Dissertation. zur Erlangung des akademischen Grades. doctor medicinae (Dr. med.)

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1 Vergleichende klinische Untersuchungen zur Oxygenierung bei Einlungenventilation in Narkose unter intravenöser Anästhesie mittels Propofol versus balancierter Anästhesie mittels Sevofluran Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades doctor medicinae (Dr. med.) vorgelegt dem Rat der Medizinischen Fakultät der Friedrich-Schiller-Universität Jena von Frank Balke geboren am in Bad Liebenstein

2 Gutachter 1. Chefarzt PD Dr. med. W. Karzai 2. Chefarzt Prof. Dr. med. U. Klein 3. Chefarzt PD Dr. med. H. Rimpler Tag der öffentlichen Verteidigung:

3 Inhaltsverzeichnis Seite 1. Abkürzungsverzeichnis 5 2. Zusammenfassung 6 3. Einleitung und Zielstellung 8 4. Grundlagen Ventilations- Perfusionsbeziehungen unter Einlungenventilation Oxygenierung unter Einlungenventilation präoperative Gasaustauschstörungen Lungenseparation Ventilationsbedingungen Perfusionsverteilung Einfluss der Anästhesieverfahren Patienten und Methoden Patienten Studienablauf Narkose Lungenseparation und Beatmung Erfassung und Auswertung der Messdaten Ergebnisse Hämodynamik und Beatmungsparameter Die Effekte von Propofol und Sevofluran auf die Oxygenierung unter ELV Diskussion Schlussfolgerungen Literaturverzeichnis 40 3

4 Inhaltsverzeichnis Seite 11. Danksagung Ehrenwörtliche Erklärung 48 4

5 1. Abkürzungsverzeichnis AF= ASA= BE= DLT= EKG= ELV= FEV1= FiO 2 = FRC= Hb= Hk= HPV= HR= HZV= MAC= MAP= MTS= O 2 Hb= PaO? = PEEP= PetCO 2 = ph= P max = P plat = SpO 2 = svo 2 = TIVA= TV= VATS= VC= ZLV= Atemfrequenz American Society of Anesthesiology Physical Status base excess Doppellumentubus Elektrokardiogramm Ein- Lungenventilation Einsekundenkapazität inspiratorische Sauerstoffkonzentration funktionelle Residualkapazität Hämoglobin Hämatokrit hypoxisch pulmonale Vasokonstriktion Herzfrequenz Herzzeitvolumen minimal alveolar concentration mittlerer arterieller Druck Metastasektomie arterielle Sauerstoffsättigung arterieller Sauerstoffpartialdruck positiver endexspiratorischer Druck endtidaler Kohlendioxidpartialdruck ph-wert maximaler Atemwegsdruck Atemwegsplateaudruck periphere Sauerstoffsättigung gemischtvenöse Sättigung totale intravenöse Anästhesie Tidalvolumen videoassistierte Thorakoskopie Vitalkapazität Zweilungenventilation 5

6 2. Zusammenfassung Bei thoraxchirurgischen Eingriffen ist es zumeist erwünscht, die Lunge auf der operierten Seite ruhig zu stellen und die Ventilation auf eine Lunge zu beschränken. Unter den Bedingungen dieser sogenannten Einlungenventilation (ELV) werden weiterhin beide Lungen perfundiert, wobei der Perfusionsanteil der nicht- beatmeten Lunge unweigerlich zu einer venösen Beimischung und daraus resultierend, zu einer Abnahme der arteriellen Oxygenierung führt. Der physiologische Reflexmechanismus nach Euler- Liljestrand, die hypoxisch pulmonale Vasokonstriktion (HPV), drosselt den Perfusionsanteil der nicht ventilierten Lunge, senkt das Ausmaß der venösen Beimischung und trägt somit zur Besserung der Oxygenierung bei. Folglich muss bei Einschränkung der HPV mit einer Verschlechterung der Oxygenierung gerechnet werden. Intravenöse Anästhetika wie z.b. Propofol hemmen die HPV nicht und dürften somit die Oxygenierung während der Narkose und ELV kaum beeinträchtigen. Volatile Anästhetika hingegen hemmen die HPV dosisabhängig und könnten theoretisch die Oxygenierung während der ELV beeinträchtigen. Sevofluran ist ein neues volatiles Anästhetikum mit günstigem pharmakokinetischem Profil und nachgewiesenen kardioprotektiven Effekten. Wie Sevofluran die Oxygenierung während der ELV beeinflusst, ist nicht hinreichend bekannt. In- vitro hemmt Sevofluran die HPV. Tierexperimentelle und klinische Untersuchungen mit anderen volatilen Anästhetika zeigen, dass eine in- vitro Hemmung von HPV in isolierten Lungenmodellen nicht notwendigerweise eine Beeinträchtigung der Oxygenierung während der klinischen ELV zur Folge hat. In der vorliegenden prospektiven randomisierten Studie wurde deshalb die Wirkung von Sevofluran versus Propofol auf die Oxygenierung während der ELV bei thoraxchirurgischen Patienten verglichen. Es wurden 28 Patienten in der Propofolgruppe und 34 Patienten in der Sevoflurangruppe untersucht. Im Bezug auf Alter, Vorerkrankungen und Häufigkeit der durchgeführten Operation gab es keine Unterschiede in den zwei Patientengruppen. In der Propofolgruppe wurde die Narkose mit Propofol (4-6 mg/kg/h) und Remifentanil (0,05-0,5 µg/kg/min) aufrechterhalten. In der Sevoflurangruppe ist die Narkose mit 1 MAC (minimal alveolar concentration) 6

7 Sevofluran und Remifentanil (0,05-0,5 µg/kg/min) aufrechterhalten worden. In beiden Gruppen kam zur Muskelrelaxation Rocuronium zur Anwendung. Die Beatmung erfolgte unter standardisierten Bedingungen mit einem positiv endexpiratorischen Druck (PEEP) von 5 cmh 2 O und einem Tidalvolumen (TV) von 8-10 ml/kg/kg, wobei Beatmungsdrücke > 30 cmh 2 O vermieden wurden. Der Kreislauf wurde nach klinischen Kriterien im Normbereich gehalten. Die Oxygenierungs-, Beatmungs- und Kreislaufwerte sind zu 4 Messzeiten erhoben worden: MP0= Zweilungenventilation in Seitenlage, MP1= 10 Minuten nach Umstellung auf ELV, MP2= 20 Minuten nach Umstellung auf ELV und MP3= 30 Minuten nach Umstellung auf ELV. Endexpiratorischer CO 2, arterieller CO 2, Beatmungsdrücke und Kreislaufparameter unterschieden sich zu allen Messzeiten in den beiden Gruppen nicht signifikant. Als wichtigster Befund der Untersuchung zeigten sich zu allen Messzeitpunkten hinsichtlich der Oxygenierung keinerlei signifikante Unterschiede beim Vergleich der Untersuchungsgruppen. Zehn Minuten nach ELV- Beginn sank der arterielle Sauerstoffpartialdruck (PaO 2 ) in beiden Gruppen und fiel danach bis 30 Minuten nach Beginn der ELV leicht ab. Lediglich ein Patient in beiden Gruppen unterschritt Werte von 8 kpa. Die durchgeführte Studie zeigt, dass Sevofluran und Propofol in klinischer Dosierung zu keinerlei Unterschieden in der Oxygenierung des Patienten während der ELV führt. Somit eignet sich Sevofluran für thoraxchirurgische Eingriffe. 7

