Durch mechanische Beatmung verursachte akute Nierenverletzung [AKI] (AKI)

Akutes Atemnotsyndrom, beatmungsinduzierte Lungenschädigung und schützendes MV-ARDS ist eine Form des entzündlichen Lungenödems aufgrund einer Alveolar- und Endothelschädigung. Pathophysiologisch ist ARDS durch einen Zusammenbruch der Alveolar-Kapillar-Schranke gekennzeichnet, der zum Kollaps der Alveolarräume führt. Sie manifestiert sich klinisch durch akute Hypoxämie, bilaterale Röntgeninfiltrate und eine verminderte Lungencompliance. Eine globale epidemiologische Studie ergab eine ARDS-Prävalenz von 10,4 % aller Intensivaufnahmen. Die Sterblichkeit auf der Intensivstation und im Krankenhaus betrug 35,3 % bzw. 40,0 %. Darüber hinaus weisen ARDS-Überlebende häufig eine langfristige Morbidität auf, die das Herz-Kreislauf-System, die Nerven, die Muskeln und das Zentralnervensystem betrifft. Diese Statistiken stiegen während der SARS-CoV-2-Pandemie exponentiell an und führten zu einer beispiellosen Überlastung der Gesundheitssysteme weltweit. Mechanische Beatmung ist die primäre unterstützende Therapie bei ARDS, birgt aber auch das Potenzial, die Lunge weiter zu schädigen, ein Phänomen, das als beatmungsinduzierte Lungenschädigung (VILI)7 bekannt ist. Die Hauptmechanismen, die für VILI verantwortlich sind, stehen im Zusammenhang mit einer Überdehnung der Alveolen (Volutrauma) aufgrund der Verwendung hoher Atemzugvolumina und dem wiederholten Öffnen und Schließen instabiler Alveolen (Atelektrauma), hauptsächlich aufgrund eines unzureichenden positiven endexspiratorischen Drucks (PEEP). Die ersten klinischen Studien zeigten jedoch erst Ende der 90er Jahre zweifelsfrei, dass das Überleben von ARDS-Patienten durch die Beatmung mit geringeren Atemzugvolumina verbessert werden konnte, was die Relevanz von VILI für die ARDS-Ergebnisse unterstreicht. Darüber hinaus löst VILI eine biologische Reaktion aus, die durch Lungen- und systemische Entzündungen sowie Schäden an entfernten Organen (Biotrauma) gekennzeichnet ist, was erklärt, warum schützende Beatmungsstrategien Organversagen und Tod verhindern können. Bei ARDS wird ein erheblicher Teil der Lungeneinheiten instabil, kollabiert und wird von der Beatmung ausgeschlossen.

Durch den Kollaps wird die belüftete Lunge kleiner und ähnelt einer „Babylunge“. Folglich nimmt nur die „Babylunge“ das Atemzugvolumen auf und ist daher anfällig für Überdehnung (Überlastung). Darüber hinaus sind Lungeninfiltrate heterogen im gesamten Lungengewebe verteilt, was zu einer ungleichmäßigen Verteilung von Energie und Kräften im Lungenparenchym führt16, was zu einer Konzentration übermäßiger Spannungen in den gesunden Alveolen rund um den Herdkollaps führt. Daher bestehen die beiden wichtigsten Beatmungsstrategien zur Vorbeugung von VILI darin, das Atemzugvolumen zu verringern, um das Volutrauma zu verringern. und die Einstellung optimaler PEEP-Werte, um Atelektrauma, Belastung und ungleichmäßige Kräfteverteilung zu verringern18. Während die Rolle eines niedrigen Atemzugvolumens beim Lungenschutz unbestritten ist19, bleibt die Rolle von PEEP unklar.

Die Rolle von PEEP bei der protektiven mechanischen Beatmung PEEP ist definiert als die Aufrechterhaltung eines positiven Drucks an der Atemwegsöffnung am Ende der Exspiration. Seit der Erstbeschreibung von ARDS im Jahr 1967 haben Ashbaugh et al. beobachteten, dass PEEP die Hypoxämie bei ARDS-Patienten verbesserte. Dieser Effekt hängt mit der Verhinderung des Alveolarkollapses und der Rekrutierung kollabierter Lungenregionen zusammen, wodurch der intrapulmonale Shunt verringert wird. Ein weiterer bemerkenswerter Effekt von PEEP ist jedoch die Reduzierung der wichtigsten mutmaßlichen Mechanismen von VILI: 1) Vergrößerung der Lungengröße des Babys durch Lungenrekrutierung (Reduzierung der Belastung/Stress der Lunge) 2) Reduzierung des Öffnungs- und Schließmechanismus, wodurch instabile Alveolen am Ende der Exspiration offen bleiben23, und 3) durch die Förderung einer gleichmäßigeren Belüftung verringert PEEP Lungeninhomogenitäten und kann auch dazu beitragen, Stress und Verletzungen an den Schnittstellen zwischen belüftetem und kollabiertem Lungengewebe zu verringern.

