Zusätzlicher postoperativer Sauerstoff und Wundinfektion bei krankhaft fettleibigen Patienten

Wundinfektionen sind eine häufige und schwerwiegende Folge von Anästhesie und Operation. Eine Infektion ist mit schwerwiegenden Komplikationen verbunden, darunter intraabdominaler Abszess, Peritonitis ohne Leckage und Sepsis. Die durchschnittliche Wundinfektion verlängert somit den Krankenhausaufenthalt um eine Woche, verdoppelt den Bedarf an Intensivpflege und verdoppelt die Sterblichkeit.

Die ersten Stunden nach einer bakteriellen Kontamination sind ein entscheidender Zeitraum für die Entstehung einer Infektion. Techniken zur Verbesserung der Resistenz gegen chirurgische Wundinfektionen sind daher am effektivsten, wenn sie im entscheidenden Zeitraum umgesetzt werden – auch wenn Infektionen klinisch erst fünf bis zehn Tage nach der Operation erkannt werden.

Die primäre Abwehr gegen chirurgische Krankheitserreger ist die oxidative Abtötung durch Neutrophile. Diese Reaktion hängt entscheidend von der Sauerstoffspannung des Gewebes ab. Es ist daher nicht überraschend, dass die Sauerstoffspannung des Unterhautgewebes (PsqO2) umgekehrt mit dem Risiko einer chirurgischen Wundinfektion korreliert. Wie zu erwarten ist, erhöht die zusätzliche perioperative Sauerstoffgabe den Sauerstoffpartialdruck im Gewebe (im Vergleich zu einem FIO2 von 30 %) und verringert das Wundinfektionsrisiko. Während 100 % Sauerstoff mit Atelektase und Lungenentzündung in Verbindung gebracht werden, haben wir und andere gezeigt, dass dies bei 80 % Sauerstoff nicht der Fall ist.

Auch eine unzureichende Heilung kommt häufig vor. Die Narbenbildung beginnt mit der Transkription von Prokollagen, das einer posttranslationalen Hydroxylierung der reichlich vorhandenen Prolin- und Lysinreste unterliegt. Dies fördert die Vernetzung innerhalb und zwischen den Kollagensträngen, was für Zugfestigkeit sorgt und den Heilungsprozess in Gang setzt. Die Prolyl- und Lysylhydroxylasen, die diese Reaktion katalysieren, sind auf den Sauerstoff des Substrats angewiesen. Der Km (Substratkonzentration, bei der die Reaktionsgeschwindigkeit halbmaximal ist) für O2 der Prolylhydroxylase wurde unterschiedlich auf 20, 25 und 100 mmHg geschätzt. Selbst unter Verwendung der konservativsten Schätzung deuten diese Daten darauf hin, dass die Prolinhydroxylierung von Kollagen (z. B. Narbenbildung) im Bereich von 0 bis ≈200 mmHg PO2-abhängig ist, wobei 90 % der Wirkung bei 90 mmHg auftritt. In-vitro- und In-vivo-Tierbeweise stützen diese Theorie. Eine unzureichende Heilung ist mit Anastomoseninsuffizienz, Wunddehiszenz und Blutungen verbunden.

Bei krankhaft fettleibigen Patienten beträgt die Inzidenz von Infektionen und schwerwiegenden Komplikationen im Zusammenhang mit Infektionen oder unzureichender Heilung nach einem Magenbypass 15–20 %, basierend auf unseren vorläufigen Daten und einer Überprüfung der Aufzeichnungen der Washington University. Etwa 30 % der amerikanischen Bevölkerung sind mittlerweile fettleibig und haben einen Body-Mass-Index (BMI) > 30 kg/m2; Etwa 5 % der Bevölkerung sind krankhaft fettleibig und haben einen BMI von mehr als 40 kg/m2. Bei diesen Patienten besteht ein außerordentlich hohes Risiko einer Wundinfektion, und die Infektionen sind bei diesen Patienten besonders schwerwiegend.

