthcare, Helsinki, Finnland) bei einer VT von 8 ml∙kg−1 pro vorhergesagtem Körpergewicht, Frischgas von 2 L∙min−1 , FiO2 = 0,4 (erhöht, wenn SpO2 < 94 %), inspiratorisches zu exspiratorisches Verhältnis von 1:2 und eine an Normokapnie angepasste Atemfrequenz (PaCO2 zwischen 35 und 45 mmHg). Beatmungsparameter wie Pplat, Spitzendruck (Ppeak) und Compliance wurden von demselben Anästhesiegerät abgeleitet. In der Titrationsgruppe wurde der PEEP 10 Minuten nach PNP (intraabdominaler Druck 14 mmHg) und 30° T-Position schrittweise um 1 cmH2O von anfänglich 5 cmH2O bis zum Erreichen von 15 cmH2O erhöht. Jeder Wert wurde für 10 Atemzyklen aufrechterhalten und im letzten Zyklus wurde der als (Pplat-PEEP) berechnete DP aufgezeichnet. Dann wurde der Pegel, der den niedrigsten DP erzeugte, als „individualisierter PEEP“ identifiziert und bis zur Deflation des PNP am Ende der Operation beibehalten. Die Titration dauerte nicht länger als 10 Minuten. Wenn Pplat mehr als 30 cmH2O erreichte, wurde es vorzeitig abgebrochen. In der Kontrollgruppe wurde der PEEP während der gesamten Beatmung auf 5 cmH2O fixiert. Berichten zufolge resultiert der intrinsische PEEP (PEEPi) aus einer verzögerten Lungenentleerung bei einer Vielzahl von Atemwegserkrankungen18, die aus dieser Studie ausgeschlossen wurden, sodass PEEPi hier keine wichtigen klinischen Konsequenzen hat. Wenn wir jedoch das Vorhandensein von PEEPi durch Echtzeit-Wellenformen von Luftstrom und Atemwegsdruck im Vergleich zur Zeit am Punkt der Endausatmung identifizierten, haben wir es aufgezeichnet.

Der primäre Endpunkt war der GI-Wert unmittelbar nach der Extubation. Die Thorax-EIT (PulmoVista 500, Draeger Medical, Lübeck, Deutschland) wurde wie zuvor beschrieben13 von einem geschulten Techniker durchgeführt. Kurz gesagt wurde der Silikongürtel mit 16 Elektroden um den Umfang des Brustkorbs im fünften Interkostalraum platziert, mit einer weiteren Referenzelektrode am Bauch. Für die zweite Messung unmittelbar nach der Extubation wurde die Position des Silikongürtels auf der Haut markiert. Die dynamischen Änderungen der Belüftungsverteilung können durch die Berechnung der Impedanzänderungen während der Atemzyklen12 visualisiert und gemessen werden. Auf dieser Grundlage wurde der GI-Index mithilfe maßgeschneiderter Software offline berechnet und ein niedrigerer Index deutete auf eine bessere postoperative Lungenerholung hin. Mehrere Studien sowohl im Labor als auch in der Klinik haben die EIT als einzigartiges Standardgerät mit Einfachheit, Wirksamkeit und Sicherheit bestätigt15.

Zu den sekundären Endpunkten gehörten Oxygenierungsindex (OI), DP, Compliance des Atmungssystems, Plasmakonzentrationen von Biomarkern, perioperative Hämodynamik und PPCs innerhalb von 3 Tagen nach der Operation. Arterielles Blutgas wurde auf OI als PaO2/FiO2 getestet (ABL 800, Radiometer, Kopenhagen, Dänemark). In EDTA-Fläschchen gesammelte venöse Blutproben wurden 10 Minuten lang bei 3.000 U/min zentrifugiert und zur Analyse in Aliquots bei –80 °C gelagert. IL-10, CCP-16 und NE wurden unter Verwendung eines Human-Interleukin-10-ELISA-Kits (Kat.-Nr. CSB-E04593 h; CUSABIO, China), eines Human-Clara-Zellprotein-ELISA-Kits (Kat.-Nr. CSB-E08680 h; CUSABIO, China) gemessen Humane Elastase 2, Neutrophilen-ELISA-Kit (Kat.-Nr. CSB-EL007587 HU; CUSABIO, China). PPCs wurden mit der Melbourne Group Scale Version 219 bewertet (Anhang Tabelle 1).