Die oben genannten Effekte machen sich besonders bei leicht rekrutierbaren Lungen bemerkbar. In weniger rekrutierbaren Lungen kann jedoch das Risiko einer alveolären Überdehnung und VILI größer werden. In den letzten 50 Jahren wurden verschiedene Ansätze entwickelt und weiterentwickelt, um den geeigneten PEEP-Wert zu bestimmen. Diese Ansätze reichten von der Verwendung eines endexspiratorischen Nulldrucks (ZEEP)26,27 bis zur Implementierung einer Super-PEEP-Strategie (>25 cmH2O).

Im Jahr 1995 führte das ARDS-Netzwerk der National Institutes of Health die ARDSNet-Studie durch. In dieser Studie wurde eine Tabelle mit PEEP- und FiO2-Kombinationen (Fraktion des eingeatmeten Sauerstoffs) eingeführt und zielte darauf ab, PEEP und FiO2 in diskreten Schritten anzupassen, um einen systematischeren Ansatz für die PEEP-Titration während der ARDS-Behandlung bereitzustellen.

Dieser Ansatz war bisher die am häufigsten verwendete Methode zur Festlegung des PEEP. Der Schwerpunkt seiner Entwicklung lag jedoch hauptsächlich auf der Behandlung von Hypoxämie, nicht jedoch auf der Überlegung, VILI zu vermeiden. Das ARDS-Netzwerk erkannte die Bedeutung dieser Angelegenheit und entwarf später eine aktualisierte PEEP/FiO2-Tabelle (ALVEOLI-Studie), in der PEEP-Werte verwendet wurden, die im Durchschnitt etwa 6 cmH2O höher waren als die von ARDSNet vorgeschriebenen Werte. Einige methodische Probleme erschwerten es, gültige Schlussfolgerungen darüber zu ziehen, welche PEEP-Werte für ARDS besser waren.

Im Jahr 2008 entwickelte die Canadian Critical Care Clinical Trials Group eine ähnliche PEEP/FiO2-Tabelle mit höheren PEEP-Werten; dieses Protokoll wird „Lung Open Ventilation (LOV)“ genannt. In dieser Studie wurde diese neue Skala für hohen PEEP mit der klassischen Skala für niedrigen PEEP von ARDSNet bei 983 ARDS-Patienten verglichen. Die durchschnittlichen PEEP-Werte während der ersten 72 Stunden dieser Studie betrugen 14,6 (3,4) bzw. 9,8 (2,7) cmH2O. Auch in dieser Studie konnten keine Vorteile eines hohen PEEP hinsichtlich der Mortalität nachgewiesen werden. Es gibt andere Ansätze zur Einstellung des PEEP während ARDS, die auf einer Verbesserung der Lungenmechanik basieren, wie die EXPRESS-Studie31 und andere. Sie bringen eine erhöhte Komplexität mit sich, und in randomisierten kontrollierten Studien hat keines von beiden einen Überlebensvorteil gezeigt. Aufgrund ihrer Einfachheit und weiten Verbreitung bleiben PEEP/FiO2-Skalen die häufigste Methode zur Bestimmung des PEEP bei ARDS-Patienten. Allerdings ist die optimale Wahl der PEEP-Skala derzeit umstritten.

Die drei bislang größten klinischen Studien zu Ansätzen zur Festlegung des PEEP (ALVEOLI, LOV und EXPRESS) umfassten Vergleiche einheitlicher Strategien mit höherem PEEP mit Strategien mit niedrigerem PEEP. Insbesondere wurden in den ALVEOLI- und LOV-Studien Skalen mit hohem PEEP mit der Skala mit niedrigem PEEP von ARDSNet verglichen. Keine zeigte Unterschiede in der Mortalität zwischen den Studiengruppen. Mehrere Gründe können diese Ergebnisse erklären. Ein Hauptargument zur Erklärung hierfür ist, dass die positiven Auswirkungen eines höheren PEEP bei Patienten mit erheblicher Rekrutierungsfähigkeit möglicherweise durch nachteilige Auswirkungen bei Patienten mit geringer Rekrutierungsfähigkeit zunichte gemacht wurden, was zu einem Gesamtergebnis von Null führte. In Bezug auf die Sauerstoffversorgung zeigten die drei Studien durchweg eine verbesserte Sauerstoffversorgung in den Gruppen mit hohem PEEP30,36. Die Compliance des Atmungssystems zeigte in diesen Studien keine einheitliche Verbesserung. In einer klinischen Studie mit CT-Bildanalyse haben wir beobachtet, dass hohe PEEP-Werte bei ARDS-Patienten, die mit einem Atemzugvolumen von 6 ml/kg beatmet wurden, zu einer Überdehnung führten8. Kürzlich zeigten He und Cols mithilfe der elektrischen Impedanztomographie, dass eine Erhöhung des PEEP von ZEEP auf 12 cmH2O eine Rekrutierung der abhängigen Lungenregionen in Verbindung mit einer Überdehnung der nicht abhängigen Lungenregionen induzierte. Diese Ergebnisse unterstreichen die Heterogenität der Lungenmechanik bei und innerhalb von ARDS-Patienten und unterstreichen die Notwendigkeit, unsere Instrumente zu verbessern, um das optimale PEEP-Niveau für jeden Patienten besser bestimmen zu können.

