Der plötzliche Herztod ist eine der großen Herausforderungen

Transkript

1 Hypothermiebehandlung Die transnasale Kühlung PD Dr. Harald G. Fritz Der 4 mm dicken Nasenkatheter (oben) und schematische Darstellung der Wirkungsweise des RhinoChill-Systems (unten) Je früher bei Reanimationspatienten eine Hypothermie erfolgt, umso größer sind die Chancen, dass sie keine oder nur gering bleibende neurologische Schäden davontragen. Eine neue therapeutische Möglichkeit zum frühzeitigen Beginn der Hypothermie bei kardiopulmonaler Reanimation stellt die transnasale Kühlung dar. Der plötzliche Herztod ist eine der großen Herausforderungen in den modernen Industrieländern (1). In der Europäischen Union sind jährlich schätzungsweise Menschen betroffen (2). Doch ungeachtet der Bemühungen der Reanimationsforschung, der Breitenausbildung und der Aufstellung automatisierter Defibrillatoren erlangen bis heute weniger als 50 Prozent der Patienten, die einen Herz-Kreislauf-Stillstand erleiden, die Wiederherstellung einer spontanen Blutzirkulation (ROSC = return of spontaneous circulation). Noch weniger Patienten (< 20%) erreichen ROSC, wenn sie in ländlichen Gegenden wohnen oder der initiale Herzrhythmus nicht defibrillierbar ist (3 5). Nur zehn bis 15 Prozent der Patienten, die im Krankenhaus ankommen, können es auch wieder verlassen. Jedoch behalten von diesen Patienten etwa die Hälfte bleibende neurologische Schäden (6). 1 PflegenIntensiv 3/09

2 Frühzeitige Hypothermie sichert gutes neurologisches Überleben Zwei große multizentrische randomisierte Studien aus dem Jahre 2002 zeigten eine eindrucksvolle Verbesserung des neurologisch intakten Überlebens bei Patienten mit Kammerflimmern als Ursache des Herz-Kreislauf-Stillstandes, wenn sie innerhalb von acht Stunden nach ROSC auf 32 bis 34 C gekühlt wurden (7, 8). Auf den Ergebnissen dieser Studien basierend wurde die milde Hypothermie in die Leitlinien zur Therapie des Herz-Kreislauf-Stillstandes des International Liaison Committee on Resuscitation (ILCOR) aufgenommen und insbesondere für Patienten außerhalb des Krankenhauses mit einem Herz-Kreislauf-Stillstand durch Kammerflimmern empfohlen (9). Die American Heart Association (AHA) und das European Resuscitation Council bestätigten diese Empfehlungen kurze Zeit später (10, 11). In einer der genannten Studien (Australien) (7) wurde die Hypothermie bereits präklinisch mittels Eis-Packungen durch das Rettungsdienstpersonal induziert, während in der anderen Studie (Europa) (8) erst nach Eintreffen im Krankenhaus mit der Kühlung begonnen wurde. In der Studie mit präklinisch induzierter Hypothermie wurde die Zieltemperatur bereits kurz nach dem Eintreffen auf der Intensivstation erreicht. In der anderen Studie dauerte es demgegenüber bis zu acht Stunden zum Erreichen der Zieltemperatur. Die präklinisch induzierte Hypothermie ging mit einem relativ höheren Prozentsatz an Patienten mit gutem neurologischen Überleben im Vergleich zur Studie mit innerklinischer Hypothermie einher. Zu ähnlichen Ergebnissen gelangten Forscher aus Seattle (USA), die Patienten mit Kammerflimmern bereits präklinisch mit 4 C kalter Kochsalzlösung kühlten. Diese Patienten hatten eine im Vergleich zu nicht-gekühlten Patienten verbesserte Überlebensrate bis zum Zeitpunkt der Krankenhausentlassung (12). Aus