Wir haben versucht, einen Unterschied von 0,1 im GI zwischen den beiden Gruppen gemäß einer früheren Studie20 festzustellen, mit einem Alpha-Wert von 0,05 und einer SD von 10 %, indem wir einen unabhängigen t-Test mit einer Trennschärfe von 90 % verwendeten. Unter Berücksichtigung einer Abbrecherquote von 5 % musste die Stichprobe in jeder Gruppe 24 Patienten umfassen. Für statistische Analysen wurde GraphPad Prism 8.0 (GraphPad-Software, USA) verwendet. Zur Überprüfung einer Normalverteilung wurde der Kolmogorov-Smirnov-Test verwendet. Kontinuierliche Variablen mit Normalverteilung werden als Mittelwert (SD) dargestellt. Nicht normalverteilte Daten werden als Median (IQR [Bereich]) dargestellt. Kategoriale Variablen wurden als Anzahl (Anteil) der Patienten angegeben. Um die Auswirkungen von Gruppe, Zeit und Interaktion auf GI, OI, Atemmechanik und hämodynamische Variablen zu bewerten, wurde eine Zwei-Wege-ANOVA mit anschließendem Tukey-Mehrfachvergleich durchgeführt. Biomarker wurden innerhalb jeder Gruppe (zu unterschiedlichen Zeitpunkten) mithilfe eines gepaarten Student-t-Tests und zwischen Gruppen mithilfe eines unabhängigen t-Tests statistisch verglichen. Für kategoriale Variablen im Vergleich zwischen zwei Gruppen wurden eine Chi-Quadrat-Analyse oder der exakte Fisher-Test durchgeführt. Der Mann-Whitney-Test wurde für nicht normalverteilte Daten durchgeführt. Wir beurteilten einen ap-Wert von weniger als 0,05 für alle Tests als signifikant.

Von Mai 2020 bis Februar 2021 wurden 57 Patientinnen untersucht, die sich einer elektiven laparoskopischen gynäkologischen Operation unterzogen (Abb. 1). Fünf Patienten wurden ausgeschlossen und 52 Patienten wurden randomisiert in zwei Gruppen eingeteilt und erhielten die vorgesehenen Interventionen. Zwei Patienten in der Kontrollgruppe und einer in der Titrationsgruppe wurden aufgrund technischer Probleme bei der EIT ausgeschlossen. Darüber hinaus wurde in der Titrationsgruppe eine Operation auf einen Eingriff am offenen Bauch umgestellt. Schließlich wurden 24 Patienten in jeder Gruppe analysiert. Die demografischen und klinischen Variablen unterschieden sich nicht zwischen den Gruppen und es wurden keine signifikanten Unterschiede hinsichtlich VT, Atemfrequenz, Flüssigkeitshaushalt oder Beatmungsdauer beobachtet (Tabelle 1).

Flussdiagramm der Studie. PEEP, positiver endexspiratorischer Druck. DP-Fahrdruck.

Wie aus der Verteilung in Abb. 2 hervorgeht, erhielten wir im Vergleich zum festen PEEP von 5 cmH2O in der Kontrollgruppe (Abb. 2b) einen individualisierten PEEP in der Titrationsgruppe mit einem Median (IQR [Bereich]) von 11 (8). -12 [6-14]) cmH2O, was zu einem deutlich niedrigeren DP von 13 (12-14 [7-18]) cmH2O führte als in der Kontrollgruppe von 16 (14-19 [11-25]) cmH2O (S < 0,001, Abb. 2a).

