Extrakorporale Membranoxygenierung mit dem DeltaStream-System bei experimentell induziertem akutem Lungenversagen

Hochhausen, Nadine Carmen; Kuhlen, Ralf

doi:26823

Extrakorporale Membranoxygenierung mit dem DeltaStream-System bei experimentell induziertem akutem Lungenversagen

Hochhausen, Nadine Carmen

2005

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Nadine Carmen Hochhausen

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2005

Umfang31 S. : graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2005

Genehmigende Fakultät
Fak10

Hauptberichter/Gutachter
Kuhlen, Ralf (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2005-08-30

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-12062
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/61824/files/Hochhausen_Nadine.pdf

Einrichtungen

Medizinische Fakultät (510000-1)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Medizin (frei) ; ALI (frei) ; ARDS (frei) ; ECMO (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 610

Kurzfassung
Trotz intensiver Forschungsbemühungen und besserer Kenntnisse über die Pathophysiologie, zählt das ARDS (Acute Respiratory Distress Syndrome) immer noch zu einem Krankheitsbild mit hoher Letalität. Charakteristisch für das ARDS ist eine Ventilations- Perfusionsstörung, welche eine Hypoxämie und Hyperkapnie bedingt. Ziel der Therapie dieses Krankheitsbildes ist es folglich, einen suffizienten Gasaustausch zu erzielen. Da bei an ARDS leidenden Patienten eine lungenprotektive Beatmung durchgeführt wird um eine weitere Schädigumg der Lunge zu vermeiden, kann ein suffizienter Gasaustausch in besonders schweren Fällen nicht immer gewährleistet werden. Eine mögliche Therapieoption zur Sicherstellung eines adäquaten Gasaustausches wäre der Einsatz einer veno-venösen ECMO (Extracorporeal Membrane Oxygenation). Der klinische Einsatz der traditionell genutzten Zentrifugalpumpen wird jedoch durch das Auftreten vieler Komplikationen, welche auf das große extrakorporale Volumen und auf eine erhöhte Gerinnungsaktivierung auf Grund eines vermehrten Fremdoberflächenkontakt zurückzuführen sind, limitiert. Das DeltaStream- System dagegen repräsentiert ein miniaturisiertes extrakorporales System, bestehend aus einer Diagonalpumpe und einer im Vergleich zu den bisherigen Systemen, signifikant reduzierten Fremdoberfläche. Dies könnte zu einer geringeren Kontaktaktivierung des Blutes mit der Folge eines reduzierten Biotraumas führen. Aus diesem Grunde war es das Ziel dieser Studie, das DeltaStream- System bezüglich Sicherheit und Effizienz an Schweinen im akuten Lungenversagen im Einsatzbereich einer veno-venösen ECMO über einen Behandlungszeitraum von 6 Stunden zu testen. Zielparameter waren Gasaustausch, Hämodynamik, Thrombogenität und Biotrauma. Nach Induktion des akuten Lungenversagens in 6 Schweinen wurde der extrakorporale Kreislauf gestartet und für 6 Stunden aufrechterhalten. Der Blutfluss der ECMO wurde auf 30% des aktuellen HZV eingestellt und der Gasfluss mit einer inspiratorischen Sauerstoffkonzentration von 1,0 an den Blutfluss angeglichen. Trotz low-dose- Heparinisierung (ACT 123±23 s) konnten keine thromboembolischen Komplikationen beobachtet werden. Weiterhin kam es weder zu einem Anstieg des freien Plasma- Hb noch zu einem Anstieg der Fibrinogenkonzentration, so dass das entstehende Biotrauma vernachlässigbar scheint. Zusätzlich kam es zu keiner schwerwiegenden Beeinträchtigung des kardiozirkulatorischen Systems. Bei suffizientem Gasaustausch über den Oxygenator konnte eine adäquate CO2- Elimination beobachtet werden. Allerdings konnte ein statistisch signifikanter Anstieg des PaO2 lediglich in 2 Tieren beobachtet werden. Auf Grund der komplikationsfreien Anwendung scheint das DeltaStream- System zur veno-venösen ECMO geeignet und sollte deshalb am Patienten untersucht werden.

Acute Respiratory Distress Syndrome (ARDS) and Acute Lung Injury (ALI) belong to the most frequent indications for admission to an intensive care unit. Both ARDS and ALI are mainly characterized by a ventilation-perfusion mismatch resulting in intrapulmonary shunting and hence in hypoxemia and hypercapnia. Improved understanding of the pathogenesis has led to advances in the treatment of ARDS/ALI. However, standard supportive care including a protective ventilatory strategy with low tidal volumes is frequently not successful in improving gas exchange in severe cases of ARDS/ALI. Therefore, veno-venous extracorporeal membrane oxygenation (ECMO) may be a life-saving therapy ensuring a sufficient gas exchange. However, the clinical use of ECMO is limited due to the size of traditionally used centrifugal pumps and associated risks of adverse events. In contrast, the DeltaStream-system represents a miniaturized extracorporal circuit consisting of a diagonal blood pump and characterized by a significantly reduced foreign surface area and a decreased extracorporeal volume. We thus hypothesized that the DeltaStream-system may reduce contact activation of the blood resulting in less blood trauma. In addition, the aim of the present study was to test safety and efficacy of the DeltaStream-system for extracorporeal lung assist in pigs with experimental induced ALI. After the induction of experimental ALI in 6 pigs by repetitive lung lavages, veno-venous ECMO was started and performed for 6 hours. Extracorporeal blood flow was set to equal 30% of cardiac output, and gas flow with a FiO2 of 1,0 was set to equal blood flow. Maintaining an ACT (Activated Clotting Time) of 123±23 s, no circulatory impairment or thrombus formation was revealed during ECMO. Furthermore, neither free plasma Hb nor fibrinogen concentrations increased significantly during ECMO. Pigs showed no cardiocirculatory dysfunction during the observation period. Gas transfer across the extracorporeal oxygenators allowed an efficacious CO2 removal in all animals. However, only in 2 animals a marked increase in PaO2 was notable. In conclusion, the use of the DeltaStream-system in our study was not associated with major blood damage, thrombus formation or hemodynamic impairment. Thus, the DeltaStream-system may be a promising new tool in the treatment of ARDS/ALI by ECMO.

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