den genannten Gründen wird derzeit verstärkt auf den präklinischen Beginn der Hypothermie fokussiert. Bisher werden präklinisch vor allem systemische Kühlmethoden mit grundsätzlich unterschiedlichen Wirkmechanismen nach ROSC eingesetzt: Oberflächenkühlung: Diese Art der Kühlung lässt sich mit Eispackungen verschiedener Art, Eis-Graphit-Päckchen oder Kühlmatten realisieren. Diese können an allen zugänglichen Körperstellen platziert werden. Hierbei werden zuerst die Haut und vor allem die peripheren Kompartimente gekühlt. Ähnlich sind Kaltwasserspülungen des Magens zu bewerten. Intravasale Kühlung: Eine andere, effektivere Methode ist die intravasale Kühlung, bei der initial auch zentrale Kompartimente mit einer 4 C kalten Kochsalzlösung über einen peripheren oder zentralvenösen Zugang mittels Druckinfusion gekühlt werden. Die Gemeinsamkeit beider Methoden liegt darin, dass eine Temperaturabsenkung des Gesamtorganismus zur Temperatursenkung im Gehirn führt, und somit das eigentliche Zielorgan der Hypothermie erst verzögert abkühlt. Voraussetzung für die Temperatursenkung des Gehirns ist bei beiden Methoden ein funktionierender Blutkreislauf, um das abgekühlte Blut zum Gehirn zu transportieren. Möglichkeiten der selektiven Hirnkühlung Einen völlig anderen Ansatz stellt die selektive Hirnkühlung dar, die technisch insbesondere unter präklinischen Bedingungen schwer realisierbar erscheint (Abb. 1). Hierbei wird die direkte Temperatursenkung des Gehirns angestrebt, bei der die systemische Temperaturabsenkung nur sekundäre Folge der zerebralen Kühlung ist (13, 14). Verschiedene methodische Ansätze wurden vor allem an Kleintiermodellen untersucht, wie das Versprühen von kalter Kochsalzlösung in den Nasen-Rachen-Raum oder von kaltem Vor- und Nachteile präklinisch gebräuchlicher Kühlmethoden Abb. 1 Kühlmethode Oberflächenkühlung (Kühlmatten, Eispackungen) Intravasale Kühlung (4 C kalte Kochsalzlösung) Selektive Hirnkühlung (transnasal) Vorteile Kühlpads während der CPR applizierbar, kein Steuergerät notwendig, schnelle Kühlrate Rasche Kühlung der zentralen Kompartimente, unabhängig von externer Stromquelle, sehr preiswert Rasche Absenkung der Hirntemperatur bei verzögerter systemischer Abkühlung, Anwendung während CPR, unabhängig von externer Stromversorgung, Lagerung des Kühlmittels bei Raumtemperatur Nachteile Vorhalten gekühlter Matten bzw. Eispads, Anwendung nur an zugänglichen Körperstellen Vorhalten gekühlter Kochsalzlösung, limitiert durch venöse Zugänge Dislokation möglich, Volumenüberladung (Vorsicht beim kardiogenen Schock), Einsatz erst nach ROSC sinnvoll Nur zur Induktion der Kühlung geeignet, bei Unmöglichkeit der Platzierung der Nasenkatheter nicht anwendbar PflegenIntensiv 3/09 2

3 O2-Zufuhr Flowmeter Verbindungsstück Flüssigkeits- Flowmeter Filter Nasenkatheter PFH Abb. 2 Schematischer Aufbau des RhinoChill-Systems : Sauerstoff wird über ein Flowmeter durch das Kühlmittel (PFH) geleitet und dann in der Nase über zwei dorthin verbrachte Katheter versprüht Abb. 3 Transportkoffer mit RhinoChill-System, bestehend aus Steuereinheit mit O2-Flowmeter, 2 l-kühlmittelflasche, 3 l-carbon-sauerstoffflasche und Nasenkatheter Wasser über einen kleinen Katheter in den Rachenraum (14, 15). Weitere Ansätze sind die selektive Hirnkühlung direkt über Wärmetauscher an