Verteilungsdiagramm für Fahrdruck (a) und PEEP-Pegel (b). Die Linien geben den Median mit IQR an. PEEP positiver endexspiratorischer Druck. ***p < 0,001.

Repräsentative EIT-Bilder vor und nach der Operation sind in Abb. 3 dargestellt. In der Kontrollgruppe kam es unmittelbar nach der Extubation zu einem Anstieg des Gastrointestinaltrakts um 15 % im Vergleich zur Präinduktion (p = 0,04), was auf eine ungünstige Gasumverteilung in der Lunge nach der Laparoskopie schließen lässt . Darüber hinaus war dieser Wert offensichtlich höher als der in der Titrationsgruppe [0,460 (0,074) gegenüber 0,390 (0,066), p = 0,001] unmittelbar nach der Extubation, was auf eine homogenere Gasverteilung durch Beatmung mit DP-gesteuertem PEEP hindeutet (Abb. 4a). ). Bezüglich der globalen Lungenfunktion war der OI in der Titrationsgruppe 1 Stunde nach PNP [460 (73) vs. 398 (99) mmHg, p = 0,02)] sowie unmittelbar nach der Extubation signifikant höher als in der Kontrollgruppe [515 ( 123) vs. 429 (95) mmHg, p = 0,03)] (Abb. 4b).

Repräsentative Bilder, die die durch elektrische Impedanztomographie gemessene Gezeitenvariation zu verschiedenen Zeitpunkten für Patienten aus (a) der Kontrollgruppe und (b) der Titrationsgruppe zeigen. GI der globale Inhomogenitätsindex.

Box-Whisker-Diagramme für den globalen Inhomogenitätsindex (a) und den Oxygenierungsindex (b) zu verschiedenen Zeitpunkten. Linie beim Median, oberer Rand des Kastens beim 75. Perzentil, unterer Rand des Kastens beim 25. Perzentil, Whiskers bei den höchsten und niedrigsten Werten. Der Oxygenierungsindex wurde als PaO2/FiO2 berechnet. PNP, Pneumoperitoneum. *p < 0,05; **p < 0,01.

Es gab einen offensichtlichen Rückgang der statischen Compliance 10 Minuten nach der PNP in beiden Gruppen (p < 0,0001 in beiden Gruppen), wobei sich signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen entlang unterschiedlicher Beatmungsprotokolle entwickelten (p = 0,02). Obwohl sowohl Ppeak als auch Pplat in der Titrationsgruppe 1 Stunde nach PNP (p = 0,02 bzw. p = 0,01 gegenüber der Kontrollgruppe) und 10 Minuten nach der Deflation von PNP (p = 0,03 bzw. p = 0,04 gegenüber der Kontrollgruppe) höher waren ) lagen diese Werte innerhalb der sicheren Grenze. PaCO2 und pH zeigten perioperativ keinen Unterschied zwischen den beiden Gruppen (Tabelle 2).

CCP-16 und NE veränderten sich im Laufe der Zeit in keiner der Gruppen und es wurden keine Unterschiede zwischen den beiden Gruppen unmittelbar nach der Extubation festgestellt (p = 0,10 für CCP-16 und p = 0,99 für NE, Abb. 5). Die Plasmakonzentration von IL-10 bei Patienten in der Titrationsgruppe sank nach mechanischer Beatmung im Vergleich zur Präinduktion signifikant (p = 0,04), nicht jedoch in der Kontrollgruppe (p = 0,25). Unmittelbar nach der Extubation gab es keine signifikanten Unterschiede zwischen den beiden Gruppen. Bezüglich der hämodynamischen Parameter waren sowohl MAP als auch HR während der gesamten Operation in beiden Gruppen vergleichbar (Anhang Abb. 1). Wir beobachteten keine Unterschiede hinsichtlich der Nachfrage nach vasoaktiven Medikamenten (p = 0,42). Bei der 3-tägigen Nachuntersuchung berichteten ein Patient in der Kontrollgruppe und zwei in der Titrationsgruppe über einen VAS-Schmerz-Score von > 3 (p > 0,99) und es traten keine PPCs auf, die als Melbourne Group Scale von mindestens 4 definiert waren jede Gruppe.

