Intraoperative hämodynamische Optimierung innerhalb eines Ziel-gerichteten Algorithmus

Abstract

Die hämodynamische Optimierung durch die Ziel-gerichtete Applikation von intravenösen Infusionslösungen stellt einen Eckpfeiler der Aufrechterhaltung der intraoperativen Homöostase zur Reduktion der postoperativen Komplikationen dar. Es war das Ziel dieser Arbeit aus der Vielzahl an Studien in der Literatur einen Outcome-basierten, klinisch anwendbaren, international konsentierten hämodynamischen Algorithmus zu entwickeln. Aufgrund einer systematischen Literatursuche wurden folgende hämodynamische Ziele definiert: 1) Optimierung des Schlagvolumens nach dem Frank-Starling-Prinzip durch intravenöse Flüssigkeitsgaben, 2) Aufrechterhaltung des mittleren arteriellen Blutdrucks durch Vasopressoren und 3) Vermeidung eines kardialen Low-Output- Status unter 2,5 ml/min/m² durch positiv inotrope Medikamente. Der entwickelte Algorithmus stellte die standardisierte Basis dar, innerhalb dessen es nun möglich war, die innerhalb des Algorithmus zu verwendeten Infusionslösungen und die hämodynamischen Monitoring-Systeme miteinander in klinischen Situationen zu vergleichen. Der Vergleich einer unbalancierten, kristalloiden mit einer balancierten kristalloiden-kolloidalen Infusionslösung bei einem operativen Eingriff mit einem mittleren Risiko innerhalb des Ziel-gerichteten Hämodynamik-Algorithmus zeigte, dass unbalancierte im Gegensatz zu den balancierten Infusionslösungen zu einem Abfall des standardisierten Basenüberschusses und zu einem Anstieg der Chlorid-Plasma-Spiegel führte. Da sich weder in Bezug auf die applizierten Flüssigkeitsmengen noch in Bezug auf die hämodynamische Stabilität Unterschiede zwischen den Gruppen fanden, ist die Veränderung nicht auf etwaige Unterschiede in der Gewebeperfusionen, sondern als direkter Effekt der unbalancierten Infusionslösungen auf den Säure-Basen-Haushalt anzusehen. Der Vergleich einer balancierten, kristalloiden und einer balancierten, kolloidalen Infusionslösung bei Hochrisiko-Chirurgie innerhalb des Ziel-gerichteten Hämodynamik-Algorithmus zeigte, dass die kolloidale Infusionslösung mit einer besseren hämodynamischen Stabilität und einer geringen Menge an transfundierten Frisch-Plasma- Präparaten einherging. Da sich die Unterschiede in Bezug auf den primären Endpunkt der Menge an infundierten Studienlösung erst im Verlauf der Hochrisiko-Operation zeigten, stellen die Studien im Vergleich dar, dass die Unterschiede zwischen der kristalloiden und der kolloidalen Infusionslösung als kontextsensitiv anzusehen sind. Die zur Optimierung des Schlagvolumens zu verwendeten hämodynamischen Monitoring-Systeme wurden innerhalb des Ziel- gerichteten Hämodynamik-Algorithmus daraufhin verglichen, wie klinisch valide sie hämodynamische Veränderungen als Grundlage der Therapieoptimierung innerhalb eines Algorithmus wiederspiegeln. Dabei zeigte sich, dass die Monitore nicht austauschbar sind und die für den ösophagealen Doppler validierten Algorithmen für die Verwendung anderer Monitoring-System modifiziert werden sollten. Eine Adaptation des Ziel-gerichteten Hämodynamik- Algorithmus an die unterschiedlichen Bedürfnisse der operativen Eingriffe untersuchten wir in einer Studie bei leberchirurgischen Interventionen. Eine Optimierung des Schlagvolumens nach dem Frank-Starling-Prinzip würde bei Leberchirurgie durch den venösen Rückstrom aus dem rechten Vorhof zu massiven Blutungen führen. Durch die Adaptation des Algorithmus erzielten wir, dass Flüssigkeitsgaben restriktiv appliziert wurden und bei einem aufrechterhaltenen kardiozirkulatorischen Fluss massive Blutungen an der Resektionsfläche der Leber nicht auftraten. Trotz positiver Effekte der Ziel- gerichteten hämodynamischen Therapien erleiden die Patienten nach wie vor entsprechend dem operativen Risiko hohe postoperative Komplikationsraten. Aufgrund der Untersuchung der mikrovaskulären Reagibilität fanden sich pathologische Veränderung auf Gewebeebene, die zum postoperativen Organversagen und der Krankenhausverweildauer assoziiert waren. Zukünftige Studien sollten darauf ausgerichtet sein, die Veränderungen der mikrovaskulären Reagibilität sowie den bisher nicht untersuchten venösen Schenkel des Kreislaufs näher zu untersuchen, um Therapieoptionen in diesen Anteil des Kreislaufs für eine weitere Senkung der postoperativen Komplikationen zu ermöglichen.