der A. carotis (16) oder die am Menschen bereits untersuchte Oberflächenkühlung mittels speziell gefertigter Helme (17, 18). Weitere bis heute eher experimentelle Ansätze sind die endovaskuläre, extraluminale oder epidurale selektive Hirnkühlung (19). Vorteile der selektiven Hirnkühlung gegenüber einer systemischen Hypothermie werden neben der raschen primären Temperaturabsenkung des Gehirns vor allem in der Reduktion der Nebenwirkungen der Hypothermie (Sepsis, Blutungen, Elektolytverschiebungen, Insulinresistenz) vermutet. Neben der selektiven Hirnkühlung mittels Helmen ist die transnasale Kühlung die derzeit für den klinischen und präklinischen Einsatz am weitesten entwickelte Methode. Eine besondere Form der transnasalen Kühlung stellt das RhinoChill-System TM dar. Dieses System zeichnet sich dadurch aus, dass es bei Raumtemperatur gelagertes Perfluorhexan (PFH) in Sauerstoff in den Nasen-Rachen-Raum versprüht (Abb. 2). Das versprühte PFH hat eine sehr geringe Oberflächenspannung, wodurch es sich sehr gut in kleinste Tröpfchen zerstäuben lässt. Das Versprühen des PFH in einem hohen Sauerstofffluss (40 80 l/min) gelingt durch zwei 10 cm lange Nasenkatheter (Außendurchmesser 4 mm) mit je zwölf Öffnungen, die über eine Steuerleitung und einen Katheter für das Kühlflüssigkeits-Sauerstoff-Gemisch mit der Kontroll-Einheit verbunden sind (s. Fotos S. XX). Die Nasenkatheter werden bis zum Verbindungsstück in die Nasenhöhle vorgeschoben und ermöglichen eine rasche Temperaturabsenkung im Nasen- Rachen-Raum auf 2 4 C. Somit kann das unmittelbar an der Rachen-Hinterwand anliegende Gehirn auf zweierlei Weise direkt gekühlt werden. In erster Linie gelingt die Absenkung der Hirntemperatur durch Konduktion, die eine Kühlung unabhängig von der Blutzirkulation ermöglicht (20). Eine zusätzliche indirekte Abkühlung erfolgt über die gut durchbluteten Schleimhäute des Nasen-Rachen-Raumes, sodass eine Kühlgeschwindigkeit von 2,3 C/h erreicht werden kann (21). Dieses System befindet sich bereits in der klinischen beziehungsweise präklinischen Testung. Es erlaubt den Einsatz im Rettungsdienst, da es völlig unabhängig von der Stromversorgung und der Vorkühlung des Kühlmittels eingesetzt werden kann (Abb. 3). Aber auch raumtemperierte Luft wurde als Kühlmittel zur transnasalen Kühlung beim Menschen bereits eingesetzt. Diese führte jedoch erst in Kombination mit Stickstoffmonoxid (NO) zur signifikanten Absenkung der Hirntemperatur um 0,31 C innerhalb von fünf Minuten (22, 23). Eine andere Arbeitsgruppe untersuchte, bisher nur experimentell, eine transnasale Kühlung über in der Nase platzierte Ballonkatheter, die mit einer auf 8 bis 10 C gekühlten Kochsalzlösung durchspült wurden (24). Da hierfür jedoch ein Pumpensystem erforderlich ist, scheint diese Methode zumindest gegenwärtig für einen präklinischen Einsatz am Patienten ungeeignet. 3 PflegenIntensiv 3/09

