Transkutane Kohlendioxidüberwachung bei Neugeborenen, die therapeutische Hypothermie für neonatale Enzephalopathie erhalten

Die neonatale Enzephalopathie (NE) betrifft jedes Jahr 3 Säuglinge pro 1000 Lebendgeburten und kann zum Tod oder zu einem dauerhaften neurologischen Defizit führen. Es wurde eindeutig nachgewiesen, dass therapeutische Hypothermie (33,5 °C) (TH) die Mortalität und die nachteilige neurologische Entwicklung bei Patienten mit mittelschwerer bis schwerer NE reduziert. Doch selbst bei Hypothermie besteht bei fast der Hälfte der Säuglinge mit NE das Risiko, zu sterben oder eine schwere Behinderung zu erleiden. Die Optimierung der Intensivpflege dieser Neugeborenen könnte das Fortschreiten der Verletzung verhindern und die neurologischen Entwicklungsergebnisse weiter verbessern.

Mehrere Analysen stellten eine hohe Inzidenzrate (6–89 %) von Hypokarbie während der ersten Stunden des Lebens nach der Geburt fest, möglicherweise aufgrund der starken Atemanstrengung als Folge der metabolischen Azidose und der Hypothermiebehandlung, die eine 20–30 %ige Verringerung der Stoffwechselrate verursacht. Darüber hinaus haben mehrere Studien den Zusammenhang zwischen Hypokarbie und dem erhöhten Risiko für negative neurologische Entwicklungsergebnisse bei Säuglingen mit NE gezeigt. Hypokarbie hat das Potenzial, Hirnverletzungen über mehrere Mechanismen zu verschlimmern. In Tiermodellen war Hypokarbie mit nuklearer DNA-Fragmentierung in der Großhirnrinde, Membranlipidperoxidation und erhöhter neuronaler Erregbarkeit verbunden.

Es ist allgemein bekannt, dass Kohlendioxid einer der stärksten Regulatoren des zerebralen Blutflusses (CBF) ist, wobei Hyperkarbie eine zerebrale Vasodilatation verursacht und den zerebralen Blutfluss um 1 bis 2 ml/100 g/Minute pro 1 mmHg in PaCO2 erhöht, wohingegen Hypokarbie verursacht zerebrale Vasokonstriktion. Die Reduzierung des PaCO2 auf 20 bis 25 mmHg verringert den CBF um 40 bis 50 %.

Hypokarbie kann die Sauerstoffversorgung aufgrund der zerebralen Vasokonstriktion und der Linksverschiebung der Oxyhämoglobinkurve weiter verringern.

Es ist seit Jahrzehnten bekannt, dass Hypokarbie mit periventrikulärer Leukomalazie und/oder Zerebralparese bei Frühgeborenen einhergeht. Bei termingerecht erstickten Neugeborenen hat die Sekundäranalyse der wegweisenden CoolCap- und NICHD-Hypothermiestudien ergeben, dass Hypokarbie eine dosisabhängige Wirkung auf die langfristigen neurologischen Entwicklungsergebnisse hat. Sowohl die minimale als auch die kumulative Exposition gegenüber PCO2 von weniger als 35 mmHg innerhalb der ersten 12 Stunden des Lebens erhöhten das Risiko für Tod und negative Auswirkungen auf die neurologische Entwicklung in der Sekundäranalyse der NICHD-Studie. In Übereinstimmung damit zeigte die Post-hoc-Analyse der CoolCap-Studie, dass die Wahrscheinlichkeit eines ungünstigen Ergebnisses dosisabhängig mit abnehmendem PCO2 bei Säuglingen mit mittelschwerer und schwerer NE anstieg. Darüber hinaus berichtete eine kürzlich durchgeführte retrospektive Studie auch über einen Zusammenhang zwischen Hypokarbie in den ersten 4 Lebenstagen und Hirnverletzungen im MRT. Die konsistenten Befunde eines Zusammenhangs zwischen Hypokarbie und unerwünschten Folgen deuten darauf hin, dass die engmaschige Überwachung des Kohlendioxidaustauschs und die Vermeidung von Hypokarbie bei dieser gefährdeten Patientenpopulation von großer Bedeutung sind.

Die arterielle Blutgasanalyse, der Goldstandard zur Überwachung der respiratorischen Komponenten der Säure-Base-Homöostase, weist offensichtliche Einschränkungen auf, die ihre kontinuierliche Verwendung zur Verfolgung des sich dynamisch ändernden PCO2-Spiegels ausschließen. Darüber hinaus können wiederholte arterielle Probenentnahmen zu einem erheblichen Blutverlust und einem erhöhten Bakteriämierisiko führen.