Die besprochenen Artikel berichten nicht über Ergebnisse zur Hämodynamik. Allerdings haben kleinere klinische Studien eine Fülle von Informationen geliefert, die auf einen erhöhten Bedarf an Vasopressoren und die Verwendung von intravaskulären Expandern hinweisen, die mit hohen PEEP-Werten einhergehen. Kürzlich zielte die ART-Studie darauf ab, zwei verschiedene Strategien zur Behandlung von ARDS zu vergleichen. Die Interventionsgruppe unterzog sich intensiven Lungenrekrutierungsmanövern und einer PEEP-Titration auf der Grundlage der besten Compliance des Atmungssystems, während die Kontrollgruppe einer Strategie mit niedrigem PEEP auf der Grundlage der ARDSNet-PEEP-Skala folgte. Die Studie umfasste 1010 ARDS-Patienten. Am ersten Tag betrug der PEEP-Wert 16,2 (15,9–16,6) gegenüber 12 (11,7–12,3). cmH2O bzw. Obwohl die Interventionsgruppe einen verbesserten Plateaudruck (28 vs. 25 cmH2O, p<0,001), eine verbesserte Compliance des Atmungssystems (33 vs. 30 ml/cmH2O, p<0,001) und eine verbesserte Sauerstoffversorgung (PaO2/FIO2) (223 vs. 164, p<0,001) kam es nach 28 Tagen zu einem Anstieg der Gesamtmortalität. Interessanterweise benötigte die Interventionsgruppe in der ersten Stunde nach der Randomisierung mehr Vasopressoren und es gab einen Trend zu einer positiveren Flüssigkeitsbilanz innerhalb des ersten Tages mit 1,6 l im Vergleich zu 1,3 l in der Kontrollgruppe (p = 0,06)41.

Die ART-Studie unterscheidet sich in einigen Aspekten von unserem Vorschlag, vor allem aufgrund der energischen Rekrutierungsmanöver. Es ist jedoch wichtig hervorzuheben, dass die Verwendung hoher PEEP-Werte, wie sie in den Interventionsarmen der ART-, LOV-, ALVEOLI- und ARDSNet-Studien beobachtet wurden, eine signifikante Verbesserung von Atemproblemen im Zusammenhang mit Atemversagen, wie z. B. verminderter Atmung, gezeigt hat Systemcompliance und Hypoxämie. Dennoch hat es keine positiven Auswirkungen auf relevante klinische Ergebnisse gezeigt und könnte mit der Verwendung von Vasopressoren und einer erhöhten Flüssigkeitsretention im Körper verbunden sein

Kardiozirkulatorische Auswirkungen von PEEP Die hämodynamischen Auswirkungen von PEEP sind komplex und wirken sich auf vielfältige Weise auf den einzelnen Patienten aus. Diese Effekte können in drei Hauptaspekte eingeteilt werden42,43: 1) Eine Verringerung der Vorlast des rechten Ventrikels: PEEP erhöht den Druck im rechten Vorhof und beeinträchtigt den venösen Rückfluss. Wenn die PEEP-Werte allmählich ansteigen, vergrößert sich der Durchmesser der unteren Hohlvene sowohl während der Inspiration als auch während der Exspiration, was auf einen Anstieg des transmuralen Drucks und eine Abnahme des venösen Rückflusses hinweist; 2) Eine Erhöhung des pulmonalen Gefäßwiderstands: PEEP führt auch zu einem Anstieg der Nachlast des rechten Ventrikels (RV) und verhindert so den RV-Ausstoß von Blut während der Systole, was zu einem erhöhten enddiastolischen RV-Volumen führen kann, das sich möglicherweise auf den linken Ventrikel (LV) auswirkt. flussabwärts.