4 Die Hypothermie vor einem Herz-Kreislauf-Stillstand wird schon seit den 50er Jahren des vergangenen Jahrhunderts vor allem in der Herzchirurgie erfolgreich eingesetzt. Sie dient dem Schutz des Gehirns vor neurologischen Schäden während Operationen am kardiopulmonalen Bypass mit Unterbrechung des Körperkreislaufes (25, 26). Hypothermie schützt das Gehirn Auch in tierexperimentellen Untersuchungen konnte eine noch bessere Überlebensqualität erreicht werden, wenn die Hypothermie bereits während des Herz-Kreislauf-Stillstandes, also vor der Wiederherstellung von ROSC, induziert wurde. Des Weiteren ist ebenso belegt, dass eine Verzögerung der Hypothermie zu einer schlechteren Wiederherstellung der neurologischen Funktion nach Herz-Kreislauf-Stillstand führt (27, 28). Aus diesem Grund wurde von den bereits oben erwähnten Organisationen der Beginn der Hypothermie as soon as possible ( so früh wie möglich ) in den Leitlinien zur Herz- Kreislauf-Wiederbelebung empfohlen (10). Die Senkung der Hirntemperatur führt in erster Linie zur Absenkung des zerebralen Metabolismus (7 Prozent je C) und damit des Energie- und Sauerstoffbedarfs (29). Eine Reihe von schädigenden biochemischen Kaskaden (Freisetzung exzitatorischer Aminosäuren, intrazelluläre Kalziumüberladung), die durch die primär schädigende zerebrale Hypoxie aktiviert werden, lassen sich in ihrem Ablauf verlangsamen oder ganz unterbrechen. Auch eine Reihe weiterer, erst später aktivierter Prozesse des Zellunterganges, wie der programmierte Zelltod, können durch die Hypothermie unterdrückt werden. Da diese Abläufe zeitabhängig sind, das heißt zu verschiedenen Zeitpunkten nach der Schädigung aktiviert werden, lässt sich erklären, weshalb auch eine später einsetzende Hypothermie durchaus noch Erfolg versprechend sein kann (30). Dennoch sind die bereits abgelaufenen und aktivierten Prozesse und Kaskaden der zerebralen Ischämie nicht mehr zu unterdrücken. Aus diesem Grunde und zur Vermeidung des sogenannten Reperfusionsschadens (Einschwemmung von Sauerstoffradikalen u. a. schädigenden Mediatoren durch Wiederherstellung der Spontanzirkulation) scheint die Abkühlung des Gehirn nach kardiopulmonaler Reanimation besonders wichtig für die Vermeidung eines dauerhaften neurologischen Schadens zu sein. Zudem weiß man heute aus experimentellen Untersuchungen, dass sich die Erfolgsquote der Reanimation durch die Prä-ROSC -Hypothermie signifikant verbessern lässt (31). Bei kardiopulmonaler Reanimation (CPR) dient die Anwendung der Hypothermie der Erhaltung der zerebralen Funktion. Je frühzeitiger sie eingesetzt werden kann, um so größer sind die Chancen nach erfolgreicher CPR keine oder nur geringe bleibende neurologische Schäden davonzutragen. Aus diesem Grund wird derzeit an Methoden zum Beginn der Hypothermie während der CPR gearbeitet, die auch außerhalb des Krankenhauses einsetzbar sind. Einen völlig neuartigen Ansatz stellt dabei die selektive Hirnkühlung mittels transnasaler Kühlung dar, wodurch eine rasche und direkte Abkühlung des Gehirns erfolgt. Die ersten Ergebnisse präklinischer Untersuchungen sind vielversprechend. Literatur: (1) State-specific mortality from sudden cardiac death-united States, 1999, MMWR Morb. Mortal. Wkly. Rep. 51 (2002): (2) A. Schneider, E. Popp, and B.W. Bottiger, Regulierte Hypothermie nach Herz-Kreislauf- Stillstand. Ein Blick in die Zukunft, Anaesthesist 55 (2006): (3) L.E. Kass, D.R. Eitel, N.K. Sabulsky, C.S.Ogden, D.R. Hess, and K.L. Peters, One-year survival after prehospital cardiac arrest: the Utstein style applied to a rural-suburban system, Am. J. Emerg. Med. 12 (1994): (4) A.J. Layon, A. Gabrielli, B.W. Goldfeder, A. Hevia, and A.H. Idris, Utstein style analysis of rural out-of-hospital cardiac