Hemodynamic optimization by goal-directed application of intravenous infusions represents a cornerstone of maintaining intraoperative homeostasis to reduce postoperative complications. The aim of this work was to develop an outcome- based, clinically applicable and internationally consented hemodynamic algorithm. Based on a systematic literature search the following hemodynamic goals were defined: 1) optimization of stroke volume according to the Frank- Starling principle by intravenous infusion, 2) maintenance of mean arterial pressure by vasopressors and 3) avoidance of cardiac low-output states below 2.5 ml/min/m² by positive inotropes. The developed algorithm represents the basis for comparing different types of infusion solutions and hemodynamic monitoring systems within a standardized treatment algorithm in clinical situations. The comparison of an unbalanced crystalloid with a balanced crystalloid-colloid infusion solution in medium risk surgery within a goal- directed hemodynamic algorithm revealed that unbalanced in contrast to balanced infusion solutions were associated with a decrease of standard base excess and an increase of plasmatic chloride levels. Since there were no differences in the administered amount of infusion solutions or in the hemodynamic stability between the study groups, the change of base excess and plasmatic chloride levels were not considered to be based on differences in tissue perfusion, but as a direct effect of unbalanced infusion solutions on the acid-base metabolism. The comparison of a balanced crystalloid and a balanced colloid infusion solution in high-risk surgery within a goal-directed hemodynamic algorithm revealed that the colloid infusion solution was associated with an improved hemodynamic stability and with less transfusion of fresh frozen plasma units. The difference of the amount of infusion solution as the primary outcome measure could only be shown in the later course during high-risk surgery, suggesting that the differences of crystalloid and colloid infusion solutions could be estimated context-sensitive. The hemodynamic monitoring systems to optimize stroke volume were compared within the goal- directed hemodynamic algorithm regarding their ability to track hemodynamic changes as the basis for an optimal therapy. The comparison showed that the oesophageal doppler and a pulse-contour method were not interchangeable in tracking hemodynamic changes and that the hemodynamic algorithms validated for the oesophageal doppler should be adapted for the use with other monitoring systems. A goal-directed hemodynamic algorithm adapted for the special needs of different types of surgery was examined in a study of patients undergoing liver resections. A preload optimization of stroke volume according to the Frank-Starling principle in liver surgery would lead to massive bleeding due to the venous back current out of the right ventricle. By adaption of the algorithm we were able to ensure maintainance of cardiocirculatory flow without increasing the incidence of massive bleeding in the liver resection area with less infusion. Despite positive effects of the goal-directed hemodynamic therapy patients still suffer high postoperative complication rates according to the surgical risk. Investigations of the microvascular reactivity showed pathological changes at the tissue level which were associated to postoperative organ dysfunction and hospital length of stay. Future studies should aim to further examine the changes of microvascular reactivity as well as the venous part of the circulation to develop new treatment options by optimizing these circulation parameters leading to a further reduction of postoperative complications.