Box-Whisker-Diagramme für Plasmakonzentrationen von IL-10 (a), CC16 (b) und NE (c) zu verschiedenen Zeitpunkten. Linie beim Median, oberer Rand des Kastens beim 75. Perzentil, unterer Rand des Kastens beim 25. Perzentil, Whiskers bei den höchsten und niedrigsten Werten. IL-10 Interleukin-10. CCP-16 Clara-Zellprotein 16. NE-Neutrophilen-Elastase. *p < 0,05.

Die Hauptergebnisse dieser randomisierten kontrollierten Studie waren: (i) individualisierter PEEP, gesteuert durch DP, verbesserte Ventilationsverteilung, Gasaustausch und Lungenmechanik im Vergleich zu einem festen PEEP von 5 cm H2O während der gynäkologischen Laparoskopie; (ii) es gab keine signifikanten Unterschiede in den hämodynamischen Parametern und der Blutgasanalyse in beiden Gruppen; (iii) während der gesamten Studie traten keine schwerwiegenden unerwünschten Ereignisse auf; (iv) Die Vorteile der DP-gesteuerten Beatmung verschwanden nach der Extubation nicht. Daher könnte DP ein vielversprechendes Ziel für Lungenschutzbeatmungsstrategien zur Reduzierung von PPCs sein, und eine individualisierte PEEP-Titration mit dem Ziel des niedrigsten DP wurde als wirksamer und zeiteffizienter Ansatz für den klinischen Nutzen vorgeschlagen.

PPCs bleiben ein weltweites Gesundheitsproblem, insbesondere bei Bauchoperationen mit einer Dauer von mindestens 2 Stunden21. Nach einer laparoskopischen Prostatektomie bei nicht adipösen Patienten wurde über eine Verringerung des mittleren Vitalkapazitätsprozentsatzes um 30 % berichtet22. DP, der zum Öffnen der Alveolen erforderliche Druck, stand in umgekehrter Beziehung zur Compliance und orthodromisch zur VT (intrinsisch normalisiert auf die funktionelle Lungengröße)23. Ein internationaler Konsens zum Lungenschutz hat auch empfohlen, einen Anstieg von DP3 zu vermeiden. Eine aktuelle retrospektive Kohortenanalyse24, die 2034 Patienten umfasste, die sich einer Bauchoperation unterzogen, kam zu dem Schluss, dass DP sowohl bei offenen als auch bei geschlossenen Bauchoperationen signifikant mit PPCs und intraoperativen unerwünschten Ereignissen assoziiert war. Der Zusammenhang war bei geschlossenen Bauchoperationen stärker als bei offenen Bauchoperationen (Risikoverhältnis (RR) 1,11 [95 %-KI 1,10 bis 1,20], p < 0,001). Daher könnte die Titrierung des PEEP zur Erzielung des niedrigsten DP eine wirksame Präventionsstrategie gegen PPCs sein, insbesondere bei geschlossenen Bauchoperationen wie der Laparoskopie.

