Evaluation der Auswirkungen intraoperativer Beatmungsmodi auf perioperative Atelektasen

Postoperative pulmonale Komplikationen (wie Atelektase, Pneumonie, Lungenembolie, Pleuraerguss, Lungenödem und Pneumothorax) sind klinisch signifikant, weil der Krankenhausaufenthalt verlängert und Morbidität sowie Mortalität erhöht werden. Atelektase ist eine der häufigsten respiratorischen Komplikationen in der perioperativen Phase und tritt bei 80-100 % der Patienten auf, die eine Allgemeinanästhesie erhalten. Anästhesie kann zu alveolärer Inhomogenität führen, und die Anwendung von druckunterstützter Beatmung kann Lungenschäden durch Mechanismen wie Atelektotrauma, Barotrauma und Biotrauma verursachen. Daher könnte die Identifizierung der Beziehung zwischen routinemäßigen perioperativen Praktiken und der Entwicklung von Atelektase helfen, die Entwicklung präventiver Strategien zu leiten. Ventilator-induzierte Lungenschädigung (VILI) entsteht aus der Wechselwirkung zwischen der vom Beatmungsgerät an das Lungengewebe abgegebenen Energie und der Reaktion des Gewebes auf diese Energie. Ventilator-assoziierte Lungenschädigung, die bei Patienten unter mechanischer Beatmung auftritt, erhöht Morbidität und Mortalität signifikant. In den letzten Jahren haben sich zahlreiche Studien darauf konzentriert, Standardbeatmungsstrategien zu verbessern – wie die Reduzierung des Tidalvolumens und die Anpassung des positiven endexspiratorischen Drucks (PEEP) – um das Risiko von VILI zu verringern. Dennoch bleiben die VILI-Raten hoch und tragen weiterhin zu postoperativen pulmonalen Komplikationen sowie Komplikationen bei Intensivpatienten bei. Eine der Hauptherausforderungen der mechanischen Beatmung ist die Unfähigkeit, patientenspezifische Lungenmechanik anhand routinemäßig überwachter Parameter genau zu beurteilen. Die Lungencharakteristika, die zu VILI prädisponieren, hängen insbesondere vom Grad des Lungenödems ab. Ödem fördert Atelektase, erhöht Inhomogenität, steigert mechanischen Stress und führt zu zyklischem Öffnen und Schließen von Alveolen. Ventilator-induzierte Lungenschädigung resultiert aus der Wechselwirkung zwischen mechanischer Leistung und dem beatmeten Lungenparenchym. Tidalvolumen, ΔPaw (Differenz des Plateau-Atemwegsdrucks), Spitzen-Atemwegsdruck, Atemfrequenz (RR), Flussrate und positiver endexspiratorischer Druck (PEEP) sind Komponenten dieser Wechselwirkung, die jeweils auf unterschiedliche Weise zur mechanischen Leistung beitragen. Faktoren, die die Entwicklung von Atelektase beeinflussen, umfassen Art, Ort und Dauer der Operation sowie die Patientenpositionierung. Hysterektomie-Verfahren gelten als Hochrisikogruppe für postoperative Atelektase, da sie Bauchchirurgie, verlängerte Operationszeiten und die Verwendung der Trendelenburg-Position beinhalten. Anästhesie-bedingte Atelektase ist oft zu klein, um auf konventionellen Thoraxröntgenaufnahmen erkannt zu werden. Vergleichsstudien mit Computertomographie (CT) oder Magnetresonanztomographie (MRT) haben gezeigt, dass Lungenultraschall zuverlässig Anästhesie-bedingte Atelektase mit etwa 90 % Sensitivität, Spezifität und diagnostischer Genauigkeit detektieren kann. Lungenultraschall wird daher für die Diagnose von Anästhesie-bedingter Atelektase und zur Überwachung respiratorischer Komplikationen empfohlen. Flusskontrollierte Beatmung (FCV) ist ein Beatmungsmodus, bei dem sowohl während der Inspiration als auch der Exspiration ein konstanter niedriger Fluss angewendet wird. Bei dieser Technik steigt der Atemwegsdruck während der Inspiration linear an und nimmt während der Exspiration linear ab. Der angewendete Fluss wird angepasst, um Normokapnie (normale arterielle Kohlendioxidwerte) aufrechtzuerhalten, und das Inspirations-zu-Exspirations-Verhältnis (I:E) wird auf 1:1 eingestellt. Diese Technik stellt einen innovativen Ansatz in der mechanischen Beatmung dar. Mit konstantem Fluss und direkter Messung des Trachealdrucks können individualisierte Lungenmechaniken beurteilt werden, was mit konventionellen Beatmungsmodi, bei denen der Fluss variabel ist und der Trachealdruck nicht direkt überwacht werden kann, nicht möglich ist. Flusskontrollierte Beatmung ermöglicht die genaue Berechnung der dynamischen Compliance, was eine präzise Anpassung des positiven endexspiratorischen Drucks und des inspiratorischen Spitzendrucks (Ppeak) erlaubt. Somit kann die Beatmung innerhalb der unteren und oberen Inflexionspunkte der Druck-Volumen-Kurve, angepasst an individuelle Lungenmechaniken, durchgeführt werden. Bei druckkontrollierter Beatmung (PCV) wird der Spitzen-Atemwegsdruck kontrolliert, und