8 3. Einleitung und Zielstellung Die Thoraxchirurgie stellt besondere Anforderungen an Operateur und Anästhesisten. Zur Optimierung der Operationsbedingungen ist es zumeist erwünscht, die Lunge auf der zu operierenden Seite ruhig zu stellen. Damit ergibt sich die Notwendigkeit der Einlungenventilation (ELV) der von der Operation abgewandten Seite. Dies ist notwendig sowohl für Operationen am Lungenparenchym, als auch bei Eingriffen, die einen transthorakalen Zugang erfordern (z.b. Eingriffe an der thorakalen Aorta, Oesophaguschirurgie oder in der thorakalen Wirbelsäulenchirurgie). Unbedingt erforderlich ist dieses Vorgehen bei videoassistierten thorakalen Eingriffen (VATS), wo sich nicht nur eine Ruhigstellung, sondern zusätzlich eine kontrollierte Volumenreduktion erforderlich macht. Bei Lungenparenchymleckagen, Atemwegsverletzungen oder Emphysembullae ist es zur Sicherung des pulmonalen Gasaustausches zudem indiziert, die befallene Seite nicht zu ventilieren. Die exponierte Seite wird damit zur Operation ebenfalls ruhig gestellt. Die Durchführung einer suffizienten ELV ist nur bei korrekter Seitentrennung beider Lungenflügel möglich. Hierzu kommt vorzugsweise ein Doppellumentubus (DLT) zur Anwendung. Dieses Verfahren hat sich als Standardverfahren beim Erwachsenen etabliert (Carlens, 1949; Björk und Carlens, 1950). Damit werden zugleich differenzierte Ventilationsverfahren möglich. Die Sicherung der Ventilation ist gewährleistet, außerdem wird ein Sekretübertritt, z.b. bei Abszessen, aus der infizierten Lunge in die noch gesunde Lunge oder der Übertritt von Blut vermieden. Mit Umstellung auf ELV wird für den Fortgang der Operation eine Lunge von der Ventilation ausgeschlossen. Die Durchblutung dieser Seite bleibt dabei jedoch grundsätzlich erhalten. Je nach Ausmaß der damit verbundenen venösen Beimischung kommt es deshalb zum Abfall des arteriellen Sauerstoffpartialdruckes (PaO 2 ). Unter den Bedingungen der modernen Anästhesie ist dabei bei 5-10% der Patienten eine Hypoxämie zu erwarten (PaO 2 <8 kpa; SpO 2 <90%) (Slinger et al., 1992; Schwarzkopf et al., 2001). Der Hauptgrund dafür, dass dieser Anteil nicht größer ist, besteht in der Reduktion des Shuntflusses durch die von der Ventilation ausgeschlossenen Lungenseite, z.b. 8

9 bedingt durch Seitenlage des Patienten oder Drosselung der Durchblutung infolge Tumorerkrankung, sowie ganz wesentlich durch die hypoxisch pulmonale Vasokonstriktion (HPV). Dieser auf der Basis des Reflexes nach v. Euler und Liljestrand (von Euler und Liljestrand, 1949) wirksamste Mechanismus zur Sicherung der Oxygenierung bei regionaler Minderventilation führt folgerichtig zur Reduktion der Durchblutung der nicht ventilierten Lungenabschnitte um cirka 50% (Benumof und Wahrenbrock, 1975; Marshall BE und Marshall C, 1980; Benumof, 1985; Benumof, 1986). Allerdings existieren vielerlei Einflüsse, welche die HPV beeinträchtigen und zur Erhöhung des Shunts führen können und somit das Risiko einer Hypoxämie unter ELV erhöhen. Dabei ist der Einfluß verschiedener Narkoseverfahren ein viel diskutierter Gegenstand (Spies et al., 1991; Boldt et al. 1996; Reid et al., 1996; Abe et al., 1998b; Wang et al., 1998; Beck et al., 2001). So zeigen verschiedene tierexperiementelle Studien und Untersuchungen am Lungenmodell, dass volatile Anästhetika die HPV zu einem gewissen Grad hemmen, während intravenöse Anästhetika diesen Effekt nicht haben (Eisenkraft, 1990; Ishibe et al., 1993; Groh et al., 1994; Loer et al., 1995; Lennon und Murray, 1996; Karzai et al., 1998; Karzai et al., 1999; Nakayama und Murray, 1999). Die daraus mögliche Schlussfolgerung einer verringerten Oxygenierung unter ELV lassen die meisten klinischen Studien zu volatilen Anästhetika jedoch nicht zu. Einige aktuelle Studien zeigen durchaus das Bild, dass unter totaler intravenöser Anästhesie (TIVA) die Oxygenierung besser sein könnte (Abe et al.,1998b; Pilotti et al.; 1999). Andere Arbeiten fanden wiederum keine wesentlichen Unterschiede beim Vergleich der Oxygenierung unter ELV bei Anwendung einer TIVA bzw. einer balancierten Anästhesie mittels volatiler Gase (Reid et al., 1996; Yondov et al., 1999; Wang und Winship, 1999; Wang et al., 2000). Speziell zu dem derzeit sehr viel angewandten Sevofluran scheint diese Frage noch nicht definitiv beantwortet zu sein. Es liegen nur wenige, nicht immer klinisch relevante, nicht gut kontrollierte oder nur tierexperiementelle Studien vor (Abe et al., 1998a; Janshon und Thomas, 1998; Lesitzky et al., 1998; Wang et al., 1998; Beck et al., 2001). Beck et al. (2001) fanden in einer durchgeführten Untersuchung über die Effekte von Propofol und Sevofluran auf die pulmonale Shuntfraktion während ELV in der Thoraxchirurgie einen geringeren Shunt bei der Anwendung von Sevofluran. Es konnte allerdings keine 9

10 Aussage über die Oxygenierung getroffen werden, da mit veränderlichen FiO 2 gearbeitet wurde. Das Anliegen der vorliegenden Arbeit ist es deshalb, in einer prospektiven randomisierten klinischen Studie die Oxygenierung bei ELV unter total intravenöser Anästhesie mittels Propofol gegenüber einer balancierten Anästhesie mittels Sevofluran in klinischer Dosierung zu untersuchen. Dabei wurde Wert auf die optimale Ventilation der nicht operierten Lunge gelegt, um diesbezüglich ungewünschte Nebeneffekte auf die Oxygenierung weitestgehend zu minimieren. Die Erkenntnisse scheinen um so wichtiger, da gerade Sevofluran hinsichtlich seiner Eigenschaften, wie Bronchodilatation, gute Steuerbarkeit, direkte Messung der inund exspiratorischen Konzentration und der damit verbundenen effektiven Einflussnahme auf das An- und Abfluten der Gase eine nicht zu unterschätzende Sicherheit für den Patienten speziell auch bei der Thoraxanästhesie bietet (Karzai und Klein, 2002). Dies um so mehr, da sich gegenwärtig abzeichnet, dass volatile Anästhetika kardioprotektive Effekte aufweisen. Für Sevofluran, welches unter den volatilen Anästhetika per se die geringsten kardiozirkulatorischen Nebeneffekte aufweist, wurde dieser kardioprotektive Effekt in der Zwischenzeit bei kardiochirurgischen Patienten mit koronaren Bypass- Operationen auch klinisch nachgewiesen (De Hert et al., 2002). 10