Dementsprechend haben aktuelle prospektive Studien gezeigt, dass die durch DP gesteuerte PEEP-Optimierung mit einer geringeren Inzidenz von PPCs sowohl in der Thorax- als auch in der Bauchchirurgie verbunden ist2,25. Bei älteren Patienten, die sich einer laparoskopischen Operation unterziehen26, hat DP-gesteuerter individualisierter PEEP die Lungenatelektase am Ende der Operation und 15 Minuten nach der Aufnahme in die Intensivstation reduziert. Auch die intraoperative Atemmechanik wurde verbessert. Unterdessen zeigte die Studie, dass die Beatmungsstrategie mit einem festen PEEP von 6 cmH2O der mit einem PEEP von Null bei der Reduzierung der postoperativen Lungenatelektase nicht überlegen war. All dies unterstützt unsere Ergebnisse. Ein DP von mehr als 16 cmH2O wurde mit einem erhöhten Risiko für PPCs bei nichtkardiologischen Operationen in Verbindung gebracht27. In unserer Studie ergaben 22 Patienten (22/24) in der Titrationsgruppe einen DP-Wert von nicht mehr als 16 cm H2O im Vergleich zur Kontrollgruppe mit nur 14 Patienten (14/24, p = 0,01) (Abb. 2a). Der niedrigere DP in der Titrationsgruppe führte zu einer verbesserten Gasverteilung und einem verbesserten Gasaustausch in der Lunge, was darauf hindeutet, dass es sich um einen vielversprechenden Marker für nachfolgende Lungenschäden handelt. Wir beobachteten auch einen mittleren DP-Unterschied von nur 3 cmH2O zwischen den Gruppen. Frühere Studien haben dies bestätigt, indem sie zeigten, dass jeder DP-Anstieg um 1 cmH2O mit schlechteren respiratorischen Ergebnissen bei ARDS-Patienten sowie bei chirurgischen Personen mit gesunden Lungen verbunden war9,10. Alle diese Ergebnisse zeigten, dass es auf die Individualisierung der Beatmung ankommt, nicht aber auf die absoluten Daten. Die relativ höhere DP-Diskrepanz in unserer Studie (Median 3 cmH2O) kann auf die zusätzliche Arbeitsbelastung zum Ausgleich von PNP und T-Position zurückgeführt werden, was darauf hindeutet, dass die DP-gesteuerte Beatmung eine stärkere pathophysiologische Begründung für Laparoskopieoperationen hat.

Bei Patienten, die sich einer Operation am Unterleib unterzogen, wurden während der mechanischen Beatmung sowie in den ersten postoperativen Tagen Atelektasen und eine beeinträchtigte arterielle Sauerstoffversorgung beobachtet28. Unter Verwendung synchrotronbasierter Röntgentomographiemikroskopie an isolierten Rattenlungen haben experimentelle Daten geschätzt, dass eine kleine globale Belastung zu lokalen Belastungen führen kann, die bis zu viermal so hoch in der Alveolarwand heterogener Lungen sind29. Die Belastungs-Hotspots befinden sich offensichtlich tendenziell in den dünnsten Bereichen der Alveolarwände, die überdehnt zu sein scheinen. Darüber hinaus hat die dynamische PET/CT-Bildgebung von [18F] Fluor-2-desoxy-d-glucose bei Ferkeln neue Informationen darüber geliefert, dass normal/schlecht belüftete Regionen die Hauptziele des Entzündungsprozesses sind, der die frühe VILI begleitet, was darauf hindeutet, dass die Gezeitendehnung am höchsten ist in diesen mittleren Gravitationszonen30. Alle diese Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung von Strategien, die sowohl den Kollaps als auch die Hyperinflation minimieren und so die beatmete Lunge entlasten können. Bei anästhesiebedingter Atelektase skaliert DP das Tidalvolumen im Verhältnis zur verbleibenden beatmeten Lungengröße und dem durch PEEP erzeugten mechanischen Szenario. Daher ist es wichtig, die Beatmungseinstellungen zu individualisieren und einen optimalen DP zu erreichen, der an die Größe der Lunge angepasst ist belüftete Lunge. In der vorliegenden Studie führte DP-gesteuerter PEEP unmittelbar nach der Extubation zu einem niedrigeren GI-Index, was darauf hindeutet, dass die durch Operation und Anästhesie verursachte Heterogenität wiederhergestellt wurde. Postoperativer OI könnte ein potenzielles Ziel sein, das unabhängig mit PPCs und Mortalität in Zusammenhang steht31. Hier beobachteten wir einen besseren perioperativen OI in der Titrationsgruppe, was bei Hochrisikopatienten für PPCs von entscheidender Bedeutung sein könnte, selbst wenn in keiner der Gruppen hypoxische Ereignisse auftraten.