arrest (OOHCA): total cardiopulmonary resuscitation (CPR) time inversely correlates with hospital discharge rate, Resuscitation 56 (2003): (5) M.E. Ong, J.P. Ornato, D.P. Edwards, H.S. Dhindsa, A.M. Best, C.S. Ines, S. Hickey, B. Clark, D.C. Williams, R.G. Powell, J.L. Overton, and M.A. Peberdy, Use of an automated, load-distributing band chest compression device for out-of-hospital cardiac arrest resuscitation, JAMA 295 (2006): (6) B.W. Bottiger, C. Grabner, H. Bauer, C. Bode, T. Weber, J. Motsch, and E. Martin, Long term outcome after out-of-hospital cardiac arrest with physician staffed emergency medical services: the Utstein style applied to a midsized urban/suburban area, Heart 82 (1999): (7) S.A. Bernard, T.W. Gray, M.D. Buist, B.M. Jones, W. Silvester, G. Gutteridge, and K. Smith, Treatment of comatose survivors of outof-hospital cardiac arrest with induced hypothermia, N. Engl. J. Med. 346 (2002): (8) The Hypothermia after cardiac arrest study group (HACA), Mild therapeutic hypothermia to improve the neurologic outcome after cardiac arrest, N. Engl. J. Med. 346 (2002): (9) J.P. Nolan, P.T. Morley, T.L. Vanden Hoek, R.W. Hickey, W.G.Kloeck, J. Billi, B.W. Bottiger, P.T. Morley, J.P. Nolan, K. Okada, C. Reyes, M. Shuster, P.A. Steen, M.H. Weil, V. Wenzel, R.W. Hikkey, P. Carli, T.L. Vanden Hoek, and D. Atkins, Therapeutic hypothermia after cardiac arrest: an advisory statement by the advanced life support task force of the International Liaison Committee on Resuscitation, Circulation 108 (2003): (10) J.P. Nolan, C.D. Deakin, J. Soar, B.W. Bottiger, and G. Smith, European Resuscitation Council guidelines for resuscitation Section 4. Adult advanced life support, Resuscitation 67 Suppl 1 (2005): S39 S86 (11) American Heart Association, American Heart Association Guidelines ofr Cardiopulmonary Resuscitation and Emergeny Cardiovascular Care, Part 7.5: Postresuscitation Support, Circulation 112 Suppl I (2005): IV (12) F. Kim, M. Olsufka, W.T. Longstreth, Jr., C. Maynard, D. Carlbom, S. Deem, P. Kudenchuk, M.K. Copass, and L.A. Cobb, Pilot randomized clinical trial of prehospital induction of mild hypothermia in out-of-hospital cardiac arrest patients with a rapid infusion of 4 degrees C normal saline, Circulation 115 (2007): PflegenIntensiv 3/09 4

5 (13) M. Allers, F. Boris-Moller, A. Lunderquist, and T. Wieloch, A new method of selective, rapid cooling of the brain: an experimental study, Cardiovasc. Intervent. Radiol. 29 (2006): (14) S. Hagioka, Y. Takeda, K. Takata, and K. Morita, Nasopharyngeal cooling selectively and rapidly decreases brain temperature and attenuates neuronal damage, even if initiated at the onset of cardiopulmonary resuscitation in rats, Crit Care Med. 31 (2003): (15) H. Trubel, P. Herman, C. Kampmann, R. Huth, P.K. Maciejewski, E. Novotny, and F. Hyder, A novel approach for selective brain cooling: implications for hypercapnia and seizure activity, Intensive Care Med. 30 (2004): (16) B. Walter, R. Bauer, G. Kuhnen, H. Fritz, and U. Zwiener, Coupling of cerebral blood flow and oxygen metabolism in infant pigs during selective brain hypothermia, J. Cereb. Blood Flow Metab 20 (2000): (17) S. Hachimi-Idrissi, L. Corne, G. Ebinger, Y. Michotte, and L. Huyghens, Mild hypothermia induced by a helmet device: a clinical feasibility study, Resuscitation 51 (2001): (18) H. Wang, W. Olivero, G. Lanzino, W. Elkins, J. Rose, D. Honings, M. Rodde, J. Burnham and D. Wang, Rapid and selective cerebral hypothermia achieved using a cooling helmet, J. Neurosurg. 