11 4. Grundlagen 4.1 Ventilations- Perfusionsbeziehung unter Einlungenventilation Die unter ELV typischen Bedingungen der Oxygenierung müssen im Zusammenhang mit den bei jeder Narkose eintretenden Änderungen des Gasaustauschs betrachtet werden. Es ist insbesondere mit Störungen der Oxygenierung zu rechnen. Narkosebedingte respiratorische Störungen sind vorrangig Folge einer gestörten Ventilations/ Perfusions- Abstimmung durch Reduktion der funktionellen Residualkapazität (FRC), Atelektasenbildung und Änderung der Atemmechanik. Entgegen der bisherigen Auffassung, die Perfusionsverteilung sei durch die Schwerkraft der Lunge determiniert, scheinen spezifische vaskuläre Eigenschaften im Sinne eines hilär- peripher wirkenden Gradienten die regionale Lungenperfusion zu bestimmen. So ist bei Schafen in Bauchlage auch unter Narkosebeatmung kein höhenabhängiger Perfusionsgradient erkennbar. Jedoch findet sich bei Umlagerung auf den Rücken eine Zunahme der Perfusion von ventral nach dorsal. Wiederum entspricht dies dem ursprünglichen Konzept der Perfusionverteilung nach dem Drei- Zonen- Modell von West (Permutt et al., 1961; Permutt und Riley, 1963; West et al., 1964; Benumof, 1995) für den beatmeten Patienten in Rückenlage. Nach diesem Konzept sind die dorsobasalen, also abhängigen, Lungenbereiche besser perfundiert als die apikoventralen. Dies muß auch für die Bedingungen unter ELV in Seitenlage grundsätzlich akzeptiert werden. Mit Narkoseeinleitung kommt es zur signifikanten Abnahme der FRC. Als Ursachen kommen die kraniale Verschiebung der Diaphragmaebene, die Senkung des Tonus der Atemmuskulatur mit Verlust der elastischen Rückstellkräfte sowie Reduktion des intrathorakalen Volumens, die Bildung von Atelektasen und die Zunahme des intrathorakalen Blutvolumens in Betracht. Die Ausbildung von Atelektasen wird seit langem als eine wesentliche Ursache für Störungen der Oxygenierung diskutiert. Dabei können Veränderungen der Atemmechanik Atelektasen auslösen bzw. umgekehrt Atelektasen zur Einschränkung von FRC und Compliance führen. Atelektasen entstehen bereits während der Narkoseeinleitung und finden sich bei 90% aller Patienten, unabhängig von Alter, Anästhesieverfahren und Relaxation. Auch die inspiratorische Sauerstoffkonzentration (FiO 2 ) hat Bedeutung bei der Atelektasenbildung, so kommt 11

12 es bei Narkoseeinleitung zur deutlich geringeren Ausbildung, wenn die FiO 2 bei 0,3 liegt, als bei höheren Werten. Zur Vermeidung von Atelektasen trägt ebenfalls ein positiv endexspiratorischer Druck (PEEP) bis 10cmH 2 O bei. Im Vergleich zur Rückenlage besteht in Seitenlage eine größere Höhendifferenz zwischen oberen und unteren Lungenanteilen. Das Gewicht der Mediastinal- Organe führt unter Verschiebung der Mediastinalebene zur Kompression der unteren Lunge. Daneben wird die untere Diaphragma- Kuppel stärker kopfwärts verlagert, als die obere. Es dominiert die Durchblutung der unteren abhängigen Lunge, während die obere, nichtabhängige Lunge minderperfundiert wird. Die Fraktionen betragen sowohl bei geschlossenem als auch bei offenem Thorax etwa 60 bzw. 40% (Klein und Wiedemann, 2001). Bezüglich der Ventilation verringert sich in Seitenlage bereits unter Spontanatmung ohne Narkose die FRC der unteren Lunge, während jene der oberen zunimmt. Dagegen nimmt infolge größerer Exkursionen der unteren Diaphragma- Anteile mit stärkerer inspiratorischer Straffung des Mediastinums die Exkursionsfähigkeit der unteren Lunge zu. Am wachen Patienten resultiert deshalb der Perfusion entsprechend eine bessere Ventilation der unteren gegenüber der oberen Lunge. Mit Narkosebeginn sowie verstärkt durch Relaxation und Beatmung kommt es zu einer veränderten Situation. Ursache hierfür ist die FRC- Reduktion beider Lungen mit Betonung der unteren Seite durch weitere Einschränkung der Zwerchfell- Funktion und mögliche zusätzliche Atelektasenbildung, wogegen oben die Exkursionen von Thoraxwand und Diaphragma- Anteilen wenig eingeschränkt sind. Die dominant perfundierte untere Lunge wird damit wesentlich schlechter ventiliert. Dagegen ist der Anteil des Atemvolumens in der minderperfundierten oberen Lunge größer. Folge ist eine Ventilations/ Perfusions- Störung mit Zunahme der pulmonalen Shuntfraktion. Mit Eröffnung des Thorax entsteht durch eine ausgeprägte ventilatorische Distributionsstörung mit vorrangiger Belüftung der geringer perfundierten oberen Lunge im Gegensatz zur gut perfundierten, jedoch schlecht ventilierbaren unteren Lunge unter üblicher Beatmung ein beträchtliches Ventilations/ Perfusions- Missverhältnis. Ergebnis ist eine Gasaustauschstörung durch Zunahme der 12

13 intrapulmonalen Shuntfraktion. Dies kann eine deutliche Oxygenierungsstörung zur Folge haben. Um erstens diese Störung zu vermeiden und zweitens zur Ruhigstellung der zu operierenden Lunge wird die ELV angewandt. Die Beatmung des Patienten erfolgt dann allein über die nicht zu operierende, in Seitenlage unten liegende, Lunge. Das Shuntvolumen würde jetzt bis zu 40% betragen und würde unweigerlich zur Hypoxämie führen. Dies ist aber unter klinischen Bedingungen kaum so, es kommt überraschenderweise in viel weniger Fällen als vermutet zu einer Hypoxämie (Hurford et al., 1987). Ein wichtiger aktiver Mechanismus zur Verbesserung der Oxygenierung ist die HPV (Euler- Liljestrand- Reflex) (Marshall et al., 1994; Theissen et al., 1996). Sie dient der Blutflussumverteilung von Arealen mit niedrigem Ventilations/ Perfusions- Verhältnis zugunsten besser ventilierter Areale. Effektoren und Sensoren sind Arteriolen mit einem Durchmesser von 500µm (Marshall et al., 1991). Eine alveoläre Hypoxie oder Atelektasen führen zur Aktivierung der HPV und damit zur Vasokonstriktion und Hypoperfusion in den minderbelüfteten Lungenarealen. Es wird keine vollständige Perfusionsreduktion erreicht, sondern nur eine Verminderung um etwa 50% (Benumof, 1985). Damit sind Shuntfraktionen zwischen 20 und 30% zu kalkulieren. Die Zeitspanne bis zur maximalen Ausprägung beträgt etwa Minuten (von Euler und Liljestrand, 1949; Theissen 1996). Auslösendes Moment für die einsetzende HPV ist die verminderte inspiratorische Sauerstoffkonzentration, sowie ein gemischtvenöser Sauerstoffpartialdruck von kleiner 9,3 kpa. Dies führt in den Gefäßen des entsprechenden Lungenabschnittes zu einer Tonussteigerung (Marshall C und Marshall BE, 1983). Die HPV trägt somit zur Sicherung einer ausreichenden Oxygenierung durch Senkung der pulmonalen Shuntfraktion bei. Sie ist jedoch von vielen Faktoren, auf die im Abschnitt näher eingegangen wird, abhängig. Andere wesentlichen Einflussfaktoren auf die Oxygenierung sind in Abbildung 1 dargestellt. So können krankheitsbedingte Perfusionseinschränkungen der zu operierenden Seite oder die Drosselung der Arteria pulmonalis durch den Operateur zu einer Verringerung der pulmonalen Shuntfraktion führen. Auch der Ventilationsmodus, vor allem Beatmungsdruck und Atemhubvolumen, beeinflussen die Oxygenierung unter ELV. So führen zu niedrige Beatmungsdrücke zur Atelektasenbildung in der beatmeten Lunge und damit zur Erhöhung des 13

