Zwerchfell-Inspirationsamplitude als Prognostiker für postoperative Lungenkomplikationen nach Herzoperationen

Herzchirurgie stellt einen kritischen Eingriff bei verschiedenen Herz-Kreislauf-Erkrankungen dar, geht jedoch häufig mit einer Reihe postoperativer Komplikationen einher.1 Neben verschiedenen Morbiditäten stellen postoperative pulmonale Komplikationen (POPC) eine erhebliche klinische Herausforderung dar, die zu unerwünschten Folgen wie erhöhter Morbidität und Mortalität führt und erhöhte Gesundheitsausgaben.2

Trotz erheblicher Fortschritte bei chirurgischen Methoden und perioperativen Pflegeprotokollen treten POPCs immer noch mit einer gemeldeten Inzidenz von 3–16 % nach einer Koronararterien-Bypass-Transplantation und 5–7 % nach einer Herzklappenoperation auf.3 POPCs umfassen verschiedene Probleme wie Atelektase, Lungenentzündung, kardiogenes Lungenödem, akutes Atemnotsyndrom, Pneumothorax, Pleuraerguss, Schädigung des Nervus phrenicus und verlängerte mechanische Beatmung (PMV).2

Das Zwerchfell spielt als wichtigster Atemmuskel eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung der Lungenfunktion.4 Für eine optimale Lungenerneuerung nach einer Herzoperation ist eine normale Zwerchfellfunktion erforderlich, insbesondere wenn die Atemarbeit hoch ist (aufgrund von Schmerzen usw.). Seine Funktion ist auch entscheidend für die wirksame Beseitigung von Atemwegssekreten durch ausreichendes Husten.2 Interventionen, die die Kraft der Inspirationsmuskulatur präoperativ verstärken (über ein Anreizspirometer) und die Verwendung von nicht-invasiver Beatmung (NIV) in der postoperativen Phase (über mechanische Entlastung) haben sich als wirksam bei der Eindämmung des Auftretens von POPCs erwiesen.2

Eine Zwerchfelldysfunktion (DD) in der perioperativen Phase einer Herzoperation tritt mit einer Inzidenz von bis zu 20 % auf.5 Eine Zwerchfelldysfunktion nach einer Herzoperation stellt ein komplexes Phänomen mit multifaktorieller Ätiologie dar und umfasst Verletzungen des Nervus phrenicus (aufgrund der topischen Verwendung von Eisbrei und eines chirurgischen Traumas). , oder Unterbindung der Blutversorgung während der Dissektion der inneren Brustarterie) und die schädlichen entzündlichen Folgen (durch hohe Zytokinwerte und mitochondrialen oxidativen Stress), die mit dem kardiopulmonalen Bypass (CPB) verbunden sind.6

Eine vorübergehende Beeinträchtigung des Zwerchfells kommt unmittelbar nach einer Herzoperation häufig vor und kann auf verschiedene perioperative Faktoren zurückgeführt werden, darunter sternotomiebedingte Schmerzen, mechanische Einschränkungen der Brustdynamik, Elektrolytstörungen und intrathorakale Flüssigkeitsansammlungen.7 Allerdings weist eine Untergruppe der Patienten eine signifikante DD auf, was besondere Herausforderungen im klinischen Management mit sich bringt und tiefgreifende Auswirkungen auf die Gesamtergebnisse haben kann. Um die Patientenversorgung und die klinischen Ergebnisse zu optimieren, ist es unerlässlich, die Auswirkungen von DD auf die postoperative Lungenfunktion zu verstehen. Ihr Auftreten wird mit einer Reihe von Atemwegskomplikationen in Verbindung gebracht, die von Lungenentzündung bis hin zu Schwierigkeiten bei der Entwöhnung von der mechanischen Beatmung reichen.7 Trotz seiner klinischen Bedeutung bleibt es eine unterbewertete Ursache für POPCs.4

