Sauerstoffversorgung der Skelettmuskulatur bei kritisch Kranken

Einführung

Die Dauer und Schwere der Gewebehypoxie wurden mit einer erhöhten Sterblichkeit in Verbindung gebracht. Die Aufrechterhaltung einer angemessenen Sauerstoffzufuhr (DO2) ist für die Aufrechterhaltung der Organfunktion unerlässlich, da ein anhaltend niedriger DO2 ein Weg zu Organversagen und Tod ist. DO2 hat keinen Einfluss auf den Sauerstoffverbrauch (VO2), bis es kritisch niedrige Werte (DO2crit) erreicht, wenn VO2 zu fallen beginnt. Zustände mit niedrigem Herzzeitvolumen (kardiogener, hypovolämischer und obstruktiver Schock), anämische und hypoxische Hypoxämie sind gekennzeichnet durch ein verringertes DO2, aber erhaltenes Sauerstoffextraktionsverhältnis (OER = das Verhältnis von DO2 zu VO2, VO2/DO2), so dass DO2crit normal bleibt. Beim Verteilungsschock wird die Sauerstoffextraktionsfähigkeit verändert, so dass das kritische Sauerstoffextraktionsverhältnis typischerweise verringert wird. Diese Situationen sind typischerweise mit einem erhöhten DO2crit verbunden, und VO2 kann von DO2 abhängig werden, selbst wenn letzteres normal oder erhöht ist. Diese Beobachtungen helfen, die vier Haupttypen des Kreislaufschocks zu charakterisieren, jedoch ist diese Klassifikation etwas vereinfachend, da mehrere Typen von Wechseln koexistieren können, insbesondere beim kardiogenen Schock. Rhodeset al. berichteten, dass das Ergebnis bei septischen Patienten, deren VO2 nach Verabreichung von Dobutamin anstieg, günstiger war. DO2 stieg auch bei Überlebenden an. Andererseits stieg DO2 nicht bei Patienten, deren VO2 nicht anstieg. In dem von Rhodes et al. Die hämodynamische Reaktion wurde durch die kardiovaskuläre Reserve und den Grad der Stimulation der Adrenorezeptoren zu Studienbeginn beeinflusst. Leider sind globale Messungen von DO2 und VO2 möglicherweise nicht empfindlich genug, um klinisch relevant zu sein. Sie können regionale Perfusionsanomalien wie bei der Splanchnikuszirkulation möglicherweise nicht erkennen.

Die Messung der gemischten venösen Sauerstoffsättigung (SvO2) aus der Pulmonalarterie wird für die Berechnungen der VO2 verwendet und wurde als indirekter Index der Sauerstoffsättigung des Gewebes und als prognostischer Prädiktor bei kritisch kranken Patienten empfohlen. Die Katheterisierung der Pulmonalarterie ist kostspielig, hat inhärente Risiken und ihre Nützlichkeit bleibt umstritten. Es überrascht nicht, dass die Überwachung der zentralvenösen Sauerstoffsättigung (ScvO2) als einfachere und bessere Beurteilung des globalen Verhältnisses von DO2 zu VO2 vorgeschlagen wurde.