14 Shuntvolumens. Andererseits kann es auch durch zu hohe Atemhubvolumina und den dadurch bedingten hohen Atemwegsdrücken zu einer Blutumverteilung in die nicht beatmete Lunge kommen, was ebenfalls eine Erhöhung der pulmonalen Shuntfraktion mit der damit verbundenen Verschlechterung der Oxygenierung zur Folge hat. Ebenfalls können Resorptionsatelektasen bei Beatmung mit reinem Sauerstoff und Sekretretention in der beatmeten Lunge zu einer Verschlechterung der Oxygenierung führen. Abb.1: verschiedene Einflüsse auf den pulmonalen Gasaustausch unter ELV aus Klein U. Wiedemann K: ains Band 1 Anästhesiologie 2001;1055: Wesentliche Determinanten des Gasaustausches bei ELV mit DLT und offenem Thorax. 1= schwerkraftbedingte Perfusionsverteilung in Seitenlage von 60:40%, 2=reduzierte Perfusion bei Lungenkollaps der stillgelegten Seite in Folge hypoxisch- pulmonaler Vasokonstriktion (HPV) ca. 50%. 3=krankheitsbedingte Einschränkung der Perfusion.4=Drosselung der A. pulmonalis der operierten Seite durch den Operateur.5=Ventilationsmodus, vor allem Beatmungsdruck und Atemhubvolumen.6=Perfusionsreduktion durch HPV bzw. Erkrankungen infolge regionaler Minderbelüftung, Resorptionsatelektasen, Narkose und Sekretretention in der beatmeten Lunge 4.2 Oxygenierung unter Einlungenventilation Bei einer FiO 2 von 1,0 liegt der PaO 2 unter ELV normalerweise zwischen 20-26,6 kpa (entspricht mmhg). Dabei kann es entsprechend der jeweils aktuell bestehenden Bedingungen von Perfusion und Ventilation auch unter Verwendung von reinem Sauerstoff zur Hypoxämie kommen. Man spricht in der Regel dann von einer Hypoxämie, wenn die Grenzwerte des arteriellen Sauerstoffpartialdruckes (PaO? : 8-8,6 kpa) oder die der arteriellen Sauerstoffsättigung (HbO 2 : 90%) 14

15 unterschritten werden. Bei Zugrundelegung dieser Grenzwerte muss bei ELV mit einer FiO 2 von 1,0 bei 5-10% der Patienten mit einer Hypoxämie gerechnet werden (Slinger et al., 1992; Schwarzkopf et al., 2001; Karzai und Klein, 2002). Die Oxygenierung ist sehr stark von verschiedenen präoperativ bestehenden und zusätzlich von intraoperativ eintretenden Einflussfaktoren abhängig (Karzai und Klein, 2002), deren physiologische Entstehungsmechanismen in den vorangegangenen Abschnitten bereits angesprochen wurden. Die Ursachen für das Auftreten einer Hypoxämie sind vielfältig. Im Vordergrund stehen dabei präoperative Gasaustauschstörungen (Slinger, 1990), die Qualität der Lungenseparation als unbedingte Voraussetzung für die ELV (Hurford und Alfille, 1993; Klein et al., 1998) sowie die eingestellten Beatmungsparameter (Katz et al., 1996; Wang et al., 2000;) im Verhältnis zur Perfusionsverteilung (Fiser et al., 1982; Bardotzky et al., 2000). Weiterhin ist die Anästhesieform differenziert ins Kalkül zu ziehen präoperative Gasaustauschstörungen Bestehen präoperativen Gasaustauschstörungen oder es manifestiert sich ein erniedrigter PaO 2 unter ZLV (Slinger et al. 1990; Slinger et al., 1992; Guenoun et al., 2002), ist verständlicherweise erst recht unter ELV mit einer Oxygenierungsstörung zu rechnen. Durch eine präoperative Optimierung der Lungenfunktion kann ein wesentlicher Beitrag zur Vermeidung von intraoperativen Komplikationen, insbesondere Hypoxämien, geleistet werden (Warner, 2000). Dies sollte durch Verflüssigung und Expektoration von Sekret, Behandlung von Infektionen, Erweiterung verengter Bronchiolen und Vergrößerung FRC erfolgen. Das präoperative Einstellen von Tabakrauchen sollte hierzu auch angestrebt werden (Akrawi und Benumof, 2001) Lungenseparation Für die ELV ist die sichere Lungenseparation eine unbedingte Voraussetzung, um nicht intraoperative Komplikationen durch Hypoxämie zu erzeugen. Die 15

16 Seitentrennung erfolgt in der Regel beim Erwachsenen heute durch einen DLT. Fehlpositionen jeder Art können zu Problemen bei der Beatmung und zu Oxygenierungsproblemen führen. Durch eine sichere Anwendung des DLT, seine Einführung und korrekte Platzierung, welche neben Übung und Erfahrung auch die Möglichkeit der adäquaten Funktionskontrolle beinhaltet, kann eine wesentliche Gefahr des Auftretens einer Hypoxämie vermieden werden. Die Lage des DLT kann sich während der Lagerung des Patienten und auch während der Operation verändern. Deshalb reicht eine blinde Platzierung sowie die alleinige klinische Funktionskontrolle durch Auskultation und Inspektion nicht aus, da ein signifikant hoher Anteil an riskant positionierten DLTs vorliegt (Klein et al., 1998). Durch die fiberoptische Bronchoskopie steht eine Methode zur Verfügung, welche die DLT- Anwendung nahezu sicher gewährleisten kann. Die richtige Positionierung des endobronchialen Schenkels unter direkter Sicht, sowie die Möglichkeit der Lagekontrolle nach Umlagerung des Patienten oder auch während der Operation machen das Fiberbronchoskop zu einem unverzichtbaren Bestandteil bei der Sicherung der Lungenseparation, der Ventilation und Oxygenierung sowie sicherem Sekretmanagement unter Sicht bei thoraxchirurgischen Eingriffen (Benumof, 1993; Klein et al., 1998; Pennefather und Russel, 2000) Ventilationsbedingungen Der Anteil ventilierter Alveolarfläche ist wesentlich für die Oxygenierung unter ELV. So kann bei linksseitiger ELV auf Grund der im Vergleich zu rechts geringeren Alveolarfläche eher eine Oxygenierungsstörung erwartet werden als bei rechtsseitiger ELV (Wang et al., 2000; Schwarzkopf et al., 2001). Entscheidenden Einfluss hat auch die Qualität der Beatmung der zu ventilierenden Lunge. Bei ELV in Seitenlage sind bei Beatmung der unteren Lunge zwei Probleme zu berücksichtigen. Einerseits ist durch die Seitenlage die beatmete unten liegende Lunge durch den Druck der Eingeweide, die verminderte Thoraxbeweglichkeit und das Gewicht des Mediastinums in ihrer funktionellen Residualkapazität sowie auch ihrer Compliance stark eingeschränkt (Abe et al., 1998a) und neigt zur Atelektasenbildung. Dadurch wird nicht nur die ventilierbare Alveolarfläche reduziert, sondern auch der pulmonale Widerstand erhöht. Dies trägt zur Perfusionsumleitung 16