Herkömmliche diagnostische Modalitäten zur Untersuchung von DD, insbesondere transdiaphragmatische Druckmessungen, liefern wertvolle Einblicke in die Zwerchfellfunktion, werden jedoch durch die inhärente Invasivität und Einschränkungen bei der Erkennung einseitiger Dysfunktionen erschwert.8 In den letzten Jahren hat sich die Einführung des Point-of-Care-Ultraschalls (POCUS) als vielversprechende Methode für die Echtzeitüberwachung von DD herausgestellt. Es bietet im Vergleich zu herkömmlichen Methoden einen zugänglicheren und praktikableren Ansatz, liefert unmittelbares Feedback zur Zwerchfellbewegung und erleichtert zeitnahe Eingriffe (wie die Drainage eines Pleuraergusses oder die Einleitung einer NIV nach Bedarf).9

Die ultraschallgesteuerte Zwerchfellfunktion wurde bisher anhand der Metriken der Zwerchfell-Inspirationsamplitude (DIA) {auch bekannt als Zwerchfellauslenkung (DE)} und der Zwerchfellverdickung/Verdickungsfraktion untersucht.9 Es wurde gezeigt, dass beide Messungen in der postoperativen Phase einer Herzoperation abnehmen und gut mit dem Auftreten von POPCs korrelieren.6

Auch die Verdickungsfraktion wurde auf ihren Vorhersagewert und ihre Zuverlässigkeit (im Vergleich zu herkömmlichen Diagnosemodalitäten) untersucht. Es hat sich als zuverlässiges Werkzeug etabliert.2 Es wurde jedoch beobachtet, dass die Reproduzierbarkeit und die einfache Durchführung am Krankenbett im Vergleich zu DE/DIA schlechter sind, wobei eine höhere Variabilität zwischen Beobachtern die weitverbreitete Verwendung beeinträchtigt.9 DIA/DE hat sich in einer Point-of-Care-Situation als einfachere Messung erwiesen.9 Allerdings wurde sein prädiktiver Wert bisher nicht in der Kohorte herzchirurgischer Patienten untersucht.

Daher wollen wir diese Lücke schließen, indem wir den Nutzen des mittels Ultraschall gemessenen DIA als Vorhersageinstrument zur Vorhersage des Auftretens von POPCs untersuchen. Wir gehen davon aus, dass DIA das Auftreten von POPC bei herzchirurgischen Patienten vorhersagen kann.

Ultraschallmessungen werden präoperativ einen Tag vor der Operation (T0) und am postoperativen Tag 1 (T1) in der Cardiac Surgery Recovery Unit (CSRU) durchgeführt. Die Messungen werden sowohl auf der rechten als auch auf der linken Seite bei ruhiger (Q) und tiefer (D) Atmung in halb liegender Haltung (30–450° Neigung des Bettes) durchgeführt.

Es werden drei Messungen sowohl bei ruhiger als auch bei tiefer Atmung durchgeführt und ein Durchschnittswert abgeleitet (Qavg und Davg). Dies wird sowohl für das rechte als auch für das linke Hemidiaphragma durchgeführt (sowohl vor als auch nach der Operation). Für jeden Patienten werden also insgesamt 8 Zwerchfellmessungen durchgeführt (4 in der Zeit vor der Operation und weitere 4 in der Zeit nach der Operation).

Messtechnik und Definition der Zwerchfell-Inspirationsamplitude:

Alle Untersuchungen werden mit einem Sonosite SII-Ultraschallgerät (FUJIFILM Sonosite Inc, Bothell, WA, USA) unter Verwendung einer 3,5- bis 5-MHz-Phased-Array-Sonde oder einer 3-12-MHz-Linearsonde durchgeführt. Der Untersucher steht auf der rechten Seite des Patienten. Um sicherzustellen, dass alle Messungen aus demselben akustischen Fenster erfolgen, wird bei jedem Patienten der Abstand zwischen der Sondenplatzierung und dem unteren Ende des Brustkorbs auf der mittleren Achsellinie gemessen und als Referenzstelle für die nachfolgende Untersuchung verwendet postoperative Phase.

