Einfluss thorako-abdomineller Operationen auf das Lungenvolumen bei beatmeten Neugeborenen

Abstract

Besonders im Neugeborenenalter gehen thorako-abdominelle Operationen mit einer hohen postoperative Mortalität und Langzeitmorbidität einher. Dabei spielt die Überdehnung der Lunge, das sogenannte Volutrauma eine wesentliche Rolle. Die Überblähung der Lunge und die damit verbundenen Folgeschäden sind unbedingt zu vermeiden. Gerade bei Neugeborenen stellt sich jedoch die Bestimmung der Lungenvolumina als problematisch dar, da gängige Verfahren, wie sie beispielsweise bei Erwachsenen zur Anwendung kommen, nicht einsetzbar sind. Ziel der vorliegenden Studie war die Untersuchung des Einflusses einer thorako-abdominellen Operation auf das Lungenvolumen bei beatmeten Neugeborenen. Zu diesem Zweck wurden im Zeitraum zwischen November 2006 und Juni 2008 insgesamt 29 Patienten aufgenommen, deren Daten vollständig auswertbar waren. Von diesen 29 Kindern erfuhren 13 eine thorakale, 9 eine abdominelle und 7 Kinder eine Zwerchfellhernien- (CDH) Operation. Die FRC- Messung erfolgte innerhalb von 6 Stunden vor, 22-26 Stunden nach OP und innerhalb von 6 Stunden vor Extubation mit Hilfe der von der Fa. Dräger entwickelten HFP Ein- und Auswasch-Messtechnik unter Beatmung. Während der Messung wurden die Daten zu Gasaustausch, Atemmechanik, FRC und Verteilungsindizes (VI) aufgenommen. In Bezug auf die zu Beginn dieser Arbeit unter 1.5. angeführten Fragestellungen lassen sich folgende Aussagen treffen: "Inwiefern wirkt sich die jeweilige zur Operation führende Malformation bereits präoperativ auf die Lungenfunktion aus?" Bei der Gegenüberstellung der einzelnen zur Operation führenden Malformationen wurde im Hinblick auf die Lungenfunktion deutlich, dass die CDH, verglichen mit den non-CDH-Kindern, einen signifikanten Einfluss auf die vor OP gemessenen Parameter der Lungenfunktion nimmt. Besonders Compliance und FRC zeigten signifikant niedrigere Werte. Dies lässt sich auf die Verdrängung des Lungengewebes durch die nach intrathorakal gelangten Organe und die somit verminderte Ausdehnungsfähigkeit der Lunge zurückführen. Zwischen non-CDH-Patienten mit thorakalen und abdominellen Operationen sind keine signifikanten Unterschiede bezüglich der präoperativen Lungenfunktion auszumachen. "Haben thorako- abdominelle Operationen einen Einfluss auf das Lungenvolumen Neugeborener?" Die Auswertung der Studiendaten ergab, dass thorako-abdominelle Operationen keinen wesentlichen Einfluss auf herkömmlich erfasste Vitalparameter haben, wohingegen ein diagnoseabhängiger Einfluss der OP sowohl auf die FRC als auch auf die VI zu beobachten war. Bei Kindern ohne CDH fiel die FRC nach OP signifikant ab, währen bei den CDH-Kindern ein kontinuierlicher Anstieg der FRC zu verzeichnen war. Einen ebenfalls diagnoseabhängigen, aber reziproken Verlauf zeigten die Verteilungsindizes (VI). Daraus lässt sich schließen, dass es bei non-CDH-Kindern durch den operativen Stress der OP zu einer gestörten alveolären Ventilation kommt, welche sich auf die Lungenfunktion auswirkt. Im weiteren Verlauf nahm die FRC wieder Werte um den Ausgangsbereich an, was auf eine verbesserte Belüftungssituation zum Zeitpunkt der Extubation schließen lässt. Bei CDH-Kindern war bereits nach der Operation eine deutliche Verbesserung der alveolären Ventilation zu beobachten. Die FRC stieg signifikant an, während die VI abfielen. Der gewonnen Raum, welcher durch die Operation für die Lunge geschaffen wird und zu ihrer Ausdehnung führt, überwiegt somit im Vergleich mit dem durch die Operation hervorgerufenen Stressfaktor in Zusammenhang mit Flüssigkeitseinlagerungen im Gewebe. Trotz der Verbesserung von FRC und VI war der Unterschied zwischen CDH- und non-CDH- Kindern auch nach Operation weiterhin zu erkennen, was auf ein Fortbestehen der Beeinträchtigung der Lunge dieser Patienten hinweist. "Welchen Vorteil hat die genaue Kenntnis der Funktionellen Residualkapazität des Patienten für das peri- bzw. postoperative Beatmungsmanagement?" Die Kenntnis der FRC erlaubt eine patientenoptimierte Einstellung der Beatmungsparameter und somit eine individuelle Anpassung der Beatmung. Auf peri- und postoperative Veränderungen der Lungenfunktion kann unmittelbar eingegangen und sowohl Minderbelüftung als auch Volumenüberlastung der Lunge entgegengewirkt werden. Ferner lässt sich der Einfluss der Operation auf die Lungenfunktion und deren Entwicklung im Verlauf bis zum Zeitpunkt der Extubation verfolgen. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit liefern jedoch noch keine abschließenden Erkenntnisse über den Einfluss thorako-abdomineller Operationen auf die Lungenfunktion. Sie belegen jedoch nachhaltig die Berechtigung der These, dass die Kenntnis der FRC bei beatmeten Neugeborenen ein wichtiges Hilfsmittel ist, um die Grundlage für eine optimierte postoperative maschinelle Beatmung zu liefern. Dabei stellt die FRC-Messung mittels HFP als Tracergas eine äußerst sensitive nicht- invasive Methode dar, operationsbedingte Veränderungen der Lungenfunktion als Folge einer thorako-abdominellen Operation unter Beatmung nachzuweisen.