17 in die nicht beatmete Lunge bei. Zu niedrige Atemhubvolumina mit ebenso niedrigen Beatmungsdrücken können diese Situation begünstigen. Mögliche Folge davon ist eine schlechte Oxygenierung unter ELV. Andererseits führen zu hohe Drücke mit Anstieg des mittleren Beatmungsdruckes über den pulmonalarteriellen Druck durch Erhöhung des intrapulmonalen Gefäßwiderstandes zur Beeinträchtigung der Durchblutung der beatmeten Lunge und möglicherweise zur Blutumleitung in die stillgelegte Lunge. Dies hat ebenso eine Erhöhung des intrapulmonalen Shunts zur Folge (Cohen und Eisenkraft, 1996). Darüber hinaus sind zu hohe Beatmungsdrücke wegen möglicher Lungenschädigung generell abträglich. Wichtig für die Oxygenierung ist also, dass sich sowohl zu niedrige als auch zu hohe Hubvolumina bzw. Beatmungsdrücke negativ auswirken können. Dem folgend sollte mittels adäquater Hubvolumina bei moderatem positiv- endexspiratorischem Druck (PEEP) der Ausbildung einer Hypoxie unter ELV entgegen gewirkt werden. Verschiedene Studien haben gezeigt, dass mit einem PEEP von 5 cmh 2 O eine optimale Oxygenierung zu erreichen ist (Fujita et al., 1993; Inomata et al., 1997). Höhere PEEP- Niveaus scheinen jedoch eher keinen weiteren Benefit auf die Oxygenierung zu haben, sie wirken sich im Gegenteil eher wieder negativ auf die Oxygenierung aus (Abe et al., 1998a; Cohen und Eisenkraft, 1996). Dies wird damit erklärt, dass ein PEEP von 5 cmh 2 O der Atelektasenbildung entgegen wirkt ohne die Lungendurchblutung wesentlich zu beeinflussen. Bei einer weiteren Steigerung des PEEP kommt es wahrscheinlich nicht mehr zu einer Verbesserung der Ventilation, sondern zu einer druckbedingten Perfusionsumverteilung in die nicht beatmete Lunge. Das PEEP- Niveau sollte deshalb der Beatmungssituation individuell angepasst werden (Karzai und Klein, 2002), infolge dessen wurde viel Wert auf die Beatmung der unteren Lunge mit entsprechend moderatem PEEP gelegt. Eine sehr effektive Möglichkeit zur Vermeidung einer Hypoxämie unter ELV stellt die Anwendung eines kontinuierlichen positiven Atemwegsdruckes (CPAP) auf die nicht ventilierte Lunge dar. Darauf soll aber in dieser Arbeit nicht weiter eingegangen werden, da CPAP unter den Studienbedingungen nicht zur Anwendung kam. 17

18 4.2.4 Perfusionsverteilung Der PaO 2 während ELV ist um so höher, je mehr die ventilierte Lunge und je weniger die nicht ventilierte Lunge durchblutet wird. Durch den Einfluss einer Vielzahl aktiver und passiver Mechanismen auf die Perfusion von ventilierter und nicht ventilierter Lunge ergibt sich als Gesamtnettoeffekt der Grad der Oxygenierung. Als wesentlicher passiver Mechanismus verursacht die Schwerkraft einen vertikal wirkenden Gradienten in der Verteilung des pulmonalen Blutflusses, wonach die Durchblutung in der unteren abhängigen Lunge stets deutlich höher ist als in der oben gelegenen nichtabhängigen und damit die Oxygenierung begünstigt wird. Als weiterer passiver Mechanismus führen große zentral liegende Lungentumore zu einer signifikanten Perfusionseinschränkung der von der Ventilation ausgeschlossenen Seite (Hurford et al., 1987), weshalb die Oxygenierung unter ELV gerade bei diesen Patienten meist ungefährdet ist. Ein wesentlicher aktiver Mechanismus zur Einflussnahme auf die Perfusionsverteilung ist die bereits im Abschnitt 4.1 genannte HPV. Sie trägt entscheidend zur zumeist ausreichenden Oxygenierung unter ELV bei, ist aber von zahlreichen Einflüssen, wie dem Herzzeitvolumen, der venösen Sättigung, dem pulmonal- arteriellem Druck und verschiedenen Pharmaka abhängig (Eisenkraft, 1990; Ishibe et al., 1996; Karzai et al., 1998; Karzai et al. 1999). Primäre Änderungen des HZV bedingen über eine Veränderung der gemischvenösen Sättigung aber auch über den pulmonal vaskulären Widerstand gleichfalls eine Änderung des pulmonalen Shuntflusses. Der pulmonal arterielle Druck wirkt bei einer Erhöhung ebenfalls der HPV entgegen. Vasodilatantien und Calziumantagonisten haben gleichfalls einen negativen Effekt auf die HPV. Volatile Anästhetika zeigten im Tierversuch und am Lungenmodell ebenso eine HPV- Hemmung, währenddessen sich iv.- Narkotika neutral verhielten. Zudem benötigt die volle HPV- Ausprägung eine gewisse Zeit, so dass bei übereilter Deflation der von der Ventilation auszuschließenden Lunge in der Anfangsphase der ELV Hypoxämien möglich sind. 18

19 4.2.5 Einfluss der Anästhesieverfahren Intravenöse Anästhetika haben in der Regel keinen Einfluss auf die HPV (Domino, 1997). Eine Studie von Boldt et al. (1996) wies nach, dass Propofol in Kombination mit Fentanyl die HPV kaum beeinflußt. Im Gegensatz dazu haben tierexperimentelle Studien und in-vitro-studien gezeigt, daß volatile Anästhetika die HPV dosisabhängig vermindern (Ishibe, 1993; Groh et al., 1994; Loer et al., 1995; Lennon und Murray, 1996). Ein MAC (minimal alveolar concentration) schwächt die HPV um cirka 50% ab (Ishibe et al.,1993). Dies würde bedeuten, dass dadurch mit einem erhöhtem intrapulmonalen Shuntfluß zu rechnen wäre und somit der arterielle Sauerstoffpartialdruck abfallen könnte. Diese Studien implizieren also, dass es bei ELV zu einem relevantem Abfall des PaO 2 kommen müsste. Viele klinischen Studien zeigen jedoch, dass sich intravenöse und volatile Anästhetika in Bezug auf die Oxygenierung nicht wesentlich voneinander unterscheiden (Spiess et al., 1991; Boldt et al., 1996; Beck et al., 2001). Andererseits sprechen auch einige aktuelle Arbeiten offensichtlich dafür, dass unter einer TIVA die Oxygenierung in ELV bei thoraxchirurgischen Eingriffen besser sein könnte (Abe et al.,1998b; Pilotti et al.; 1999). Andere Arbeiten fanden wiederum keine wesentlichen Unterschiede beim Vergleich der Oxygenierung unter ELV bei Anwendung einer TIVA bzw. einer balancierten Anästhesie mittels volatiler Gase (Reid et al., 1996; Yondov et al., 1999; Wang et al., 2000). Speziell zu dem derzeit sehr viel angewandten Sevofluran scheint diese Frage noch nicht definitiv beantwortet zu sein. Beck et al. (2001) fanden in einer durchgeführten Untersuchung über die Effekte von Propofol und Sevofluran auf die pulmonale Shuntfraktion während ELV in der Thoraxchirurgie einen geringeren Shunt bei der Anwendung von Sevofluran. Es konnte allerdings keine Aussage über die Oxygenierung getroffen werden, da mit veränderlichen FiO 2 gearbeitet wurde. Für die Anwendung von volatilen Anästhetika spricht die Möglichkeit der direkten Messung ihrer in- und exspiratorischen Konzentrationen. Dies ermöglicht eine effektive Einflussnahme auf das An- und Abfluten der Gase und gewährleistet somit eine nicht zu unterschätzende Kontrolle bei der Anwendung, insbesondere bei gut steuerbaren Anästhetika wie Sevofluran. Intravenöse Anästhetika haben zwar den 19

20 offensichtlichen Vorteil der Nichtbeeinflussung der HPV, die Effekte der Steuerung sind aber de facto nicht so gut messbar. Hinzu kommt die vielerorts geschätzte bronchodilatatorische Wirkung volatiler Anästhetika und wie De Hert et al. (2002) für Sevofluran nachweisen, sein offensichtlich kardioprotektiver Effekt bei Patienten nach kardiochirurgischen Eingriffen. Bei Propofol hingegen war dieser Effekt nicht nachweisbar. Die häufig in Kombination mit der Allgemeinanästhesie praktizierte Periduralanästhesie erweist sich hinsichtlich ihres Einflusses auf die HPV als neutral (Ishibe et al., 1996), ihre Wirkung hängt vom Ausmaß der kardiovaskulären Beeinflussung ab. 20

