Messung der Körpertemperatur während kardiochirurgischer Eingriffe in tiefer Hypothermie

Abstract

Einleitung: Die Kühlung des menschlichen Körpers als protektive Maßnahme für Gehirn und andere Organe hat sich in der Medizin, insbesondere der Kardiochirurgie, in den letzten Jahrzehnten zunehmend etabliert. Die hierzu nötigen Verfahren und Operationstechniken wurden immer ausgereifter und sicherer. Einen wichtigen Punkt stellt hierbei die intraoperative Messung der Körpertemperatur dar. Insbesondere dann, wenn durch die Eröffnung des Brustkorbs und eine externe Regulierung der Bluttemperatur die physiologische Wärmeverteilung gestört ist. In dieser Situation kann weder über die aktuelle Temperatur des Gehirns, noch über einen idealen extrakraniellen Messort eine eindeutige Aussage getroffen werden. In der vorliegenden Dissertation wurden die Temperaturverläufe vier verschiedener Messorte während kardiochirurgischer Eingriffe in Hypo- und Normothermie verglichen. Ziel war der Vergleich verschiedener Sensorlokalisationen bei sich ändernden und stationären Temperaturverhältnissen. Erstmals in der Kardiochirurgie zum Einsatz kam ein neuartiger kranialer Sensor (DoppelSensor), welcher die Kerntemperatur durch Bestimmung des Wärmeflusses erfasst. Es sollte somit zudem geklärt werden, inwieweit es durch diese neue nicht invasive Technologie möglich wäre, die Kerntemperatur des Patienten im Vergleich zu den anderen Sensoren bzw. Lokalisationen zu ermitteln. Methoden: Zwischen Mai und August 2009 konnten 24 Patienten eingeschlossen werden, welche sich im Deutschen Herzzentrum Berlin Operationen des Herzens und/oder der großen Gefäße unterzogen. Neun dieser Patienten wurden in tiefer Hypothermie operiert, drei in milder Hypothermie und zwölf unter normothermen Konditionen. Die intraoperative Temperatur wurde durch vier Messsysteme ermittelt: einen Sensor in der Harnblase, dem DoppelSensor in kranialer Position, der Messung der arterialisierten Bluttemperatur innerhalb der Herz-Lungen-Maschine (HLM) und (nur bei den in tiefer Hypothermie operierten Patienten) über eine Ösophagealsonde. Die Messwerte der Sensorik wurden kontinuierlich synchron aufgezeichnet. Die Auswertung und statistische Bearbeitung erfolgte durch PASW statistics 18.0, sowie durch SPSS Version 19. Es wurden Bland-Altman-Diagramme und Streudiagramme erstellt und es erfolgte die Korrelationsanalyse nach Pearson, sowie mittels des Konkordanzkorrelationskoeffizienten nach Lin. Ergebnisse: Der intraoperative Temperaturabfall während der Phase der tiefen Hypothermie und der folgenden Wiederanstieg konnten von allen Messverfahren wiedergegeben werden. Die Messwerte des DoppelSensors korrelierten am deutlichsten mit der Vesikaltemperatur (r=0,95, p<0,05) sowie mit der Ösophagealtemperatur (r=0,93). Da sich die intraoperativen Phasen stark voneinander unterschieden, wurden diese einzeln analysiert. In der Kühlungsphase zeigten Ösophagealsensor und Vesikalsensor die engste Korrelation (r=0,94). Betrachtet man die arterielle Temperatur der HLM als Ausgangstemperatur, so korrelierte die Vesikaltemperatur am engsten mit dieser (r=0,80), gefolgt von DoppelSensor (r=0,79) und Ösophagealmessung (r=0,76). Bei der Wiedererwärmung korrelierten die Werte der Ösophagealsonde mit r=0,94 am meisten mit der arteriellen Temperatur, gefolgt von DoppelSensor (r=0,89) und Vesikalsensor (r=0,85). Intra- sowie interindividuell zeigte sich ein sehr heterogenes Bild mit deutlicher Pfadabhängigkeit (Hystereseschleifen). Diskussion: Das Verhältnis der Messungen der einzelnen Sensoren zeigt eine deutliche Pfadabhängigkeit. Die Richtung, in der sich die Temperatur verändert (Kühlung/Wärmung), hat demnach einen deutlichen Einfluss auf das Verhältnis der Temperaturen in verschiedenen Messpositionen. Wie bereits anhand der Studienlage zu erwarten war, kann keine einzelne Messmethode als Standard definiert werden. Es sollten bei jeder Temperaturmessung unter Extrembedingungen sowohl die Umgebungsfaktoren (offene Körperhöhlen, Kühlverfahren etc.) als auch die individuellen Eigenschaften der Thermometer bzw. Messorte sowie die Richtung des Temperaturverlaufs(Kühlung/Wärmung) in die Berechnung der Körpertemperatur mit einbezogen werden. Eine rein lineare Korrelationsanalyse wird dementsprechend, speziell bei stark dynamischen Temperaturverläufen, in Frage gestellt. Der DoppelSensor mit Wärmeflusstechnologie zeigte in dieser Studie auch in tiefer Hypothermie eine vergleichbare Dynamik wie gängige Vesikal- und Ösophagealsensoren. Eine Validierung für den hypothermen Patienten in Notfall- und Intensivmedizin wäre somit aufgrund der deutlich vereinfachten Handhabung interessant.

