Ventilations-Perfusions-Verteilungsstörungen während partieller Flüssigkeitsbeatmung mit semifluorierten Alkanen (SFA) bei experimentell induziertem Lungenversagen

Dalla Riva, Francesco; Kuhlen, Ralf

doi:urn:nbn:de:hbz:82-opus-31879

Ventilations-Perfusions-Verteilungsstörungen während partieller Flüssigkeitsbeatmung mit semifluorierten Alkanen (SFA) bei experimentell induziertem Lungenversagen = Ventilation-perfusion distribution disturbances during partial liquid ventilation with semifluorinated alkanes (SFA) in experimentally induced lung failure

Dalla Riva, Francesco

2010

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Francesco Dalla Riva

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2010

UmfangIII, 57 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2010

Genehmigende Fakultät
Fak10

Hauptberichter/Gutachter
Kuhlen, Ralf (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2010-02-05

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-31879
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/51655/files/3187.pdf

Einrichtungen

Lehrstuhl für Anästhesie (533000-2)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
ARDS (Genormte SW) ; Medizin (frei) ; ALI (frei) ; PLV (frei) ; SFA (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 610

Kurzfassung
Bisher durchgeführte Studien zur partiellen Flüssigkeitsbeatmung (PLV) beim Acute Respiratory Distress Syndrome (ARDS) mit Perfluorocarbonen (PFC) zeigten gute Ergebnisse im Bezug auf Oxygenierung, Ventilations-Perfusions-Verteilung mit einer Abnahme der Shuntdurchblutung. Leider konnten diese positiven Ergebnisse nicht in klinischen Studien bestätigt werden, so dass eine Therapie mit PLV beim ARDS zurzeit nicht empfohlen werden kann. Dennoch bietet die PLV noch weitere therapeutische Möglichkeiten. So lassen sich Medikamente mit Hilfe einer Flüssigkeit als Carrier direkt in die Lunge instillieren. In Studien wurde für die transtracheale Applikation gegenüber der systemischen Gabe eines Medikaments bei gleicher systemischer Konzentration eine höhere intrapulmonale Konzentration nachgewiesen. Semifluorierte Alkane (SFA) haben gegenüber PFC den entscheidenden Vorteil, dass sie durch ihren Aufbau, bei denen nur die Wasserstoffatome eines Kettenendes durch Fluor ersetzt werden, amphiphil sind. Dies ermöglicht Ihnen andere Pharmaka oder auch höhere Konzentrationen als PFC zu lösen, ohne die Eigenschaften der PFC (Sauerstoff-, Kohlendioxidlöslichkeit, biologisch inert, hohe Dichte) zu verlieren. Unsere Studie sollte am Großtiermodell zeigen, ob PLV mit SFA bei einem experimentell induzierten Lungenversagen möglich ist. Zielparameter waren dabei das Ventilations-Perfusions-Verhältnis, die Hämodynamik und der Gasaustausch. Hierzu wurden nach Induktion eines Lungenversagens 24 Schweine prospektiv randomisiert in 2 Versuchsgruppen eingeteilt. Der ersten Gruppe (PLV) wurde stündlich 7,5 ml/kg KG der SFA transtracheal insuffliert, so dass nach 4 Stunden eine kumulative Dosis von 30 ml/kg KG erreicht wurde. Die zweite Gruppe (Ctrl) wurde nach in der Intensivmedizin üblichen Parametern beatmet. Insgesamt gingen 21 Datensätze (PLV: 9, Ctrl: 12) in die Auswertung ein. Das Ventilations-Perfusions-Verhältnis wurde mittels der Multiplen Inertgas Eliminationstechnik (MIGET) bestimmt. Es zeigte sich, dass die SFA in der Lage sind atelektatische Alveolen zu rekrutieren. Shunt-Areale nahmen wieder am Gasaustausch teil und wurden dosisabhängig in Low VA/Q-Areale gewandelt. Sämtlich über den gesamten Versuchszeitraum gemessenen Parameter des Gasaustausches zeigten keine signifikanten Veränderungen im Intra- und Intergruppenvergleich. Der ZVD und der PCWP stiegen unter dem Einfluss der SFA und dem damit verbundenen Gewicht unter der PLV leicht, aber signifikant an. Dies deckt sich mit den Beobachtungen zuvor durchgeführter Studien zur PLV mit PFC. Die Auswirkung war aber gering. Insgesamt lässt sich festhalten, dass die PLV mit SFA bei diesem Modell der Lungenschädigung ohne starke Beeinflussung von Hämodynamik und Gasaustausch möglich ist. Die MIGET-Untersuchung zeigte, dass die SFA in die durch die geschädigten Lungenareale gelangen und diese eröffnen, so dass diese wieder am Gasaustausch teilnehmen können. Weitere Untersuchungen sollten nun folgen, um zu zeigen, ob sich Medikamente mittels SFA transtracheal applizieren lassen.

Experimental studies on partial liquid ventilation (PLV) with Perfluorocarbons (PFC) in a model of the acute respiratory distress syndrome (ARDS) have shown good results concerning oxygenation and ventilation-perfusion distribution with a decrease of shunt. Unfortunately these positive results could not be confirmed in clinical studies, so that a therapy with PLV cannot be recommended for treatment of the ARDS at the moment. The PLV nevertheless still offers further therapeutic possibilities. With help of a liquid as a carrier drugs can be delivered directly to the pulmonary system. In studies a higher tissue level of the drug was found for the intratracheal administration compared with the intravenous administration of a drug with the same systemic level. Semifluorinated alkanes (SFA) have advantage over PFC by their structure. They are amphiphilic. So they are able to solve different drugs or a higher level than PFC, without losing the characteristics of the PFC (Oxygen-, carbon dioxide-solubility, physiologically inert, high density). The present study investigated whether PLV with SFA is possible with an experimentally induced lung failure in a large animal model. Aim parameters were ventilation-perfusion relationship, hemodynamics and gas exchange. Twenty-four pigs were prospectively randomized in two experimental groups after the induction of a lung failure. The first group (PLV) got an transtracheal administration of 7,5 ml/kg of the SFA once per hour with a cumulative dose of 30 ml/kg after 4 hours. The second group (CTRL) was respirated with standard parameters used in intensive care medicine. Overall, 21 data sets (PLV: 9, CTRL: 12) were evaluated. The ventilation-perfusion distribution was determined by the Multiple Inert Gas Elimination Technique (MIGET). The results suggested that the SFA were able to recruit atelectatic areas. Shunt areas participated in the gas exchange and were changed dose-dependently into Low VA/Q-areas. No parameter of gas exchange showed significant intra- and intergroup changes, during the entire measurement period. CVP and the PCWP increased significantly under the influence of the SFA and the associated weight during PLV. This observation is in line with earlier accomplished studies. The effect was however small. Taken together, the present results suggest that the PLV using SFA is possible with this model of lung damage without strong influence on hemodynamics and gas exchange. We could demonstrate that the SFA are able to recruit atelectatic areas. Shunt areas participated again in the gas exchange and were changed dose-dependently into Low VA/Q-areas. The MIGET investigation has shown that the SFA reach the damaged lung areas. They are able to open these areas, so that these can participate again in the gas exchange. Further investigations should follow now, to investigate whether drugs can be administrated by SFA transtracheally.

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