21 5. Patienten und Methoden 5.1 Patienten Nach Einholung des Ethikvotums wurden in eine prospektiv randomisierten Studie insgesamt 62 Patienten im Alter von Jahren eingeschlossen, welche sich an der Klinik für Thorax- und Gefäßchirurgie der Friedrich-Schiller-Universität Jena und der Klinik für Gefäß- und Thoraxchirurgie des Südharzkrankenhauses Nordhausen einem thoraxchirurgischen Eingriff unterziehen mussten. Es wurden 22 weibliche und 40 männliche Patienten der Risikogruppen American Society of Anesthesiology Physical Status (ASA) II bis III eingeschlossen. Bei den Operationen handelte es sich um videoassistierte Thorakoskopien, Metastasektomien, Lobektomien oder Pneumektomien. Die demographischen Daten sind in Tabelle 1 dargestellt. Die Patienten wurden über Art, Ablauf und Ziele der Studie aufgeklärt. Nach Einwilligung in die Untersuchung konnten sie in die Studie aufgenommen werden. Tabelle 1: Verteilung der Patienten auf die Sevofluran- und Propofolgruppe unter Berücksichtigung von Alter, Geschlecht und durchgeführter Operation Sevoflurangruppe Propofolgruppe Alter?Jahre? 60,1 (26-79) 57,4 (16-73) Geschlecht?m/w? 24/10 16/12 operierte Lunge?re/li? 20/14 17/11 durchgeführte Operation: VATS Metastasektomie 8 11 Lobektomie 9 5 Pneumektomie 2 andere Thoraxoperation 2 Die entsprechende zufällige Zuordnung der Patienten ergab keine signifikanten Unterschiede in Bezug auf Alter, Vorerkrankungen und der Häufigkeit der durchgeführten Operationen zwischen der Sevofluran- und Propofolgruppe. 21

22 5.2 Studienablauf Narkose Die Patienten erhielten zur Prämedikation Minuten vor Operationsbeginn 7,5 mg Midazolam oral. Nach der Anlage des Monitorings, welches aus der Ableitung des Elektrokardiogramms, der pulsoxymetrischen Bestimmung der peripheren Sauerstoffsättigung und zunächst aus der non- invasiven oszillometrischen Blutdruckmessung bestand, diese Parameter wurden mittels eines AS/3 Monitors (Fa. Datex/Engström, Helsinki, Finnland) ermittelt, wurde die Narkose standardisiert eingeleitet. Zur Narkoseeinleitung kam Disoprivan? 1,5-2 mg/kg/kg (Propofol), Bolusinjektionen von 0,6 mg/kgkg Esmeron? (Rocuroniumbromid) und 0,3-0,6 µg/kg Ultiva? (Remifentanil) zur Anwendung. Bei allen Patienten ist die Arteria radialis der jeweils abhängigen Seite nach Intubation kanüliert worden. Dies diente der kontinuierlichen invasiven Blutdruckmessung und der Blutentnahme für die arteriellen Blutgasanalysen. Bei voraussichtlicher Operationsdauer von mehr als 60 Minuten ist nach Narkoseeinleitung ein Harnblasenkatheter gelegt worden. Die Narkose wurde dann entsprechen der Gruppenzugehörigkeit mit einer FiO 2 von 0,9 wie folgt weitergeführt. Patienten der Sevoflurangruppe erhielten zur Aufrechterhaltung der Anästhesie 1 MAC Sevofluran ohne N 2 O und bei den Patienten der Propofolgruppe wurde die Narkose mit 4-6 mg/kg/h Propofol ohne N 2 O weitergeführt. Zur intraoperativen Analgesie erhielten die Patienten beider Gruppen eine kontinuierliche Gabe von Ultiva? (Remifentanil) 0,05 0,5 µg/kgkg/min per Perfusor. Die Relaxation wurde entweder durch Bolusinjektionen von 10 mg Esmeron? (Rocuroniumbromid) oder durch eine kontinuierliche Infusion von 0,1-0,3 mg/kgkg/h aufrechterhalten. Vor Operationsende wurde den Patienten 0,1 mg/kg Dipidolor? (Piritramid) zur postoperativen Analgesie intravenös injiziert oder der bei thorakotomierten Patienten präoperativ gelegte Periduralkatheter wurde mit 0,2 prozentigem Naropin? (Ropivacain) beschickt. 22

23 Die Volumensubstitution erfolgte mit kristallinen Lösungen und bei Bedarf mit kolloidalen Lösungen, nach klinischen Erfordernissen wurden auch Erythrozytenkonzentrate gegeben. Nach Beendigung der Einlungenventilation ist die Operation bis zum Thoraxverschluß unter herkömmlicher Zweilungenbeatmung fortgesetzt worden Lungenseparation und Beatmung Zur Lungenseparation und Einlungenventilation wurden alle Patienten mit einem Doppellumentubus (Broncho-Cath, Mallinckrodt Medical, Athlone, Ireland) intubiert. Der Durchmesser der Tuben betrug bei Frauen 35 Ch und bei Männern 39 Ch. Nach Intubation wurde die korrekte Position des Tubus initial durch Auskultation (Brodsky et al., 1991) und anschließend durch fiberoptische bronchoskopische Lagekontrolle festgestellt. Bei der klinischen Kontrolle erfolgte zunächst die Überprüfung der seitengleichen Ventilation. Dann wurde ein Schenkel des Ansatzstückes proximal des Endoskopieportes verschlossen, wobei bei korrekter Tubuslage über der ausgeschalteten Lunge kein Atemgeräusch mehr zu hören sein durfte und die nicht ausgeschaltete Lunge belüftet sein mußte. Gleiches wurde auf der anderen Lunge wiederholt. Die fiberoptische Bronchoskopie diente zusätzlich der exakten Positionierung des Tubus durch Identifikation der anatomischen Strukturen, um eine Minderbelüftung durch eine zu tiefe Intubation auszuschließen, sowie der anschließenden Blockung des endobronchialen Cuffs (Brodsky, 1988; Ehrenwerth, 1988; Hanallah et al., 1993; Klein et al., 1998). Wurde das Bronchoskop beim linksseitigem DLT über den trachealen Schenkel des DLT eingeführt, konnte die Lage des bronchialen Cuffs in Beziehung zur Carina exakt beurteilt werden. Über den endobronchialen Schenkel des DLT wurde dann sichergestellt, daß Oberlappen- und Unterlappenbronchien frei einsehbar waren, um eine zu tiefe Intubation auszuschließen. Nach Lagerung des Patienten wurde die korrekte Lage des Tubus erneut bronchoskopisch kontrolliert, um eine Dislokation des DLT zu erkennen und gegebenenfalls zu korrigieren. Bereits nach Intubation wurde die FiO 2 auf 0,9 gestellt. Kurz vor Eröffnung des Hemithorax wurde die zu operierende oben liegende Lunge von der Beatmung ausgeschlossen. 23