Es wurden alternative, nicht-invasive Überwachungstechniken entwickelt, um PCO2-Trends kontinuierlich zu messen. Die transkutane Messung der CO2-Spannung ist das am häufigsten verwendete nicht-invasive CO2-Überwachungssystem in der Neugeborenen-Intensivpflege, und mehrere Studien zeigten eine gute Übereinstimmung zwischen PCO2 in Blutproben und tcPCO2 bei Frühgeborenen.

Im klinischen Umfeld wird die tcPCO2-Messung von vielen Faktoren beeinflusst und ist eher als Trend denn als absolute Zahl zu verwenden. Klinische Zustände wie Hypoperfusion aufgrund von Schock oder Azidose, Ödeme des subkutanen Gewebes, Vasokonstriktion aufgrund von vasoaktiven Wirkstoffen oder niedrigere Körpertemperatur können die tcPCO2-Messung verändern.

Über- und Unterschätzungen können im extrem hohen und niedrigen Bereich der tcPCO2-Messungen auftreten.

Der Sensor des Geräts erwärmt sich auf eine konstante Temperatur, was zu einer Hyperperfusion der Kapillaren und einer Erhöhung der Stoffwechselrate der Haut um etwa 4-5 % pro Grad Celsius führt und folglich die Gaslöslichkeit und -diffusion verbessert. Der Sensor berechnet den PCO2 elektrochemisch durch Änderung des pH-Werts einer Elektrolytlösung. Nach einer Temperaturkorrektur auf 37 oC liefert das Gerät eine Schätzung des Hautoberflächen-CO2. Eine höhere Temperatur des Sensors könnte mit einer besseren Korrelation verbunden sein, könnte aber auch das Risiko einer thermischen Verletzung erhöhen.

Darüber hinaus wird tcPCO2 allen Patienten empfohlen, die sich einer therapeutischen Hypothermie unterziehen, wenn der Patient Atemunterstützung erhält. In der vorliegenden Studie ist es unser Ziel, PCO2 kontinuierlich bei Säuglingen zu messen, die sich einer TH mit oder ohne Atemunterstützung unterziehen, um die Durchführbarkeit bei gekühlten Säuglingen zu bewerten.

Wie oben detailliert beschrieben, beeinflussen Änderungen des pCO2 die zerebrale Perfusion. Daher ist es wichtig, die zerebrale Oxygenierung und den Stoffwechsel in Verbindung mit PCO2-Trends zu analysieren. Die kontinuierliche Überwachung der zerebralen regionalen Sauerstoffsättigung (CrSO2) wurde bereits routinemäßig in der Intensivpflege von Säuglingen mit NE mithilfe der Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) eingesetzt. NIRS ist ein nicht-invasives Werkzeug, das verwendet werden kann, um Änderungen des sauerstoffreichen, sauerstoffarmen und Gesamthämoglobins des Gehirngewebes zu messen, aus dem die zerebrale regionale Sauerstoffsättigung als Ersatz für den zerebralen Sauerstoffverbrauch abgeleitet werden kann. Bei Frühgeborenen wurde eine signifikante positive Korrelation zwischen den transkutanen PCO2-Spiegeln und dem Gewebeoxygenierungsindex gefunden. Dementsprechend war ein akuter Anstieg des endtidalen CO2 (etCO2) mit einem Anstieg der zerebralen Oxygenierung verbunden, während ein akuter Abfall mit einer verringerten zerebralen Oxygenierung einherging. Als Ersatzmarker für PCO2 wurden tcPCO2 und etCO2 verwendet.

Obwohl bei dieser Patientenpopulation eine kontinuierliche CO2-Überwachung wünschenswert wäre, wurde die tcPCO2-Technik bisher weder systematisch evaluiert noch routinemäßig in der Intensivpflege von Säuglingen mit neonataler Enzephalopathie eingesetzt, die TH erhalten. Die kontinuierliche Überwachung kann es ermöglichen, die extremen Werte und Schwankungen von PCO2 zu vermeiden und die Intensivpflege und die langfristigen Ergebnisse von Säuglingen mit NE zu verbessern. Die Überwachung der zerebralen Oxygenierung mithilfe von NIRS zusammen mit tcPCO2-Messungen kann für Säuglinge mit NE von Vorteil sein und dazu beitragen, die Pathophysiologie der Autoregulation in dieser speziellen Patientenpopulation zu verstehen.