Particularly among newborns postoperative mortality and long-term morbidity are caused by thoraco-abdominal surgery. In this context lung hypertension – the volutrauma plays an important part. The volutrauma as well as the associated complications have to be avoided by all means. Common methods used to measure the lung volume of adults can problematically not be adapted for newborns. The work at hand aims to investigate the effect of thoraco-abdominal surgery on ventilated newborn’s lung volume. It is based on the data of 29 newborn infants born between November 2006 and June 2008. 13 underwent thoracic, 9 abdominal and 7 congenital diaphragmatic hernia (CDH) surgery. The FRC measurement was performed within 6 hours before and 22-26 h after surgery and within 6 hours prior to Extubation by a multiple breath washout (MBWO) technique using heptafluoropropane (HFP) devised and modified by Dräger, Lübeck for Babylog 8000. The measurements recorded gas exchange, respiratory mechanic, functional residual capacity (FRC) and ventilations inhomogeneity (VI) index data. Concerning the the leading questions, mentioned in 1.5. of the thesis, the following points can be made: Question 1: “Which preoperative effect do the basic, surgery requiring malformations have to the lung volume?” Comparing the several surgery causing malformations it became clear that CDH- surgery has a significant effect on the preoperative measured lung function parameters compared to the reference group. Especially compliance and FRC show significant low values. This can be traced back to fact that the displacement of lung tissue causes by intrathoracic located organs and therefor lower lung extendibility. The non-CDH-patients regardless of whether thoracic or abdominal surgery were showing no significant differences in their lung function. Question 2: “Do thoraco-abdominal surgeries effect the lung volume of newborns?” The analysis showed that thoraco-abdominal sorgeries do not have a significant effect to customarily gathered vital parameters, whereas a diagnosis-related effect to FRC and VI could be noticed. The CDH-infants showed a significant decrease of FRC after their surgery, while the CDH- infants had a continuous increase of FRC. The ventilation inhomogeneity indices (VI) are also diagnosis-related, but of inverse behaviour. Based on those results, it can be concluded that for non-CDH-infants the operative stress results in an impaired alveolar ventilation, which affects the lung function. Later, the FRC recovered to the initial value, indicating improved ventilation by the time of extubation. Among the CDH-infants a definite improvement of the alveolar ventilation was already noticed 22-26h postoperative. FRC increased significantly, whereas VI decreased. The thoracal space, gained through surgery, enables the lung to expand and predominates the oedemata that are evoked by the stress factors connected with the surgery. Despite the improvement of FRC and VI there was still a postoperative difference between CDH- and non-CDH-infants indicating a continuity of lung impairment among these patients. Question 3: “Which advantage has the knowledge of the patients FRC for the peri- or postoperative ventilation management?” The knowledge leads to the possibility of a patient-optimized ventilation and its individual adaptation. It allows an immediate reaction to peri- and postoperative changes in lung function and enables to take urgent measures against hypo- and hyperventilation. Furthermore the surgery’s impact on lung function and the development until the moment of Extubation can be monitored. Although the results can not provide final conclusions about the effect of thoraco-abdominal surgery on lung function yet they substantially prove the thesis that a knowledge about FRC-values among ventilated newborns is important to optimize postoperative ventilation properly. For this purpose FRC-measurement using HFP as trace gas is a sensitive non-invasive method to prove surgery-caused changes of lung function after thoraco-abdominal surgery in ventilated newborn infants.