24 Die Beatmung ist nach einem vorgegebenen Standard durchgeführt worden. Hierzu kam das Narkosegerät ADU Plus (Fa. Datex Ohmeda, Helsinki, Finnland) zur Anwendung. Die Ventilation der nicht operierten Lunge erfolgte als ELV mit einem PEEP von 5 cmh 2 O. Als Atemzugvolumen (AZV) wurde zunächst das zuvor bei ZLV gewählte Volumen von ~8-10 ml/kg mit dem Ziel einer optimalen Blähung belassen. Ziel war eine Normoventilation mit einem endtidalem CO 2 von 4-4,6 kpa. Überschritt dabei der Atemwegsspitzendruck (P max ) 30 cmh 2 O wurde das AZV verringert und die Beatmungsfrequenz entsprechend erhöht, um die durch einen zu hohen Atemwegsdruck entstehende Blutumleitung in die nicht beatmete Lunge zu verhindern Erfassung und Auswertung der Messdaten Zur Beurteilung der Oxygenierung unter ELV wurden in beiden Gruppen entsprechende definierte Messzeitpunkte festgelegt, wobei vor Beginn des Messzyklus stabile hämodynamische Verhältnisse die Voraussetzung waren. Messzeitpunkte waren: MP0 ZLV in Seitenlage MP1 10 Minuten nach Umstellung auf ELV MP2 20 Minuten nach Umstellung auf ELV MP3 30 Minuten nach Umstellung auf ELV Nach Erreichen eines stabilen kardiopulmonalen Zustandes ist bei allen Patienten in Seitenlage die erste arterielle Blutprobe zur Erfassung der Messwerte bei einer FiO 2 von 0,9 unter den oben genannten standardisierten Ventilationseinstellungen abgenommen worden (Arterial Blood Sampler PICO 50, Fa. Radiometer Kopenhagen). Alle weiteren Entnahmen erfolgten im genannten Zeitraum. Die arterielle Blutgasanalyse wurde sofort nach Abnahme mittels Blutgasanalysegerät durchgeführt (ABL 520, Fa. Radiometer Kopenhagen). Folgende Parameter sind zu jedem Meßzeitpunkt ermittelt worden, Herzfrequenz (HR), mittlerer arterieller Druck (MAP), ph-wert und Base excess (ph/be), Sauerstoffpartialdruck im arteriellen Blut (PaO 2 ), kooximetrisch bestimmte arterielle 24

25 Sauerstoffsättigung (O 2 Hb), Kohlendioxidpartialdruck (PaCO 2 ), Hämoglobingehalt und Hämatokrit (Hb/Hk), periphere Sauerstoffsättigung (SpO 2 ), endtidaler Kohlendioxidgehalt (PetCO 2 ), maximaler Atemwegsdruck und Plateaudruck (P max /P plat ), Tidalvolumen und Atemfrequenz (TV/AF) und der positiv endexspiratorische Druck (PEEP). Zur statistischen Analyse der Meßdaten wurde eine multivariate Varianzanalyse angewandt. Dieser Test erlaubt eine Aussage bezüglich der Behandlung (Propofolgruppe oder Sevoflurangruppe) und der Zeit MP0, MP1, MP2, MP3 oder deren Wechselwirkung. Ein p< 0,05 wurde als signifikanter Unterschied für beide Gruppen definiert. Zur statistischen Analyse wurde das Computerprogramm Statistical Package for Sciences (SPSS Inc., Chicago, USA) verwendet. 25

26 6. Ergebnisse 6.1 Hämodynamik und Beatmungsparameter Die Tabellen 3, 4, 5, 6 und 7 stellen die Ergebnisse der erhobenen hämodynamischen und Beatmungsparameter in beiden Gruppen dar. Tabelle 3: Darstellung hämodynamischer Parameter zu den unterschiedlichen Messzeitpunkten in der Sevofluran- und Propofolgruppe (HR?min -1?= Herzfrequenz, MAP?mmHg? = mittlerer arterieller Druck) Messzeitpunkte 0-3 HR/0 HR/1 HR/2 HR/3 MAP/0 MAP/1 MAP/2 MAP/3 Sevofluran Mittelwert 73,9 74,9 74,5 73,9 82,2 88,0 78,9 80,5 n= 34 Standardabweichung 18,3 15,8 15,7 14,6 13,9 13,6 13,0 11,1 Median 71,5 73,0 70,5 72,0 80,0 90,0 79,0 80,0 Minimum 46,0 52,0 50,0 50,0 54,0 60,0 57,0 60,0 Maximum 130,0 123,0 129,0 123,0 120,0 118,0 103,0 111,0 Mittelwert 66,9 69,1 69,8 70,0 82,0 81,3 77,2 81,6 Propofol Standardabweichung 11,2 11,1 10,8 11,5 15,5 18,6 11,3 11,6 n= 28 Median 67,0 68,0 70,0 70,0 82,0 83,0 75,5 81,5 Minimum 45,0 52,0 55,0 52,0 55,0 10,0 56,0 62,0 Maximum 85,0 92,0 94,0 100,0 110,0 108,0 105,0 107,0 Wie aus Tabelle 3 ersichtlich, zeigen sich im Bezug auf die Hämodynamik weder zwischen den Gruppen noch innerhalb der Gruppe signifikante Unterschiede, so dass der Einfluss der Hämodynamik im Bezug auf die HPV in beiden Gruppen als gleich angesehen werden kann. 26

27 Tabelle 4: Darstellung des Tidalvolumens TV?ml? und der Atemfrequenz AF?min -1? zu den einzelnen Messzeitpunkten in der Sevofluran- und Propofolgruppe Messzeitpunkte 0-3 TV/0 TV/1 TV/2 TV/3 AF/0 AF/1 AF/2 AF/3 Sevofluran Mittelwert n= 34 Standardabweichung 115,6 161,9 161,8 141,7 1,9 4,0 3,9 3,9 Median Minimum Maximum Mittelwert Propofol Standardabweichung 106,3 120,0 109,0 121,4 1,7 3,6 3,6 3,6 n=28 Median Minimum Maximum Tabelle 5: Darstellung der aus Tabelle 4 errechneten Mittelwerte des Atemminutenvolumens AMV?lmin -1? in beiden Gruppen Messzeitpunkte 0-3 AMV/0 AMV/1 AMV/2 AMV/3 Sevofluran 7,4 7,3 7,7 7,7 Propofol 7,0 6,5 7,0 7,0 Tabelle 5 und 6 stellen die Beatmungsparameter dar. In beiden Gruppen musste das bei ZLV eingestellte Tidalvolumen bei Umstellung auf ELV um durchschnittlich etwa 120 ml reduziert und die Atemfrequenz erhöht werden, um Beatmungsdrücke über 30 cmh 2 O zu vermeiden. Das Atemminutenvolumen änderte sich dadurch jedoch nicht signifikant. Die Tidalvolumina lagen in beiden Gruppen an den MP1-3 signifikant niedriger als am MP0 (p<0,05). Die Normoventilation blieb dabei zu allen Messzeitpunkten gesichert (Tabelle 7). 27

28 Tabelle 6: Darstellung des Beatmungsplateaudruckes P PLAT?cmH 2 O? zu den einzelnen Messzeitpunkten in der Sevofluran- und Propofolgruppe Messzeitpunkte 0-3 P PLAT /0 P PLAT /1 P PLAT /2 P PLAT /3 Sevofluran Mittelwert 20,5 23,2 22,7 23,2 n= 34 Standardabweichung 3,8 3,5 3,4 3,9 Median 20,0 24,0 22,5 22,0 Minimum 14,0 17,0 17,0 16,0 Maximum 28,0 30,0 28,0 33,0 Mittelwert 20,2 23,5 24,5 24,3 Propofol Standardabweichung 4,5 4,2 3,5 4,0 n= 28 Median 20,0 24,0 25,0 25,0 Minimum 12,0 15,0 18,0 17,0 Maximum 31,0 31,0 31,0 32,0 Wie in Tabelle 6 dargestellt, stiegen der Plateaudrücke nach Umstellung von ZLV auf ELV (MP0 zu MP1) in beiden Gruppen signifikant an (p<0,05). Jedoch gab es keine signifikanten Unterschiede zwischen der Sevofluran- und Propofolgruppe zu den einzelnen Messzeitpunkte. Tabelle 7: Arterieller (PaCO 2 )?kpa? und endtidaler (PetCO 2 )?kpa? Kohlendioxidpartialdruck an den einzelnen Messzeitpunkten innerhalb der Gruppen Messzeitpunkte 0-3 Pa Pa Pa Pa Pet Pet Pet Pet CO 2 /0 CO 2 /1 CO 2 /2 CO 2 /3 CO 2 /0 CO 2 /1 CO 2 /2 CO 2 /3 Sevofluran Mittelwert 5,4 5,3 5,0 5,0 4,3 4,1 4,1 4,1 n=34 Standardabweichung 1,0 1,0 0,6 0,7 3,5 2,1 1,9 2,4 Median 5,3 5,2 5,0 5,0 4,3 4,1 4,1 4,1 Minimum 4,0 4,1 3,5 3,0 3,9 3,3 3,3 3,2 Maximum 9,2 10,2 6,4 6,1 6,4 4,7 4,8 5,1 Mittelwert 5,2 5,1 5,1 5,0 4,2 4,2 4,1 4,1 Propofol Standardabweichung 0,6 0,6 0,5 0,5 2,7 2,2 2,1 1,9 n=28 Median 5,2 5,2 5,0 4,9 4,1 4,1 4,1 4,1 Minimum 3,9 3,5 4,2 4,1 3,9 3,6 28 3,6 Maximum 6,5 6,2 6,2 5,9 5,2 4,8 4,8 4,7 28