Der individuell titrierte PEEP bietet den optimalen Kompromiss zur Linderung der heterogenen Ventilationsverteilung. In dieser Studie lagen die individuellen PEEP-Werte zwischen 6 und 14 cmH2O mit einem Median von 11 cmH2O, was bestätigt, dass ein fester PEEP aufgrund der individuellen Merkmale des Patienten und der Operation nicht geeignet ist. Hier haben wir uns für die Inkrementtitration entschieden, einen ähnlichen Ansatz, der in Studien zur Thoraxchirurgie verwendet wurde10. Die inkrementelle Titration wird häufig sowohl bei ARDS-Patienten als auch bei chirurgischen Patienten mit gesunden Lungen angewendet und scheint zeiteffizienter und einfacher für den klinischen Nutzen zu sein10,32,33. Zu den Gründen für die Nichtanwendung von RM gehören Bedenken hinsichtlich Hypoxämie und hämodynamischer Instabilität sowie das Risiko, dass Atemwegssekrete durch RM nach distal verdrängt werden34. Eine aktuelle Studie zeigte jedoch einen signifikanten Effekt einer intensiven alveolären Rekrutierung als weiteren Schritt zum postoperativen Lungenschutz für vasoplegische Patienten nach einer Herzoperation ohne signifikante Nebenwirkungen35. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass bei einem frühen ARDS-Patienten die dynamische Compliance, die Sauerstoffversorgung und die DP-Reduktion während der inkrementellen Phasen im Vergleich zur dekrementellen Phase mit den gleichen PEEP-Werten begrenzt zu sein schienen, was darauf hindeutet, dass DP durch weiter reduziert werden kann individuelle maximale Lungenrekrutierung und dekrementelle PEEP-Titration, was zu einer homogeneren Verteilung des transpulmonalen Drucks und einer besseren Verbesserung der Lungencompliance führen kann36. Dieser alternative Ansatz wurde in neueren Studien sowohl für gesunde als auch für verletzte Lungen, die einer mechanischen Beatmung unterzogen wurden, unterstützt37,38,39.

Wir stellten fest, dass die Gruppenunterschiede in GI und OI eine Stunde nach der Extubation verschwanden und in keiner der Gruppen PPCs auftraten. Es wurde berichtet, dass die Vorteile des individuellen PEEP in Bezug auf den Gastrointestinaltrakt, das endexspiratorische Lungenvolumen und die Sauerstoffversorgung 2–6 Stunden nach der Extubation verschwinden, sowohl bei nicht adipösen als auch bei adipösen Patienten, die sich einer laparoskopischen Operation unterziehen40. Die Beatmungsstrategie mit DP-gesteuertem PEEP hatte keinen Einfluss auf die Inzidenz von PPCs bei älteren Patienten, die sich einer laparoskopischen Operation unterzogen. Zusammen mit unseren Ergebnissen stimmen alle diese mit dem Konsens eines internationalen Expertengremiums überein, dass die Vorteile des individualisierten PEEP während der Beatmung nach der Extubation schnell verschwinden können3. Die Beatmung wirkt sich daher hauptsächlich während der Operation und der unmittelbaren Extubationsphase auf die Lungenverteilung und den Gasaustausch aus. Um die erzielten Vorteile der DP-gesteuerten Beatmung auf langfristige Ergebnisse auszuweiten, sind daher zusätzliche Strategien erforderlich, beispielsweise eine frühzeitige Mobilisierung.