Introduction: The cooling of the human body as a protective measure for the brain and other organs has become increasingly established in medicine, especially in the field of cardiac surgery. While corresponding procedures and surgical techniques have become methodologically sound, there is one factor that is still uncertain and speculative: the acquisition of the actual temperature of the human body. In particular, when the physiological heat distribution is disturbed by open body cavities and external temperature regulation. In this situation there is still no clear concept about the temperature behavior of the brain, the ideal measurement point or process of measurement. In the present study we compared temperature gradients and temperature behavior of four different measurement sites during cardiac surgery, especially during surgery under deep hypothermia with the aim of comparing different sensor locations. Among the sensors used was the so-called Double Sensor which has not yet been used in a comparable setting in cardiosurgery. The question, accordingly, is to determine to which extent the new sensor based on the heat flux principle will be able to detect body temperature in extreme temperature conditions, especially when compared to established sensors or sensor positions. Methods: Between May and August 2009, 24 patients undergoing surgery of the heart and / or great vessels in the German Heart Institute Berlin (Deutsches Herzzentrum Berlin) were included in the study. Nine of the operations took place with the patient in deep hypothermia, three in mild hypothermia and 12 unter normothermic conditions. Intraoperative thermomonitoring was provided by three (in deep hypothermia four) different sensoring systems: a vesical probe in the urinary bladder, the Double Sensor at the forehead, the measurement of the arterialized blood temperature within the heart-lung machine (HLM) and, in deep hypothermia patients, an esophageal probe. Readings were recorded in continuous intervals throughout the operation period. Data analysis and statistical processing was carried out by SPSS 18.0 statistics, and by SPSS version 19. Bland-Altman- Diagrams and scatter plots were developed and Lin's concordance correlation coefficient was calculated along with a correlation analysis (r). Results: The intra-operative temperature drop during the phase of deep hypothermia and subsequent re-warming could be reproduced by all methods of measurement. Generally, the measured values of the Double Sensor correlated most strongly with the vesical temperature (r = 0.95) and with the esophageal temperature (r = 0.93). Because the intraoperative phases differed greatly from each other, they were analyzed separately. During the cooling phase the esophageal sensor and the vesical sensor showed the closest correlation (r = 0.94). Considerig the arterial temperature of the HLM as the output temperature, the vesical temperatur correlated most closely with it (r = 0.80), followed by the Double Sensor (r = 0.79) and the esophageal measurement (r = 0.76). During rewarming the values of the esophageal probe correlated best with the arterial temperature (r = 0.94), followed by the Double Sensor (r = 0.89) and vesical temperature (r = 0.85). Intra- and interindividually a very heterogeneous picture with clear path dependencies (hysteretic loops) could be demonstrated. Discussion: The measured behavior of the individual sensors shows a significant path dependence in terms of hysteretic loops. Therefore, the direction of the temperature curve (cooling vs. warming) has an obvious influence on the measured behavior of the sensors. As already expected from the review of current studies, we were not able to identify one method as being "the most valid". Accordingly, any temperature measurement under extreme conditions should consider both the environmental factors (open body cavities, cooling method, etc.) as well as the individual characteristics of the thermometer, sites of temperature measurement and direction of temperature change (cooling/warming). A purely linear correlation analysis must be questioned. As for the Double Sensor, we could show that it records similar dynamics as vesical and esophageal sensors in hypothermic conditions. Further studies will be important for further increasing the understanding of the Double Sensor.