29 In Tabelle 7 wird anhand des Mittelwertes des Kohlendioxidpartialdruckes und des endtitalen CO 2 dargestellt, dass sich beide Untersuchungsgruppen im Bezug auf die Ventilationseffektivität nicht unterschieden, damit war die Normoventilation gesichert. 6.2 Die Effekte von Propofol und Sevofluran auf die Oxygenierung unter ELV In Tabelle 8 sind alle Untersuchungszeitpunkte mit den gemessenen Sauerstoffpartialdrücken?kpa? dargestellt. Es fanden sich zu den einzelnen Messzeitpunkten niemals signifikante Unterschiede zwischen beiden Gruppen. Vor Beginn der ELV, MP0, waren keine signifikanten Differenzen zwischen beiden Gruppen bezüglich der gemessenen Werte festzustellen. Nach Beginn der ELV fiel der Sauerstoffpartialdruck in beiden Gruppen signifikant ab und blieb zu allen Messzeitpunkten signifikant unter dem Ausgangswert. Auffällig ist jedoch, dass im Verlauf der ELV (MP1-3) der PaO 2 in beiden Gruppen im Bezug auf den jeweiligen Vorwert weiter abfiel. In der Propofolgruppe ist der Abfall des PaO 2 zwischen MP1 und MP2 signifikant. Der weitere Abfall zwischen dem zweiten und dritten Messzeitpunkt ist jedoch nicht signifikant. In der Sevoflurangruppe ist ebenso ein deutlicher Abfall des Sauerstoffpartialdruckes zwischen MP1 und MP2 zu verzeichnen, der sich als signifikant erwies. Zwischen dem zweiten und dritten Messzeitpunkt bestehen nur sehr geringe Unterschiede der Durchschnittswerte. Bei Betrachtung der Medianwerte findet man einen geringen Anstieg des arteriellen Sauerstoffpartialdruckes zum MP3 gegenüber dem Vorwert in der Sevoflurangruppe. In der Propofolgruppe verhält sich dies gegenteilig. Eine Signifikanz war jedoch hier weder innerhalb der Gruppe noch im Gruppenvergleich nachweisbar. Zur visuellen Verdeutlichung der Ergebnisse ist die Verlaufskurve der Mittelwerte noch einmal in der Graphik 1 dargestellt. 29

30 Graphik1: Darstellung des PaO 2 Verlaufes über die Mittelwerte der einzelnen Messzeitpunkte; Es zeigt sich ein signifikanter Abfall des PaO 2 zum Vorwert an MP1 und MP2 (in beiden Gruppen *p<0,05). Tabelle 8: arterieller Sauerstoffpartialdruck (PaO 2 )?kpa? der Sevofluran- und Propofolgruppe zu den Messzeitpunkten Messzeitpunkte 0-3 PaO 2 /0 PaO 2 /1 PaO 2 /2 PaO 2 /3 Sevofluran Mittelwert 53,8 29,4 22,9 22,1 n= 34 Standardabweichung 13,2 13,2 10,4 10,7 Median 54,7 29,9 21,8 21,9 Minimum 26,6 9,0 6,9 7,9 Maximum 84,2 59,9 42,9 48,8 Mittelwert 54,7 31,1 25,0 21,5 Propofol Standardabweichung 13,0 21,9 18,9 13,9 n= 28 Median 54,6 27,2 20,0 15,0 Minimum 33,9 8,2 8,0 7,9 Maximum 86,6 59,3 58,0 60,6 30

31 Die arterielle Sauerstoffsättigung fiel in der Sevoflurangruppe und in der Propofolgruppe kooximetrisch gemessen je einmal unter 90%. Dies entspräche bei insgesamt 62 untersuchten Patienten lediglich 3,2% bei denen eine Hypoxämie auftrat. Währenddessen wurde bei der peripher pulsoxymetrischen Kontrolle nur einmal in der Sevoflurangruppe ein SpO 2 von kleiner 90% gemessen. 31

32 7. Diskussion Die ausreichende Oxygenierung während der ELV ist eine der wesentlichen Voraussetzungen in der Anästhesie bei thoraxchirurgischen Eingriffen. Sie hängt ganz entscheidend von den Perfusionsverhältnissen in der beatmeten und in der nicht beatmeten Lunge, respektive der Größe des intrapulmonalen Shunts ab. Als wesentliches Ergebnis dieser Arbeit kann festgestellt werden, dass zu keinem Messzeitpunkt ein signifikanter Unterschied zwischen der Sevoflurangruppe und der Propofolgruppe im Bezug auf die Oxygenierung auftritt. Es finden sich überhaupt ziemlich identische PaO 2 - Werte in beiden Gruppen an allen entsprechenden Messzeitpunkten. Unter Voraussetzung normaler Verhältnisse von Kreislauf und Ventilation, dass durch die erhobenen Parameter, mittlerer arterieller Druck und Herzfrequenz, sowie den PaCO 2 als Zeichen für Normoventilation angenommen werden kann (Tabelle 3, Tabelle 7), sind die Ausgangswerte für den PaO 2 als realistisch anzusehen. Die festgestellten Kreislauf-, sowie Beatmungsparameter in beiden Gruppen unterschieden sich zu keinem Messzeitpunkt signifikant. Dies spricht dafür, dass bereits durch Narkoseeinleitung, Intubation und insbesondere durch die Bedingungen der Beatmung, auch in Rückenlage und ZLV, mit einer gewissen Erhöhung des intrapulmonalen Shunts zu rechnen ist. Mit der hier angewandten FiO 2 von 0,9 ist bei den gemessenen PaO 2 Werten um 55 kpa (entspricht ca. 400 mmhg) eine Shuntfraktion von etwa 10% zu kalkulieren, was plausibel erscheint. Der darauf folgende Ausschluss der zu operierenden Lunge von der Ventilation und die Fortführung der Narkose unter Beatmung nur einer Lunge, führte erwartungsgemäß zum signifikanten Abfall der PaO 2 - Werte als Zeichen der eingeschränkten Oxygenierung unter ELV. Unter den oben gegebenen Voraussetzungen kann bei den erhobenen mittleren PaO 2 - Werten und einer weiterhin stabilen Kreislaufsituation ebenfalls erwartungsgemäß von einer Erhöhung des intrapulmonalen Shunts auf Werte um etwa 20%, mit in den ersten 20 Minuten signifikanter Zunahme ausgegangen werden. Danach ergab sich lediglich in der Propofolgruppe einen nochmaliger, geringer und nicht signifikanter PaO 2 -Abfall. 32