In dieser Studie zeigten die Plasmaindikatoren für beatmungsbedingte Lungenschäden, einschließlich IL-10, CCP-16 und NE, keine Unterschiede zwischen den beiden Gruppen, was mit den Ergebnissen bei gesunden Patienten übereinstimmt, die während einer Operation beatmet wurden17,41. Die negativen Ergebnisse waren möglicherweise auf den normalen Lungenstatus der Patienten, die kurze Studiendauer und die begrenzte Empfindlichkeit der Messungen zurückzuführen. Allerdings nahm der Plasmaspiegel des entzündungshemmenden Zytokins IL-10 in der Titrationsgruppe nach mechanischer Beatmung deutlich ab, was durch die Studie von Ioanna Korovesis42 gestützt wird, in der festgestellt wurde, dass die IL-10-Konzentrationen im ausgeatmeten Atemkondensat beatmeter unverletzter Lungen mit der Zeit abnahmen während des PEEP (8 cm H2O) und nahm in der ZEEP-Gruppe (0 cm H2O) tendenziell zu.

Bei Patienten mit höherem PEEP43 kam es häufiger zu intraoperativer Hypotonie. Wir beobachteten keinen Unterschied bei den hämodynamischen Parametern und dem Vasopressorbedarf, was durch den relativ niedrigeren voreingestellten Ppeak innerhalb der Sicherheitsgrenze (< 30 cmH2O) und die Vermeidung von RM erklärt werden könnte. Darüber hinaus unterschieden sich intraoperativ PaCO2 und pH-Wert zwischen den beiden Gruppen nicht, was darauf hindeutet, dass in der Titrationsgruppe trotz höherem PEEP eine ausreichende Beatmung gewährleistet war.

In unserer Studie gab es mehrere Einschränkungen. Erstens ist die Stichprobe auf ein einzelnes Zentrum und auf relativ gesunde und nicht adipöse Frauen mit normaler Lungenfunktion beschränkt. Die DP-gesteuerte Beatmung impliziert jedoch eine vielversprechende Strategie in dieser Studie und ermutigt uns, sie auf eine größere Bevölkerung zu übertragen, insbesondere auf diejenigen mit einem Risiko für PPCs. Zweitens sollte die DP-Targeting-Strategie nicht isoliert verwendet werden, ohne andere Beatmungsvariablen wie VT und PaCO2 sowie klinische Faktoren wie Lungenerkrankungen und Hämodynamik zu berücksichtigen44. In unserer Studie waren diese Faktoren in beiden Gruppen vergleichbar. Drittens wurde der GI-Index aus praktischen Gründen nicht während der PNP gemessen und muss daher in einem zukünftigen Versuch untersucht werden. Viertens haben wir in dieser Studie die inkrementelle PEEP-Titration anstelle der dekrementellen Titration gewählt. Eine inkrementelle PEEP-Studie führt jedoch zu einer variablen endinspiratorischen Rekrutierung, die sich auf die endexspiratorische Rekrutierung auf jedem bestimmten PEEP-Level auswirkt. Ein ähnlicher Effekt könnte aus der inspiratorischen Druck-Volumen-Schleife abgeleitet werden45. Die Hysterese der Druck-Volumen-Kurve resultiert aus der Variation der Oberflächenspannung von der Inspiration zur Exspiration, aus der Stressrelaxation, aus den viskoelastischen Eigenschaften der Lunge, aus unterschiedlichen Lungenvolumina und Lungengeschichte, aus unterschiedlichen Graden der inspiratorischen Rekrutierung und exspiratorischen Derekrutierung. Daher ermöglichen die Merkmale einer Deflationsdruck-Volumen-Kurve (z. B. dekrementelle PEEP-Versuche) nach dem Rekrutierungsmanöver eine bessere Bestimmung eines optimalen PEEP37,46. Ob die Ergebnisse der vorliegenden Studie direkt auf die dekrementelle PEEP-Studie übertragen werden können, bedarf weiterer Untersuchungen.