Beurteilung des rechten Hemidiaphragmas:

Die Ultraschallsonde wird an der rechten vorderen Brustwand zwischen der Mittelklavikularlinie und der vorderen Axillarlinie im neunten Interkostalraum platziert. Die Sonde wird kraniokaudal positioniert und nach kranial, medial und dorsal gerichtet. Diese Ausrichtung und Manövrierfähigkeit der Sonde hilft dabei, das hintere Drittel des Hemi-Zwerchfells (wo die Zwerchfellbewegung am größten ist) in der vorderen subkostalen Ansicht sichtbar zu machen. Die Blende wird im Helligkeitsmodus (B-Modus) abgebildet. Die Sonde wird so eingestellt, dass eine kontinuierliche Spur des Zwerchfells am akustischen Fenster der Leber erhalten wird (mit Blick auf den Zusammenfluss der Pfortader). Sobald die Membranbewegung erreicht ist, werden die Einstellungen in den Bewegungsmodus (M-Modus) geändert. Der Cursor im M-Modus wird senkrecht zur Membranbewegung platziert. Die Sweep-Geschwindigkeit wird bei dieser Untersuchung auf 10/Sekunde eingestellt. Die Sinuswelle, die durch die Hin- und Rückbewegung des Zwerchfells entsteht, wird eingefroren. Gemessen wird der Abstand vom Tiefpunkt der Sinuswelle zur höchsten echogenen Linie und vom Scheitelpunkt der Sinuswelle zur höchsten echogenen Linie. Der DIA-Wert wird als Differenz zwischen den beiden oben genannten Abständen ermittelt. Danach wird die Bildgebung im Helligkeitsmodus wiederholt, wobei der Patient tief durchatmet. Wenn die Rippenschatten die Bildgebung beeinträchtigen, wird die Sonde nach kaudal bewegt, bis eine gute Zwerchfellauslenkung abgebildet werden kann. Zu diesem Zeitpunkt werden die Messungen im M-Modus während tiefer Atmung wiederholt.

Messung des linken Hemidiaphragmas:

Die Sonde wird an der seitlichen Brustwand auf der linken Seite zwischen der vorderen und hinteren Achsellinie platziert. Die Sonde wird in kraniokaudaler Ausrichtung mit kranialer, medialer und dorsaler Richtung positioniert. Die Bildgebung im Helligkeitsmodus und im Bewegungsmodus erfolgt wie oben beschrieben. DIA-Messungen werden wie zuvor beschrieben berechnet.

Der Patient wird in den OP begleitet, sobald alle Einwilligungen (Anästhesie und Operation) eingeholt wurden. Der Patient wird gemäß den Richtlinien der American Society of Anaesthesiologist an verschiedene Überwachungsgeräte angeschlossen. Alle erforderlichen invasiven Kanülen (venös und arteriell) werden gemäß den Standardprotokollen der Einrichtung zugänglich gemacht und gesichert. Eine Vollnarkose (GA) wird gemäß den institutionellen Protokollen mit 2–5 µg/kg Fentanyl, 20–30 µg/kg Midazolam und 2–2,5 mg/kg Propofol für einen angestrebten bi-spektralen Index (BIS) von < 60 eingeleitet . Die Muskelentspannung wird mit 0,1 mg/kg Vecuronium erreicht. Alle Patienten erhalten eine kontrollierte Beatmung mit einem Atemzugvolumen von 6 ml/kg und einem positiven endexspiratorischen Druck von 5 cm Wasser. GA wird mit Sevofluran aufrechterhalten, das in einem Luft-Sauerstoff-Gemisch mit einer angestrebten minimalen alveolären Endkonzentration von 0,8–1 und einem BIS zwischen 40–60 verabreicht wird. Die neuromuskuläre Blockade wird mit intermittierenden Dosen von 0,25 mg/kg Vecuronium aufrechterhalten, gesteuert durch neuromuskuläre Überwachung. Das ist alles Standardpflege.