Herzzeitvolumen, zirkulierendes Blutvolumen und Sauerstoffverbrauch im Ruhezustand sind bei Übergewichtigen erhöht; Allerdings ist die Gesamtdurchblutung im Verhältnis zum Körpergewicht subnormal. Fettleibigkeit vergrößert die Größe einzelner Fettzellen, ohne die Durchblutung zu erhöhen. Insbesondere ist das Fettgewebe unterdurchblutet und schlecht mit Sauerstoff versorgt. Die intraoperative Sauerstoffversorgung des Gewebes ist bei adipösen Patienten ungewöhnlich niedrig und die postoperative Sauerstoffversorgung des Gewebes ist besonders niedrig – obwohl sie durch Sauerstoffverabreichung verbessert werden kann. Es scheint daher wahrscheinlich, dass eine unzureichende Sauerstoffversorgung des Gewebes zu dem beobachteten außergewöhnlich hohen Wundinfektionsrisiko bei adipösen Patienten beiträgt.

Obwohl zusätzlicher Sauerstoff während der Operation und in den ersten zwei bis sechs Stunden nach der Operation das Risiko einer chirurgischen Wundinfektion halbiert, bleibt unklar, ob eine längere postoperative Sauerstoffzufuhr die Vorteile von intraoperativem Sauerstoff signifikant steigert. Es gibt Hinweise darauf, dass eine längere postoperative Sauerstoffgabe hilfreich sein kann. Beispielsweise werden experimentelle Infektionen bei Meerschweinchen durch die Verabreichung von zusätzlichem Sauerstoff über 45 Stunden reduziert. Im Gegensatz dazu reduziert eine Sauerstoffbeschränkung für nur 45 Minuten nach der Kontamination die Zugfestigkeit der Wunde bei Kaninchen nicht mehr als eine Sauerstoffbeschränkung für 5 volle Tage. Keine Studie am Menschen hat die Auswirkungen von zusätzlichem postoperativem Sauerstoff auf chirurgische Wundinfektionen oder damit verbundene Komplikationen untersucht.

Da die Gabe von zusätzlichem Sauerstoff nach einer Operation wahrscheinlich das Auftreten schwerwiegender Komplikationen im Zusammenhang mit Wundinfektionen und -heilung verringert, ist ein Nutzen insbesondere bei krankhaft fettleibigen Patienten wahrscheinlich, da die Sauerstoffversorgung ihres Gewebes zu Beginn in der Regel nicht optimal ist und ihr Risiko hoch ist. Wir schlagen daher vor, die Hypothese zu testen, dass die Häufigkeit schwerwiegender Komplikationen im Zusammenhang mit Infektionen oder unzureichender Heilung bei krankhaft fettleibigen Patienten verringert ist, denen 80 % eingeatmeter Sauerstoff während und für 12–18 Stunden nach der Operation verabreicht wurde, im Vergleich zu Patienten, denen nur während der Operation 80 % Sauerstoff verabreicht wurde.

Die Patienten werden an zwei Standorten der OUTCOMES RESEARCH Group aufgenommen: der University of Louisville und der Cleveland Clinic. Patienten, die sich einem Magenbypass unterziehen, erhalten alle 80 % intraoperativen Sauerstoff und werden dann bis zum ersten postoperativen Morgen nach dem Zufallsprinzip 30 % oder 80 % Sauerstoff zugewiesen. Das primäre Ergebnis wird eine Kombination schwerwiegender Komplikationen sein, die plausibel mit einer Infektion oder Heilung zusammenhängen. Bei maximal 1.276 Patienten ergibt sich eine 90-prozentige Aussagekraft, um den Anteil der Patienten mit mindestens einer schwerwiegenden Komplikation um 25 % zu reduzieren. Zusätzlicher Sauerstoff ist sicher und kostengünstig und kostet nur wenige Dollar pro Patient. Die Bestätigung unserer Hypothese würde darauf hindeuten, dass Ärzte das Risiko schwerwiegender Komplikationen verringern können, indem sie eine im Wesentlichen triviale Änderung in der postoperativen Patientenversorgung vornehmen.