Diese Effekte hängen von mehreren Faktoren ab: Lungenrekrutierung, Hyperinflation und hypoxische Vasokonstriktion46,47; 3) Eine Abnahme des linken Ventrikelausstoßes und der Nachlast: Die primäre Wirkung von PEEP auf den linken Ventrikel hängt von der Verringerung des venösen Rückflusses ab, was zu einer verringerten LV-Vorlast und Herzauswurfmenge führt, einige Schläge nach dem Anstieg des PEEP. Bei Vorliegen einer Funktionsstörung des linken Ventrikels kann die Reduzierung der Nachlast dazu beitragen, die Herzleistung zu steigern und den Sauerstoffbedarf des Myokards zu senken. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass bei Patienten mit akuter Lungenschädigung ein Anstieg des PEEP häufig zu einer Verringerung des venösen Rückflusses und des Herzzeitvolumens führt, was zu einem Rückgang des mittleren arteriellen Drucks führt. Allerdings kann die Verabreichung von intravenösen Flüssigkeiten und/oder Vasokonstriktoren typischerweise die Herzleistung wiederherstellen. Allerdings sind die letztendlichen Konsequenzen dieser Abfolge von Maßnahmen hinsichtlich der Stauung der Bauchvenen und der Gewebedurchblutung noch nicht vollständig geklärt oder eindeutig geklärt.

Obwohl die schädlichen Auswirkungen von PEEP auf das Herz-Kreislauf-System seit Jahrzehnten untersucht werden, wurde den Folgen eines zunehmenden intrathorakalen Drucks auf benachbarte intraabdominale Organe viel weniger Aufmerksamkeit geschenkt. Einer der Gründe für dieses Wissensdefizit könnten die Schwierigkeiten sein, den abdominalen Gefäßfluss am Krankenbett zu untersuchen. Dieser Raum wurde in den letzten Jahren durch die breitere Nutzung und den einfachen Zugang zu Doppler-Ultraschalluntersuchungen auf der Intensivstation gefüllt. Aus experimentellen Studien wissen wir, dass PEEP eine Umverteilung des Blutflusses zu Gehirn, Herz, Nebennieren und Darm induziert; aber es wird auf Leber, Bauchspeicheldrüse und Magen reduziert. Der gesamte Nierenblutfluss wird relativ wenig beeinträchtigt; Allerdings kann eine Umverteilung des intrarenalen Blutflusses zu einer Nierenfunktionsstörung führen. Als nächstes werden wir die Wirkung von PEEP auf den Leber-, Nieren- und Darmblutfluss untersuchen. Wir haben uns entschieden, uns auf diese drei Organe zu konzentrieren, da sie eine wichtige Rolle bei der mit ARDS verbundenen Organdysfunktion spielen.