DP-gezielter individualisierter PEEP führt bei Patienten, die sich einer gynäkologischen Laparoskopie unterziehen, unmittelbar nach der Extubation zu einer homogeneren Beatmung sowie zu einer verbesserten Sauerstoffversorgung und Atemcompliance perioperativ.

Die im Rahmen der aktuellen Studie generierten und/oder analysierten Datensätze sind nicht öffentlich verfügbar, da die Daten auch Teil einer laufenden Studie sind. Die Datensätze sind jedoch auf begründete Anfrage beim entsprechenden Autor erhältlich.

Pelosi, P., Foti, G., Cereda, M., Vicardi, P. & Gattinoni, L. Auswirkungen der Kohlendioxid-Insufflation bei der laparoskopischen Cholezystektomie auf das Atmungssystem. Anesthesia 51(8), 744–749 (1996).

Artikel CAS Google Scholar

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Diese Arbeit wurde durch Mittel von Clinical Medicine Development of Special Funding Support (DFL20180502) und der Beijing Municipal Science & Technology Commission (Z19110700660000) unterstützt.

Diese Autoren haben gleichermaßen beigetragen: Wei Zhang und Feifei Liu.

Abteilung für Anästhesiologie, Beijing Tiantan Hospital, Capital Medical University, Peking, 100070, Volksrepublik China

Wei Zhang, Feifei Liu, Xin Xu, Jiajia Ma und Ruquan Han

Abteilung für Anästhesiologie, Beijing Fangshan District Liangxiang Hospital, Peking, 102400, Volksrepublik China

Feifei Liu

Abteilung für Biomedizintechnik, Vierte Militärmedizinische Universität, Xi'an, 710000, Volksrepublik China

Zhanqi Zhao

Institute of Technical Medicine, Furtwangen University, Villingen-Schwenningen, Germany

Zhanqi Zhao

Abteilung für klinische Diagnose und Labor, Beijing Tiantan Hospital, Capital Medical University, Peking, 100070, Volksrepublik China

Chunqing Shao

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RH konzipierte als korrespondierender Autor die Studie, konsultierte die Registrierung der klinischen Studie, überwachte die Studiendurchführung, sammelte und analysierte die Daten und überprüfte das Manuskript. WZ konzipierte die Studie, führte das Experiment durch, analysierte die Daten und verfasste das Manuskript. FL trug zum Studiendesign, zur Anästhesieimplementierung, zur Datenerfassung und zur kritischen Überarbeitung bei. ZZ beteiligte sich am Studiendesign, analysierte und interpretierte das primäre Ergebnis, überarbeitete den Entwurf und unterstützte die konstruktiven Diskussionen. CS entwarf und führte das Verfahren zur Entnahme und Untersuchung venösen Bluts durch und beteiligte sich an der statistischen Analyse und Interpretation der Daten. XX sammelte und analysierte die hämodynamischen und mechanischen Parameter während des gesamten Anästhesieverfahrens und verfasste die entsprechenden Teile dieses Manuskripts. JM entwarf den Prozess für die arterielle Gasanalyse, analysierte den Oxygenierungsindex für die Studie und überarbeitete die Diskussion für die Oxygenierung.

Korrespondenz mit Ruquan Han.

Dr. Zhanqi Zhao erhält ein Beratungshonorar von Dräger Medical. Andere Autoren haben kein konkurrierendes Interesse.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Zhang, W., Liu, F., Zhao, Z. et al. Die Förderung einer druckgesteuerten Beatmung verbessert die Homogenität der Lungengasverteilung für die gynäkologische Laparoskopie: eine randomisierte kontrollierte Studie. Sci Rep 12, 21687 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-26144-8

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Eingegangen: 04. Mai 2022

Angenommen: 09. Dezember 2022

Veröffentlicht: 15. Dezember 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-26144-8

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BMC Anästhesiologie (2023)

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