Bei allen Operationen, die einen kardiopulmonalen Bypass (CPB) erfordern, erfolgt die Einrichtung und Entwöhnung vom CPB gemäß den Standardprotokollen der Einrichtung. Nach Abschluss der Operation werden alle Patienten zur weiteren Überwachung und Behandlung in die Cardiac Surgical Recovery Unit (CSRU) verlegt.

DIA-Messung nach der Operation:

Eine Ultraschalluntersuchung wird bei extubierten Patienten durchgeführt, die spontan in halb liegender Haltung (30–450° Neigung) atmen. Die Messungen werden nur durchgeführt, wenn der Schmerzwert des Patienten auf der visuellen Analogskala < 3 ist. Wenn der Wert > 3 ist, erhalten die Patienten 15 mg/kg Paracetamol intravenös und werden 30 Minuten später erneut untersucht. Alle Patienten werden am zweiten postoperativen Tag mobilisiert.

Die allgemeine postkardiale chirurgische Versorgung (wie hämodynamisches Management, Entscheidungen darüber, wann eine Extubation durchzuführen ist, wann eine nicht-invasive Beatmung (NIV) eingeleitet werden soll, wann eine Reintubation durchzuführen ist, wann eine Sauerstofftherapie durchzuführen ist) in CSRU wird von der Klinik durchgeführt. Beauftragen Sie den Herz-Kreislauf-Anästhesisten und die Herzanästhesie-Kollegen, denen die DIA-Werte nicht bekannt sind. Die postoperativen Schmerzen werden mithilfe eines multimodalen Analgesieansatzes gemäß dem institutionellen Protokoll behandelt und gehören zum Standard der Pflege.

Werte, die aufgrund von Visualisierungsschwierigkeiten an keinem Tag ermittelt werden können, werden als fehlende Werte betrachtet. Wenn die Werte für einen Patienten aufgrund technischer Schwierigkeiten oder der Notwendigkeit einer kontinuierlichen mechanischen Beatmungsunterstützung über die ersten 48 Stunden nach der Operation hinaus nicht länger als einen Tag ermittelt wurden, wurden sie von der weiteren Analyse ausgeschlossen. Bei Patienten, bei denen eine intermittierende nicht-invasive Beatmung erforderlich ist, werden die Werte ermittelt, wenn sie sich außerhalb der NIV befinden und sich wohl fühlen. Wenn der Patient den ganzen Tag über eine kontinuierliche NIV erhält, wird an diesem Tag keine USG durchgeführt. Dies wird jedoch am nächsten Tag erfolgen, wenn das Patent nicht mehr im NIV vorliegt.

POPC werden auf der Grundlage europäischer perioperativer klinischer Outcome-Leitlinien10 diagnostiziert und anhand der Clavien-Dindo11-Klassifikation nach ihrem Schweregrad eingestuft. Die drei Hauptkomponenten von POPC, die für unsere Studie von Interesse sind, sind das Auftreten einer Lungenentzündung, einer klinisch signifikanten Atelektase oder einer längeren mechanischen Beatmung. Diese sind von besonderem Interesse, da sie einen erheblichen Einfluss auf die Patientenergebnisse haben und möglicherweise von der Kraft der Atemmuskulatur beeinflusst werden. Die Patienten werden hinsichtlich der Entwicklung von POPC bis zum 5. postoperativen Tag (dazu zählen die Tage im CSRU plus die Tage auf der postkardiologischen chirurgischen Station) oder bis zum Tag der Entlassung aus dem Krankenhaus (je nachdem, welcher Zeitpunkt früher liegt) überwacht. Die POPC-Diagnose und -Bewertung wird von einem unabhängigen Prüfer durchgeführt, der die DIA-Werte nicht kennt. Die Beobachtung von Patienten dieser Patientengruppe auf POPCs nach einer Operation gehört zum Standard der Versorgung.