• Leberdurchblutung: Fujita et al. zeigten, dass ein Anstieg des PEEP von 5 auf 10 cmH2O zu einer proportionalen Abnahme der Leberdurchblutung und des Herzzeitvolumens führte, ohne dass sich der mittlere arterielle Druck änderte. Darüber hinaus nahm die Sauerstoffversorgung der Leber ab und auch die hepatische venöse Hämoglobinsättigung nahm ab. Der Lebervenen- und Pfortaderdruck stieg mit der Höhe des PEEP, und die Leberdimensionen erhöhten sich bemerkenswerterweise um 16–19 %, nachdem ein PEEP von 10 cmH2O angewendet wurde. Kredel et al. verglichen in einem ARDS-Modell bei Schweinen zwei Tiergruppen. In einer Gruppe verwendeten sie einen PEEP von 5 cmH2O, in der anderen ein Rekrutierungsmanöver und einen höheren PEEP. Sie beobachteten, dass die Interventionsgruppe höhere Plasmatransaminasen, LDH und Bilirubin aufwies51. Brienza et al. beschrieben einen starken Zusammenhang (OR 4,25; p=0,006) zwischen MV plus PEEP und Leberfunktionsstörung in einer Kohorte kritisch kranker Patienten. Kürzlich haben Huette et al. beschrieben in einer Kohorte von 144 herzchirurgischen Patienten die Auswirkungen eines progressiven Anstiegs des PEEP von 0 auf 15 in Schritten von 5 cmH2O. Sie zeigten, dass der Portalpulsatilitätsindex, ein Ultraschall-Doppler-Marker für venöse Stauung, nach Erhöhung des PEEP von 9 auf 45 %44 anstieg.
• Nierendurchblutung: Die Entwicklung einer akuten Nierenschädigung (AKI) ist ein wichtiger Faktor für die Morbidität auf der Intensivstation und die langfristigen Folgen. PEEP ist mit einer Verringerung der Nierenperfusion und glomerulären Filtration verbunden, was zu einem Anstieg des antidiuretischen Hormons, des Plasma-Renins und des Aldosteronspiegels führt. Diese Veränderungen gehen mit einer Verringerung der Natriurese und Wassereinlagerungen einher, Veränderungen, die zu einer venösen Stauung beitragen können. Kürzlich haben Geri G. et al. führten eine umfassende retrospektive Kohortenstudie mit Intensivpatienten durch, in der sie einen überzeugenden Zusammenhang zwischen mechanischer Beatmung (MV) und der Verschlechterung der Nierenfunktion beobachteten. Darüber hinaus ergab die Studie, dass ein positiver endexspiratorischer Druck (PEEP) mit einer Verschlechterung der Nierenfunktion bei MV-Patienten verbunden war. Dieser Zusammenhang wurde zumindest teilweise auf eine Nierenvenenstauung zurückgeführt. Die Studie legt nahe, dass nach einer Modellierung der Beziehung zwischen mittlerem arteriellen Druck, zentralvenösem Druck und PEEP diese Ergebnisse weiter verdeutlicht werden sollen. Kürzlich zeigten Dres et al., dass ein hoher PEEP mit einer höheren Inzidenz von AKI und dem Bedarf an Nierenersatztherapie in einer Kohorte von COVID-19-ARDS-Patienten verbunden war. Fogagnolo et al. untersuchten 15 Patienten mit COVID-19 ARDS, die mit hohen PEEP-Werten (Median 14, IQR12–14) behandelt wurden, und untersuchten den Nierenblutfluss mit Doppler-Ultraschall. Sie beobachteten eine lineare Korrelation zwischen den PEEP-Werten und dem renalen Resistenzindex (R2=0,31; p=0,03), während der Nierenvenenfluss bei 71 % der Patienten nicht mehr kontinuierlich war.
• Darmdurchblutung: Lehtipalo et al. untersuchten die Darmperfusion in einem gesunden Schweinemodell mithilfe invasiver Doppler-Messungen. Sie beobachteten, dass der hepatosplanchnische Blutfluss (pfortadervenöser und oberer Mesenterialarterienfluss) zunehmend abnahm, während der PEEP von ZEEP auf 12 cmH2O anstieg. Diese Ergebnisse waren mit einem parallelen Anstieg der O2-Extraktion verbunden. Die Autoren beobachteten stärkere Effekte dieses Manövers, wenn der abdominale Perfusionsdruck unter 50 mmHg sank60. Auch die mechanische Beatmung mit Überdruck behindert den Lymphabfluss aus dem Interstitium in das Venensystem und führt zu einer interstitiellen Flüssigkeitsretention. Lattuada M et al. verglichen in einem Schweinemodell für Endotoxämie drei Gruppen (spontane Ventilation, PEEP 5 cmH2O und PEEP 15 cmH2O) und zeigten, dass steigender PEEP den Lymphfluss aus dem Bauch proportional verringerte, Leber- und Darmödeme verstärkte und wird auch mit einer stärkeren Leber- und Darmentzündung in Verbindung gebracht. Sie schlugen vor, dass diese Ergebnisse auf einen Effekt von PEEP zurückzuführen sein könnten, der die systemische Kapillarleckage erhöht und den Abfluss der Bauchlymphe behindert. Verfügbare Daten aus experimentellen Einstellungen deuten darauf hin, dass PEEP zusätzliche Auswirkungen auf die Bauchorgane hat, was auf den verringerten Druckgradienten zwischen arteriellen und venösen Systemen aufgrund der verringerten Herzleistung und der venösen Stauung durch die Verringerung des venösen Rückflusses zurückzuführen ist. Diese Ergebnisse wurden in experimentellen Modellen mit einer zunehmenden O2-Extraktion, Organfunktionsstörungen und lokalen Entzündungen in Verbindung gebracht.