100 (2004): (19) E. Christian, G. Zada, G. Sung, and S.L. Giannotta, A review of selective hypothermia in the management of traumatic brain injury, Neurosurg. Focus. 25 (2008) E9. (20) M.R. Wolfson, D.J. Malone, J. Wu, J. Hoffman, A. Rozenberg, T.H. Shaffer, and D. Barbut, Intranasal perfluorochemical spray for preferential brain cooling in sheep, Neurocrit. Care 8 (2008): (21) H.J. Busch, A. Janata, F. Eichwede, M. Foedisch, G. Woebker, M. Stefan, T. Schwab, E. Karassimos, H. Fritz, B. Inderbitzen, D. Barbut, and F. Sterz, Safety and feasibility of nasopharyngeal cooling following successful resuscitation from cardiac arrest Trans-nasal cooling after cardiac arrest. In: 2008, pp. S 365 (22) P.J. Andrews, B. Harris, and G.D. Murray, Randomized controlled trial of effects of the airflow through the upper respiratory tract of intubated brain-injured patients on brain temperature and selective brain cooling, Br. J. Anaesth. 94 (2005): (23) B.A. Harris, P.J. Andrews, and G.D. Murray, Enhanced upper respiratory tract airflow and head fanning reduce brain temperature in brain-injured, mechanically ventilated patients: a randomized, crossover, factorial trial, Br. J. Anaesth. 98 (2007): (24) L. Covaciu, M. Allers, P. Enblad, A. Lunderquist, T. Wieloch, and S. Rubertsson, Intranasal selective brain cooling in pigs, Resuscitation 76 (2008): (25) W.G. Bigelow, W.K. Lindsay, and W.F. Greenwood, Hypothermia. its possible role in cardiac surgery: an investigation of factors govering survival of dogs at low body temperatures, Ann Surg 132 (1950) (26) H.L. Rosomoff and D.A. Holoday, Cerebral blood flow and cerebral oxygen consumption during hypothermia, Am. J. Physiol 179 (1954): (27) K. Kuboyama, P. Safar, A. Radovsky, S.A. Tisherman, S.W. Stezoski, and H. Alexander, Delay in cooling negates the beneficial effect of mild resuscitative cerebral hypothermia after cardiac arrest in dogs: a prospective, randomized study, Crit Care Med. 21 (1993): (28) K. Takata, Y. Takeda, T. Sato, H. Nakatsuka, M. Yokoyama, and K. Morita, Effects of hypothermia for a short period on histologic outcome and extracellular glutamate concentration during and after cardiac arrest in rats, Crit Care Med. 33 (2005): (29) J.D. Michenfelder and J.H. Milde, The relationship among canine brain temperature, metabolism, and function during hypothermia, Anesthesiology 75 (1991): (30) M.G. Angelos, J.J. Menegazzi, and C.W. Callaway, Bench to bedside: resuscitation from prolonged ventricular fibrillation, Acad. Emerg. Med. 8 (2001): (31) M.S. Tsai, D. Barbut, W. Tang, H. Wang, J. Guan, T. Wang, S. Sun, B. Inderbitzen, and M.H. Weil, Rapid head cooling initiated coincident with cardiopulmonary resuscitation improves success of defibrillation and post-resuscitation myocardial function in a porcine model of prolonged cardiac arrest, J. Am. Coll. Cardiol. 51 (2008): Anschrift des Verfassers: PD Dr. med. Harald G. Fritz Klinik für Anästhesiologie, Intensivmedizin und Schmerztherapie Krankenhaus Martha-Maria Halle-Dölau Röntgenstraße 1, Halle/Saale Harald.Fritz@Martha-Maria.de 5 PflegenIntensiv 3/09