die vorgegebene Atemfrequenz sowie die Inspirationszeit werden eingestellt. Sobald der voreingestellte Druck erreicht ist, stoppt der Gasfluss; jedoch beginnt die Exspiration nicht, bevor die voreingestellte Inspirationszeit abgelaufen ist. Bei volumenkontrollierter Beatmung (VCV) wird ein festes Tidalvolumen mit einer benutzerdefinierten Flussrate und Inspirationszeit abgegeben. Der Atemwegsdruck kann variieren, und übermäßiger Druck kann zu Barotrauma führen. In dieser Studie zielten die Untersucher darauf ab, die Auswirkungen der im Operationssaal verwendeten Beatmungsmodi – flusskontrollierte Beatmung, volumenkontrollierte Beatmung und druckkontrollierte Beatmung – auf die Entwicklung von postoperativer Atelektase mittels Lungenultraschall zu evaluieren. Nach Genehmigung mit der Nummer 2024/241 durch das Wissenschaftliche Forschungsethikkomitee des Sancaktepe Şehit Prof. Dr. İlhan Varank Ausbildungs- und Forschungs Krankenhauses wurden Patienten, die für eine elektive Hysterektomie geplant waren und die Einschlusskriterien erfüllten, gescreent. Patienten, die nach Erhalt detaillierter Informationen über die Studie eine schriftliche Einwilligung gaben, wurden eingeschlossen. Alter, American Society of Anesthesiologists Physical Status Classification (ASA-Score), Body-Mass-Index (BMI) und Operationsdauer wurden aufgezeichnet. Aufgrund des beobachtenden Charakters der Studie wurde die Lungenultraschallbewertung – die als routinemäßiger Bestandteil der Präanästhesiebeurteilung in der Klinik angesehen wird – durchgeführt, und Lungenultraschallscores wurden aufgezeichnet. Nachdem jeder Teilnehmer auf dem Operationstisch positioniert wurde, wurde Standardanästhesieüberwachung angewendet, einschließlich Herzfrequenz (HR), Elektrokardiographie (EKG), nichtinvasive arterielle Blutdrucküberwachung, mittlerer arterieller Druck (MAP), periphere Sauerstoffsättigung (SpO₂) und prozessierte Elektroenzephalographie gemessen durch den bispektralen Index (BIS). Diese Parameter wurden aufgezeichnet. Eine angemessene chirurgische Anästhesietiefe wurde mittels Propofol-Remifentanil-Infusion unter Anleitung der prozessierten Elektroenzephalographie-Überwachung erreicht. Nach Induktion und Anpassung des mechanischen Beatmungsgeräts durch den verantwortlichen Anästhesisten zeichnete der Beobachter Vitalzeichen (SpO₂, HR, arterieller Druck, prozessierte Elektroenzephalographie), Beatmungsmodus, Spitzen-Atemwegsdruck (Ppeak), positiver endexspiratorischer Druck, Plateaudruck, Tidalvolumen, Atemfrequenz (f), endtidales Kohlendioxid (EtCO₂), inspiratorische Sauerstofffraktion (FiO₂), Flussrate und Inspirations-zu-Exspirations-Verhältnis auf. Messungen wurden zu folgenden Zeitpunkten aufgezeichnet: präoperativ, nach Induktion, vor und nach Pneumoperitoneum, vor und nach Positionierung und danach in 30-minütigen Intervallen. Arterielle Blutgasanalyse wurde präoperativ und in der Aufwachstation (PACU) durchgeführt. Unter Verwendung von Vitalzeichen, Blutgasanalyse und mechanischen Beatmungsparametern wurden Herzfrequenz, mittlerer arterieller Druck, periphere Sauerstoffsättigung (SpO₂), mechanische Leistung, Lungencompliance, endtidales Kohlendioxid (EtCO₂), Partialdruck von Kohlendioxid (pCO₂), Partialdruck von Sauerstoff (pO₂), das Verhältnis von arteriellem Sauerstoffpartialdruck zu inspiratorischer Sauerstofffraktion (PaO₂/FiO₂-Verhältnis), bispektraler Index (BIS) und intraabdomineller Druck ausgewertet. Für postoperative Analgesie wurden Techniken und Medikamente, die vom verantwortlichen Anästhesisten ausgewählt wurden, einschließlich intravenöser Medikamente und neuraxialer Techniken, aufgezeichnet. Gemäß der routinemäßigen klinischen Praxis wurden Patienten von der Aufwachstation auf die Station verlegt, wenn der Visuelle Analogskala (VAS)-Score ≤3 und der Modifizierte Aldrete-Score ≥9 war. Lungenultraschallbewertungen wurden zum Zeitpunkt der Verlegung sowie postoperativ nach 2 und 24 Stunden durchgeführt. Änderungen der Lungenultraschallscores im Vergleich zu präoperativen Werten wurden beurteilt. Schmerzscores wurden unter Verwendung der Visuellen Analogskala postoperativ nach 2, 6, 12 und 24 Stunden aufgezeichnet. Die statistische Power der Studie wurde als 1-β (β = Typ-II-Fehlerwahrscheinlichkeit) ausgedrückt, und eine Power von 80 % wurde als angemessen betrachtet. Um eine Power von 80 % bei einem Signifikanzniveau von α = 0,05 zu erreichen, waren mindestens 22 Patienten pro Gruppe (insgesamt 66 Patienten) erforderlich. Unter Berücksichtigung der Möglichkeit von Datenverlust wurde die Studie geplant, 78 Patienten einzuschließen.