Die Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) ist eine Technik zur kontinuierlichen, nicht-invasiven Überwachung der Gewebesauerstoffsättigung (StO2) am Krankenbett. Wie die Pulsoximetrie verwendet NIRS die Prinzipien der Lichtübertragung und -absorption, um die Konzentrationen von oxygeniertem Hämoglobin und reduziertem Hämoglobin im Gewebe nicht-invasiv zu messen. NIRS bietet eine bessere Gewebedurchdringung und unterscheidet nicht zwischen Kompartimenten. Daher bietet es eine globale Bewertung der Oxygenierung in allen Gefäßkompartimenten (arteriell, venös und kapillar) im Probenvolumen des darunter liegenden Gewebes. Wir haben zuvor gezeigt, dass die Sauerstoffsättigung des Thenarmuskelgewebes während einer stagnierenden Ischämie bei Patienten mit septischem Schock langsamer abnimmt als bei Patienten mit schwerer Sepsis, lokalisierter Infektion und gesunden Probanden. Dies kann auf mikrozirkulatorische oder metabolische Veränderungen zurückzuführen sein und korreliert wahrscheinlich mit dem Sauerstoffverbrauch des Muskelgewebes. Die Rate der StO2-Abnahme korrelierte mit dem SOFA-Score, dem Norepinephrin-Bedarf und der Plasma-Laktat-Konzentration. Wie kürzlich beschrieben, hängt StO2 im Probenvolumen des darunter liegenden Gewebes in vivo von 3 Hauptdeterminanten ab: der Konzentration im Oxy-Hämoglobin, der Kapillarrekrutierung und der Gefäßgröße (Vasodilatation oder Konstriktion). Die StO2 während einer stagnierenden Ischämie muss dann im Lichte dieser Determinanten betrachtet werden. Die allmähliche Abnahme (Steigung) von StO2 nach einem durch Manschetteninflation induzierten Gefäßverschluss hängt hauptsächlich von der Erhöhung der Konzentration von Desoxy-Hämoglobin ab und schätzt den Sauerstoffverbrauch des Gewebes und in geringerem Maße von der Gefäß-Derekrutierung. Der StO2-Anstieg während der Reperfusion (Manschettenentleerung) kann anhand von Flusspapieren während des Ischämie-/Reperfusionstests analysiert werden. Vasodilatation nach Ischämie führt zur Rekrutierung von mehr Gefäßen und Erhöhung des lokalen Blutflusses, was wiederum zu einem StO2-Anstieg führt. Es bleibt unklar, welche der beschriebenen Änderungen den größeren Einfluss hat, jedoch spiegelt dieser StO2-Anstieg den maximalen lokalen DO2 zum Zeitpunkt der Messung wider. Die Entwicklung der NIRS-Signalverarbeitung könnte in der Lage sein, einen klinisch wichtigen Index der Gewebehämoglobinkonzentration und des lokalen Sauerstoffverbrauchs bereitzustellen, wie von De Blasi et al. gezeigt, ein solcher Index kann helfen, die Mechanismen zu klären, durch die das StO2-Signal variiert.

Das Ziel unserer Studie war es, die Skelettmuskel-Sauerstoffkinetik im Low-Flow-Zustand aufgrund von kombiniertem kardiogenem und septischem Kreislaufversagen zu untersuchen und mit zentralen hämodynamischen Variablen und Ergebnissen in Beziehung zu setzen. Wir stellten die Hypothese auf, dass basaler StO2 mit ScvO2 in Zusammenhang stehen könnte, da das Blut, das durch die Muskeln der oberen Extremitäten fließt, wesentlich zum Fluss durch die obere Hohlvene beiträgt. Die zweite Hypothese war, dass die Abnahme der Skelettmuskel-OER und der geringere Muskelsauerstoffverbrauch bei Patienten mit septischer Komponente des Kreislaufversagens aufgrund von mikrozirkulatorischen und metabolischen Veränderungen, die bei Sepsis beobachtet werden, stärker ausgeprägt sind, was zu einer höheren Sterblichkeit führt.

