Experimentelle Untersuchung zur Druckresistenz humaner Tracheen

Abstract

Einleitung Die Trachearuptur (TR) infolge einer endotrachealen Intubation ist eine vergleichsweise seltene Verletzung und tritt mit einer Inzidenz von 0,05%-0,37% aller Intubationen auf. Der genaue Verletzungsmechanismus bleibt meist ungeklärt. Als ursächlich werden in der Literatur u.a. Mehrfachintubation, forcierte Intubation, die Unerfahrenheit des Intubierenden, unsachgemäße Intubation mit einem Führungsstab, Bewegen des Tubus oder Kopfes eines mit einem geblockten Tubus intubierten Patienten, Verwendung zu großer Intubationstuben, Prädisposition des weiblichen Geschlechts, geringer Körpergröße und fortgeschrittenen Alters sowie an vorderster Stelle die Überblockung des Tubuscuffs diskutiert. Hoffmann et al. wiesen 2006 in ihrer Studie nach, dass selbst erfahrene Notfallmediziner durch manuelle Cuffblockung Cuffdrücke insufflieren, welche den empfohlenen oberen Grenzbereich um ein Vielfaches überschreiten. Ziel dieser Dissertation war es, anhand eines experimentellen Versuchsaufbaus zu ermitteln, ob eine Überblockung des Tubuscuffs eine TR hervorruft. Des Weiteren sollten Fragen nach dem benötigten Berstungsdruck, der Art und Lokalisation der Ruptur sowie der jeweilige Einfluss der Tubusgröße, der Körpergröße, des Geschlechts und des Alters geklärt werden. Methode Als Untersuchungsobjekte dienten 28 humane laryngo-tracheale Präparate (hltP) bis spätestens 24 Stunden nach Obduktion im Unfallkrankenhaus Berlin. Bei 14 hltP wurden mittels eines Nomogramms ein zur Körpergröße adäquater Tubus gewählt, bei 13 hltP wurde der nächstgrößere Tubus verwendet. In einem artifiziellen Versuchsaufbau wurde der Cuffdruck des Endotrachealtubus in 100-mbar-Schritten erhöht und die Trachea jeweils in sagittalem und koronarem Durchmesser vermessen, bis eine Perforation der Trachea eintrat. Dabei wurden die Lokalisation der Ruptur sowie der Berstungscuffdruck dokumentiert. Diese Werte wurden mit der Tubusgröße sowie Körpergröße, Geschlecht und Alter des Patienten korreliert. Ergebnisse Bei allen untersuchten hltP kam es zu einem longitudinalen Einriss in der Mitte der Tracheahinterwand. Die relative Zunahme des sagittalen und des koronaren Durchmessers entwickelten sich in gleichem Ausmaß. Die absoluten Durchmesser waren annähernd identisch, so dass die Trachea bis zur Berstung konzentrisch gedehnt wurde. Die Ausdehnung der Längsperforation korrespondierte mit der Länge des Cuffs. Der benötigte Berstungsdruck lag zwischen 700 und 1300 mbar. Zu groß gewählte Tuben führten mit einer Signifikanz von p=0,001 zu geringeren Berstungsdrücken, verstärkend wirkte sich dies bei Patienten von kleinerer Körpergröße aus. Alter und Geschlecht hatten keinen signifikanten Einfluss auf das Auftreten einer Perforation. Schlussfolgerung Die Tubusgröße hat einen signifikanten Einfluss auf das Auftreten von Perforationen humaner Tracheen bei Intubation. Daher sollte eine Intubation lediglich mit einem zur Körpergröße passendem Tubus erfolgen. Zur Auswahl der Tubusgröße kann das Nomogramm nach Coordes et al. als Hilfsmittel herangezogen werden. Die Cuffblockung sollte standardisiert unter kontrollierter manometrischer Cuffdruckmessung durchgeführt werden. Daneben sind Untersuchungen zum Einfluss der Cuffgeometrie auf eine intubationsbedingte TR notwendig, um das Risiko des Auftretens zukünftig zu minimieren.

Introduction The tracheal rupture caused by endotracheal intubation is a comparably rare injury and goes along with an incidence of 0.05-0.37% of all intubations carried out. The exact mechanism underlying the lesion mostly remains obscure. Factors discussed in medical literature leading to injury are e.g. multiple attempts of intubation, forced intubation, an unexperienced health professional, inappropriate use of the stylet, movement of the tube or head and neck while the patient is intubated, inappropriate size of the tube and predisposition of female sex, small height or patients advanced in years, but most of all the overinflation of the cuff. Hoffmann et al. noted in their study of 2006 that even experienced emergency medicine physicians inflate cuffpressures many times higher than suggested using standard techniques. The aim of this study based on a bench-top model was to clarify, if an overinflation of the tubecuff can cause tracheal rupture. Furthermore, questions on the required cuffpressure, the site and character of the rupture as well as the influence of the tube size, the height, sex and age of the patient should be clarified. Method As subject of interest 28 humane laryngo- tracheal preparations (hltp) were used until 24 hours after autopsy at the Emergency Hospital Berlin. In 14 cases a tube size adequate to the patient’s height was applied, whereas in 13 cases the next bigger size was chosen by using a nomogram. In an artificial experimental model the pressure of the tubecuff was increased by steps of 100 mbar and coronal and sagittal diameters were measured until perforation of the trachea occurred. The exact localisation of the rupture and the corresponding pressures when tearing occurred were documented and correlated to the size of the tube as well as to the height, sex and age of the patient. Results All preparations examined in our study showed a longitudinal rupture in the middle of the posterior wall of the trachea. The relative increases of the coronal and sagittal diameter developed in the same extent. The overall diameters were quite equal and the trachea is stretched in a concentric way till rupturing. The dimension of the tear was equal to the length of the cuff used. The cuffpressure needed to cause tracheal rupturing ranged between 700 and 1300 mbar. When using an oversized tube, significantly less pressure was needed to cause a tear (p=0,001), especially concerning people of small height. There was no significant influence of age or sex on the occurrence of tracheal rupture. Conclusion The choice of the tube size turned out to be a crucial factor, which causes tracheal perforation within intubation. Therefore intubation should only be performed with a ventilation tube adequate to the patient’s height. In this regard the nomogram of Coordes et al. can be recommended as a useful tool for the choice of the right size of a ventilation tube. Intubation should always be followed by standardized measurement of the cuffpressure while blocking the cuff. Further investigation on the design of the tubecuff should be carried out to minimize the risk of tracheal rupture caused by overinflation of the tubecuff in future.