Das ausführlicher untersuchte pathologische Modell der abdominalen Stauung ist die Folge einer chronischen globalen Herzinsuffizienz, die zu vermindertem Herzzeitvolumen, erhöhtem Füllungsdruck und Flüssigkeitsüberladung führt. Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz entwickeln ein viszerales Ödem und können sich in schweren Fällen zu Leberzirrhose, Nierenversagen im Endstadium und schwerer Darmfunktionsstörung mit erhöhter Durchlässigkeit für Endotoxine und Bakterien entwickeln. Dieses Syndrom geht mit einem systemischen Entzündungszustand einher, der zu einer schlechten Prognose dieser Patienten führen kann. PEEP kann einen ähnlichen Zustand durch erhöhten Fülldruck des rechten Herzens induzieren, auch ohne RV-Dysfunktion oder absolute Hypervolämie. Bei Patienten mit ARDS tragen mehrere mit den Starling-Kräften zusammenhängende Faktoren zu den negativen Auswirkungen der durch PEEP verursachten venösen Stauung bei. Zu diesen Faktoren gehören ein verringerter onkotischer Druck, eine erhöhte Gefäßpermeabilität aufgrund einer Entzündung und ein erhöhter hydrostatischer Druck (Flüssigkeiten und Transfusionen). Flüssigkeitsansammlungen im Interstitium werden in abgekapselten Organen wie Leber und Nieren möglicherweise weniger gut toleriert, da deren Ausdehnung begrenzt ist und das Ödem Durchblutungsstörungen verstärken könnte. Im Hinblick auf die spezifische Organperfusion erhöht eine venöse Stauung den postkapillären Druck. Wenn das Herzzeitvolumen durch PEEP verringert wird, kann dies zu einer Verringerung des präkapillären Drucks führen. Das Gleichgewicht zwischen beiden Faktoren ist entscheidend für eine wirksame Organperfusion, und wenn es gestört wird, kann es zu Organstörungen kommen. Doppler-Ultraschall (US) stellt ein wirksames und nicht-invasives Mittel zur Beurteilung des arteriellen und venösen Bauchgefäßsystems dar und ermöglicht Ärzten die Beurteilung des organspezifischen Blutflusses. Klassischerweise ist der Doppler-US ein erstklassiges Instrument zur Beurteilung der arteriellen Seite des Kreislaufsystems. In den letzten Jahren hat dieses Instrument bei der Funktionsuntersuchung des abdominalen Venensystems an Bedeutung gewonnen. Wenn eine Flüssigkeits- oder Drucküberlastung zu einer Ausdehnung der unteren Hohlvene führt, werden die Druckschwankungen im rechten Vorhof während des Herzzyklus über das nicht nachgiebige Venensystem auf die Endorgane übertragen. Um dieses Problem anzugehen, wurde ein Bewertungssystem namens „Venous Exzess Ultrasound Score“ (VExUS) entwickelt. Dieser Score kombiniert die Auswertung mehrerer venöser Dopplersignale, einschließlich der Vena cava inferior, der Lebervene, der Pfortader und der Nierenvene; und wurde in einer Kohorte von Patienten validiert, die sich einer Herzoperation unterzogen. In dieser Studie waren das Vorhandensein von Pulsatilität des Pfortaderflusses und einer Veränderung des intrarenalen Flusses unabhängig voneinander mit einem nachfolgenden AKI verbunden. Darüber hinaus wurde VExUS positiv mit dem Druck im rechten Vorhof in der Allgemeinbevölkerung korreliert (R2=0,68)73, mit der Reaktion auf Diuretika und mit der Entwicklung von AKI bei Patienten mit akutem Koronarsyndrom; führt derzeit eine klinische Studie durch, um die Wirkung der Reanimation bei venöser Stauung nach einer Sepsis-Reanimation zu bewerten.

Die Ultraschallelastographie ist ein nicht-invasives Bildgebungsverfahren, das mithilfe von Ultraschallwellen die Steifheit oder Elastizität von Gewebe misst. Es ermöglicht eine quantitative Beurteilung der Gewebesteifheit, die bei der Beurteilung verschiedener Leber- und Nierenerkrankungen nützlich sein kann. In diesem Zusammenhang zeigten Kashani et al., dass die Ultraschall-Oberflächenwellenelastographie gut mit der Transkathetermessung des intrakapsulären Nierendrucks korreliert. Dieses Tool hat viele klinische Anwendungen bei der Beurteilung und Charakterisierung verschiedener akuter und chronischer Erkrankungen und kann den Schweregrad der Nierenfibrose widerspiegeln81. Kürzlich wurde gezeigt, dass die Nierenelastographie bei Patienten mit Leberzirrhose eine Schädigung des Nierengewebes früher erkennen kann als Veränderungen, die bei routinemäßigen Laboruntersuchungen festgestellt werden (z. B. Plasmakreatinin). Die durch Elastographie bestimmte Lebersteifheit wurde mit dem Grad der Leberstauung in experimentellen Modellen der Abklemmung der Vena cava inferior und mit histopathologischen Beobachtungen korreliert. Kürzlich wurde auch eine Rolle bei der Beurteilung von RAP und der Reaktion auf Diuretika durch die Beurteilung der Lebersteifheit vorgeschlagen84. Die Leberelastographie korreliert auch mit dem Grad des peripheren Ödems85. Im klinischen Umfeld wird die Leberelastographie routinemäßig zur Beurteilung von Leberfibrose und -entzündung bei verschiedenen Erkrankungen wie Leberzirrhose und Hepatitis eingesetzt. Kürzlich hat die Beurteilung der Lungenultraschall-Elastographie bei Lungenödemen eine gute Korrelation mit der Verringerung des Lungenödems nach Einleitung einer Diurese gezeigt.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass PEEP ein grundlegendes Instrument für die Behandlung von ARDS-Patienten ist. Es verbessert die Sauerstoffversorgung und verringert unter experimentellen Bedingungen die Möglichkeit der Entwicklung von VILI. Allerdings führten diese Vorteile nicht zu signifikanten Verbesserungen der relevanten klinischen Ergebnisse, wie etwa einer geringeren Mortalität oder der Dauer der mechanischen Beatmung. Es gibt keine einheitliche Regel für die Festlegung des PEEP, und Ärzte verwendeten im Allgemeinen je nach persönlichen Vorlieben hohe oder niedrige PEEP-Werte, um die Vorteile (Oxygenierung, Lungenschutz und Mechanik) und die nachteiligen Auswirkungen wie Überdehnung der Alveolen und hämodynamische Effekte abzuwägen. PEEP kann die Herzleistung verringern und durch eine Einschränkung des venösen Rückflusses in den Thorax eine Stauung der Bauchvenen hervorrufen. Bei chronischer Herzinsuffizienz kann eine Stauung der Bauchvenen zu schwerem organischen Versagen wie Leberzirrhose und terminalem Nierenversagen führen und einen systemischen Entzündungszustand begünstigen, der mit den schädlichen Auswirkungen der Herzinsuffizienz zusammenwirken kann, wodurch Komplikationen zunehmen und die Prognose dieser Patienten verschlechtert wird.

