Auswirkung der Sauerstoffverabreichung in der nicht-abhängigen Lunge auf postoperative Komplikationen nach Lungenoperation

Chirurgische Eingriffe, insbesondere Lungenresektionen, lösen eine signifikante Entzündungsreaktion auf lokaler und systemischer Ebene aus, die durch Hyperämie und erhöhte Gefäßpermeabilität gekennzeichnet ist. Thoraxchirurgie, die eine Ein-Lungen-Ventilation (ELV) erfordert, führt zu Komplikationen wie intraoperativer Hypoxämie und einer überschießenden pulmonalen Entzündungsreaktion, die die Patientenstabilität gefährden. Hypoxämie – üblicherweise definiert als SpO2 < 85-90 % oder PaO2 < 60 mmHg – ist häufig und erhöht das Risiko für Komplikationen wie Arrhythmien, kognitive Dysfunktion, pulmonale Hypertonie und Nierenversagen, insbesondere bei Patienten mit Komorbiditäten. Die Schwierigkeit, einen präzisen Schwellenwert für Komplikationen zu definieren, spiegelt wider, dass die sauerstoffmangelbedingte Gewebehypoxie vom Gleichgewicht zwischen Sauerstoffangebot und -verbrauch abhängt, das durch individuelle Variablen wie kardiovaskuläre Funktion und vorbestehende Erkrankungen beeinflusst wird.

Um Hypoxämie während ELV zu mildern, wurden mehrere Strategien implementiert. Die häufigsten sind die Erhöhung der FiO2 und die Anwendung von kontinuierlichem positivem Atemwegsdruck (CPAP), was die arterielle Oxygenierung signifikant verbessert. Höhere Drücke können jedoch aufgrund anatomischer Verzerrung die chirurgische Manipulation behindern. Derzeit wird Niederdruck-CPAP (etwa 2 cmH2O) empfohlen, da es Sauerstoffvorteile bietet, ohne die Chirurgie zu stören, obwohl die klinische Evidenz begrenzt bleibt. Apnoische Oxygenierung wurde ebenfalls vorgeschlagen: Sauerstoff wird ohne positiven Druck verabreicht, wobei der Umstand genutzt wird, dass Sauerstoff während der Apnoe entlang Druckgradienten in die Alveolen diffundieren kann, wodurch die arterielle Oxygenierung auch bei kollabierten Lungenbereichen aufrechterhalten wird. Diese Technik kann die sichere Apnoezeit verlängern, das Hyperoxierisiko verringern und die Oxygenierung aufrechterhalten, während die Beeinträchtigung der chirurgischen Exposition minimiert wird.

Umgekehrt löst ELV eine starke Entzündungsreaktion aus, die durch Gewebeverletzung, Atelektrauma, Volutrauma und Barotrauma in der abhängigen Lunge sowie oxidative Stressschäden in der nicht beatmeten Lunge verursacht wird. Längere Exposition gegenüber hoher FiO2 trägt durch oxidative Mechanismen, ähnlich denen beim akuten Atemnotsyndrom des Erwachsenen, zur Lungenschädigung bei. Die Reexpansion der kollabierten Lunge nach ELV setzt auch freie Radikale frei und verschlimmert die Ischämie-Reperfusions-Verletzung, insbesondere bei Lungenkrebspatienten, die möglicherweise eine reduzierte antioxidative Kapazität haben. Die Aktivierung des NLRP3-Inflammasoms, stimuliert durch reaktive Sauerstoffspezies, fördert die Produktion proinflammatorischer Zytokine, trägt zu Gewebeschäden, erhöhter Kapillarpermeabilität und Lungenödem bei und erhöht dadurch das Risiko eines postoperativen Atemversagens.

Obwohl Fortschritte erzielt wurden, ist die Evidenz zur Auswirkung apnoischer Oxygenierung auf die Verringerung von Entzündung, oxidativem Stress und postoperativen Komplikationen in der Lungenchirurgie begrenzt. Studien in anderen Chirurgiebereichen deuten jedoch darauf hin, dass diese Technik Entzündungsmarker verringern und die Oxygenierung verbessern könnte, ohne die chirurgische Exposition zu beeinträchtigen. Daher zielt diese Studie darauf ab, die Wirksamkeit apnoischer Oxygenierung und CPAP, angewendet an der nicht-abhängigen Lunge während Lungenresektionschirurgie, zu evaluieren und zu vergleichen, mit Fokus auf die Reduktion der Entzündungsreaktion, Ischämie-Reperfusions-Verletzung und postoperativen Komplikationen, und somit Evidenz zur Verbesserung perioperativer Strategien für diese Patienten bereitzustellen.

Hypothese: Die Aufrechterhaltung eines kontinuierlichen Sauerstoffflusses zur nicht-abhängigen Lunge, mit minimalem Druck (CPAP) oder gar keinem Druck (apnoische Oxygenierung), während ELV wird die alveoläre Hypoxie in dieser Lunge reduzieren, wodurch die ischämie-reperfusionsbedingte Lungenschädigung abgeschwächt und der postoperative Verlauf verbessert wird. Zusätzlich wird es die Inzidenz intraoperativer Hypoxämie verringern und die Verwendung niedrigerer Sauerstoffkonzentrationen für die abhängige Lunge ermöglichen, was die Prognose weiter verbessern könnte.