MATERIALEN UND METHODEN

Das Studienprotokoll der Patienten wurde von der Nationalen Ethikkommission Sloweniens genehmigt, die Einwilligung nach Aufklärung wurde von allen Patienten oder ihren Angehörigen eingeholt. Die Studie wurde im Oktober 2004 und Januar 2006 durchgeführt. Nach anfänglicher hämodynamischer Reanimation wurde bei allen Patienten, die auf unserer Intensivstation aufgenommen wurden, eine transthorakale Ultraschalluntersuchung des Herzens durchgeführt. Bei Patienten mit primärer Herzerkrankung, niedrigem Herzzeitvolumen und ohne Anzeichen einer Hypovolämie wurde im Anschluss eine Rechtsherzkatheterisierung mit einem Pulmonalarterien-Schwimmkatheter (PAFC) (Swan-Ganz CCOmboV CCO/SvO2/CEDV, Edwars Life Sciences, USA) durchgeführt Entscheidung des behandelnden Arztes. Die Einführungsstelle wurde durch die Wandlerwellenform, die Länge der Kathetereinführung und die Röntgenaufnahme des Brustkorbs bestätigt. Bei allen Patienten wurde der systemische Arteriendruck invasiv mittels radialer oder femoraler Arterienkatheterisierung gemessen. Patienten mit eingesetztem PAFC und Anzeichen eines Low-Flow-Zustands (Herzindex unter 3,0 l/min/m2) wurden in unsere Studie eingeschlossen. PAFC-Daten wurden unter Verwendung einer Standardformel berechnet.

Lokalisierte Infektion, schwere Sepsis und septischer Schock wurden gemäß den Definitionen der ACCP/SCCM-Konsensuskonferenz (1992) definiert. Alle Patienten erhielten eine Standardbehandlung bei lokalisierter Infektion, schwerer Sepsis und septischem Schock, einschließlich: Quellkontrolle, Flüssigkeitsinfusion, Katecholamininfusion, Organversagensersatz und/oder Unterstützungstherapie, intensive Kontrolle des Blutzuckers und Kortikosteroid-Substitutionstherapie. Beatmungspatienten wurden mit Midazolam- und/oder Propofol-Infusion sediert und es wurden keine paralytischen Mittel verwendet.

Messungen

Sauerstoffkinetik der Skelettmuskulatur

Thenarmuskel-StO2 wurde nicht-invasiv durch NIRS (15-mm-Sonde, InSpectra™, Hutchinson Technology Inc., USA) gemessen. Die Werte wurden kontinuierlich überwacht und unter Verwendung der Software InSpectra TM in einem Computer gespeichert. Der StO2 wurde vor, während und nach dem Oberarm-Ischämie-Reperfusionstest (UIRT) überwacht, der wie folgt standardisiert war: schnelles Aufblasen der Manschette über dem Ellenbogen in Richtung 260 mmHg, um den Fluss zu stoppen und eine Senkung des StO2 für 90 Sekunden zu induzieren, Manschettenablass mit kontinuierliche Messung von StO2-Anstieg, -Überschreitung und -Stabilisierung. Messungen wurden unmittelbar nach PAFC-Einlage durchgeführt (in den ersten 24 bis 72 Stunden nach Aufnahme), die zweite Messung wurde 12-24 Stunden nach der ersten Messung durchgeführt, die dritte Messung wurde durchgeführt (nur wenn der Patient noch am Leben war und noch PAFC eingesetzt hatte) in 48 Stunden nach der ersten Messung. Bei spontan atmenden Patienten und gesunden Freiwilligen wurden die Messungen nach 15 Minuten Bettruhe durchgeführt, wobei jegliche Muskelkontraktionen vermieden wurden.

In Abbildung 1 ist eine schematische Linienzeichnung der StO2-Messung während der UIRT dargestellt. Die folgenden Parameter wurden erhalten: basaler StO2 (%): basaler StO2 vor dem Aufblasen der Manschette (maximaler Thenarmuskel-StO2 wurde durch Bewegen der Sonde über den Thenarvorsprung ermittelt); StO2-Abfall während des Cuffings (∆downStO2) %/Sek.); StO2-Anstieg (∆upStO2) %/s) nach dem Lösen der Manschette; overshootStO2 (%): maximale StO2 nach Freigabe der Manschette. Inspectra misst den Hämoglobingehalt im Probenvolumen des darunter liegenden Gewebes – Tissue Hemoglobin Index (THI). Der Durchschnitt der Muskel-THI vor und am Ende des Aufblasens der Manschette wurde angegeben. Diese Daten wurden automatisch unter Verwendung des Inspectra Analysis Program V2.0 (Hutchinson Technology Inc., USA) erhalten, das in MatLab 7.0 (MathWorks Inc., USA) läuft. Die Schätzung des Muskelsauerstoffverbrauchs (mVO2Nirs) und des Muskelsauerstoffextraktionsverhältnisses (mOER) wurden anhand der folgenden Formeln berechnet:

mVO2Nirs= ΔdownStO2 * THI* (-1), mOER(%)= (1- basalStO2/overshootStO2)* 100.

Schweregrad der Erkrankung Sepsis-related Organ Failure Assessment (SOFA-Score) wurde zum Zeitpunkt jeder Messung berechnet, um das Ausmaß der Organfunktionsstörung zu beurteilen. Dobutamin, Norepinephrin-Bedarf stellte die Dosis des Medikaments während der Sto2-Messung dar. Die Anwendung von Levosimendan wird berichtet, wenn der Patient das Medikament weniger als eine Woche vor Aufnahme in die Studie erhalten hat. Es wird über die Verwendung einer intraaortalen Ballonpumpe während des Aufenthalts auf der Intensivstation berichtet.

Laboranalyse Zur Bestimmung von ScvO2 (%) und SvO2 (%) wurde zum Zeitpunkt jeder StO2-Messung Blut aus der oberen Hohlvene etwa 2 cm über dem rechten Vorhof und der Pulmonalarterie entnommen. Angesichts der bekannten Probleme, die bei der Entnahme aus der Pulmonalarterie auftreten, einschließlich der Möglichkeit der Kontamination von Arterienblut mit Lungenkapillarblut, wurden alle Proben von dieser Stelle über 30 Sekunden lang unter Verwendung einer Technik mit niedrigem Unterdruck und niemals mit aufgeblasenem Ballon entnommen . Ein Standardvolumen von 1 ml Blut wurde von jeder Seite entnommen, nachdem Totraumblut und Spülflüssigkeit entnommen worden waren. Alle Messungen wurden unter Verwendung eines Cooximeters (RapidLab 1265, Bayer HealthCare, Deutschland) durchgeführt.

Die Plasmalaktatkonzentration wurde zum Zeitpunkt jeder StO2-Messung unter Verwendung eines enzymatischen kolorimetrischen Verfahrens (Laktat, Roche Diagnostics, Deutschland) gemessen.

Datenanalyse StO2-Kurven wurden mit dem Inspectra Analysis Program V2.0 analysiert. Lineare Regression wurde verwendet, um die Rate von Δdown- und Δup-StO2 während UIRT zu extrapolieren. Die Daten wurden als Median ± Standardabweichung (SD) ausgedrückt. Nichtparametrischer Test: Kolmogorov-Smirnov, Wilcoxon und exakter Fisher-Test wurden verwendet (SPSS 10.0 für Windows™, SPSS Inc., USA). Der Spearman-Korrelationstest wurde verwendet, um die Korrelation zu bestimmen. Um die StO2-Variablen des Muskelgewebes während der UIRT zu vergleichen, wurden ScvO2 und SvO2: Bias, systemische Abweichung zwischen den Messungen (mittlere Differenz zwischen zwei Messungen) und Präzision, der zufällige Messfehler (Standardabweichung der Bias), berechnet. Die Übereinstimmungsgrenzen wurden von Bland und Altman willkürlich als Bias ± 2 SD festgelegt. Um die unabhängig mit dem Überleben assoziierten Variablen zu bestimmen, wurde eine uni- und multivariate logistische Regression (Forward Stepwise (Likelihood Ratio)) verwendet. Der p-Wert von < 0,05 (zweiseitig) wurde als statistisch signifikant angesehen.