Basierend auf den dargelegten Argumenten stellt sich die Frage, ob den potenziellen Vorteilen der Verwendung hoher PEEP-Werte, insbesondere auf Lungenebene, möglicherweise negative Auswirkungen auf Organe außerhalb des Thorax zuwiderlaufen. Daher gehen wir davon aus, dass die Verwendung hoher PEEP-Werte im Vergleich zu niedrigen PEEP-Werten die Stauung der Bauchvenen, viszerale Ödeme und Organdysfunktionen bei Patienten mit mittelschwerem bis schwerem ARDS deutlich erhöht. Um diese Frage zu beantworten, haben wir eine randomisierte klinische Crossover-Studie konzipiert, in der wir die Wirkung von PEEP als Generator von abdominaler Venenstauung, Ödemen und Organstörungen über einen Zeitraum von 12 Stunden bewerten werden. Diese Art von Studie ermöglicht es uns, die Wirkung jeder Intervention innerhalb desselben Subjekts als ihre eigene Kontrolle zu bewerten, was uns eine größere Effizienz beim Vergleich der Wirkungen ermöglicht. Wir gehen davon aus, dass wir in naher Zukunft Patienten besser identifizieren können, bei denen das Risiko von Bauchkomplikationen infolge von PEEP besteht.

Hypothese:

Die Verwendung hoher PEEP-Spiegel führt im Vergleich zu niedrigen PEEP-Spiegeln bei Patienten mit mittelschwerem bis schwerem ARDS zu einer signifikanten Erhöhung der abdominalen venösen Stauung, des viszeralen Ödems und der Organfunktionsstörung.

Allgemeines Ziel:

Vergleich der Wirkung der Anwendung hoher und niedriger PEEP-Werte auf die Atmungsmechanik, die Hämodynamik und die Stauung der Bauchvenen, viszerale Ödeme und Organdysfunktionen bei Patienten mit mittelschwerem bis schwerem ARDS.

Spezifisches Ziel:

1. Korrelieren Sie die Auswirkungen hoher und niedriger PEEP-Werte auf die kardiorespiratorische Physiologie mit dem Grad der abdominalen venösen Stauung. Experimentelles Design: Während der gesamten Studie werden wir eine umfassende physiologische und klinische Bewertung durchführen, die sich auf Hämodynamik, Atemmechanik und Gasaustauschparameter konzentriert. Wir werden die Mechanik der Lunge und des Atmungssystems (Atemcompliance, Lungenkollaps und -überdehnung, Rekrutierungspotenzial am Krankenbett, EIT-Beatmungsverteilung, volumetrische Kapnographie und ABGs) kontinuierlich aufzeichnen und eine vollständige hämodynamische Beurteilung (Echokardiogramm, invasiver arterieller und zentralvenöser Druck usw.) durchführen Marker der Gewebeperfusion (Laktat, zentralvenöse Sättigung und veno-arterieller CO2-Gradient), um sowohl ihren Trend als auch ihre absoluten Werte zu analysieren. Dies wird es uns ermöglichen, Einblicke in die Auswirkungen dieser verschiedenen PEEP-Strategien auf die kardiorespiratorische Physiologie des Patienten zu gewinnen und diese mit dem Grad der venösen Stauung zu integrieren.
2. Messen Sie die Auswirkung hoher und niedriger PEEP-Werte auf die Stauung der Bauchvenen und das viszerale Ödem. Experimenteller Aufbau: Um den Blutfluss im venösen und arteriellen Bauchkreislauf umfassend zu analysieren, werden wir Oberflächen-Doppler-Ultraschall verwenden. Unser Hauptaugenmerk liegt auf der venösen Zirkulation unter Verwendung des VExUS-Protokolls. Wir werden diesen Parameter regelmäßig alle 4 Stunden beurteilen und am Ende jedes 12-Stunden-Zeitraums eine gründliche Ultraschallanalyse sowohl des arteriellen als auch des venösen Systems durchführen und Anzeichen eines viszeralen Ödems beurteilen. Während dieser Untersuchungen sammeln wir Daten für die anschließende Offline-Analyse von Wellenformmustern, die es uns ermöglichen, Veränderungen der venösen Flussgeschwindigkeit, -richtung und des Flusswiderstands zu identifizieren. Darüber hinaus werden wir sequentielle Auswertungen der transienten Elastographie einsetzen, um Veränderungen im Leber- und Nierengewebe zu bestimmen, die mit Ödemen und Stauungen einhergehen.
3. Bestimmen Sie die Auswirkung einer abdominalen venösen Stauung auf Nieren-, Leber- und Darmfunktionsstörungen.

Experimentelles Design: Wir werden nacheinander die Plasmaspiegel spezifischer Marker bewerten und vergleichen, die mit der Niere (N-Gal, Cyst-C, Kreatinin, Blut-Harnstoff-Stickstoff, ADH, Renin, Aldosteron), der Leber (Bilirubin, AST, ALT, alkalische Phosphatasen usw.) assoziiert sind Gamma-Glutamyl-Transpeptidase) und Darmfunktionsstörungen (Plasma-Zonulin-, Calprotectin- und Endotoxinspiegel). Darüber hinaus werden wir einige der Marker für Nierenfunktionsstörungen nacheinander im Urin und im Harnsediment überwachen, um frühe Veränderungen der Tubulusfunktion zu erkennen. Darüber hinaus werden wir die Reaktion der Renin-Angiotensin-Aldosteron-Achse auf die hämodynamischen Veränderungen untersuchen.

Wissenschaftliche oder technologische Neuheit des Vorschlags Traditionell konzentrierte sich die Wirkung von PEEP auf das Herz-Kreislauf-System auf die Herzfunktion (sowohl rechts als auch links) und es gilt als gut verträglich, wenn die Makrohämodynamik (z. B. systemischer Blutfluss und Blutdruck) aufrechterhalten wird innerhalb klinisch akzeptabler Bereiche. Dieser Ansatz kann jedoch als unvollständig betrachtet werden, da die Verwendung hoher PEEP-Werte Auswirkungen auf das gesamte System hat, das sich an ungewöhnliche Druckbereiche anpassen muss, was zu einer Flussumverteilung und einer subdiaphragmatischen venösen Stauung führt. In dieser Studie schlagen wir vor, diese Wissenslücke zu schließen, indem wir uns auf die Auswirkungen von PEEP auf die venöse Zirkulation, Perfusion und Funktion der Bauchorgane konzentrieren. Unser Ziel ist es, physiologische Elemente aufzudecken, die helfen zu verstehen, warum die Verwendung hoher PEEP-Werte trotz kontinuierlicher Verbesserung der Sauerstoffversorgung und Atemmechanik keine verbesserten klinisch relevanten Ergebnisse wie Mortalität oder Verweildauer gezeigt hat. Mit Blick auf die Zukunft und abhängig von unseren Ergebnissen können wir darüber nachdenken, den PEEP nicht nur auf der Grundlage respiratorischer Ergebnisse oder kardiopulmonaler Interaktionen, sondern auch aus thorakoabdominaler Sicht zu regulieren. Aus technologischer Sicht ist dieser Vorschlag innovativ, da er die klinische und Ultraschallüberwachung der Bauchzirkulation und des viszeralen Ödems einführt. Für diese Zwecke werden wir das VExUS-System verwenden, das zuvor bei der Beurteilung von Patienten nach Herzoperationen validiert wurde, jedoch nie bei der Überwachung von ARDS-Patienten. Wenn wir zeigen, dass VExUS bei dieser Bewertung nützlich ist, könnten wir eine neue nicht-invasive Methode zur hämodynamischen Überwachung für ARDS-Patienten vorschlagen.