Die Bedeutung des inspiratorischen Hold und einer verlängerten inspiratorischen Rampe für die Erkennung von pulmopleuralen Leckagen in einem ex vivo Modell
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Philipps-Universität Marburg
Abstract
Bei den Luftfisteln nach thoraxchirurgischen Eingriffen handelt es sich um eine häufige Komplikation, die eine Reihe von weiteren Problemen nach sich zieht. Die Manipulation am Lungengewebe während der Operation führt zu kleinen Verletzungen und Leckagen, durch die Luft in den Pleuraspalt gelangt. Nicht immer heilen diese Fisteln von selbst ab und führen unter anderem zu einer längeren Liegedauer der Thoraxdrainage, welche mit vielen weiteren Komplikationen (Schmerzen, Infektionsgefahr, Immobilität usw.) verbunden ist. Oft folgen Wiederaufnahmen auf die Intensivstation, allgemein ein verlängerter stationärer Aufenthalt und ggf. sogar erneute chirurgische Interventionen. Das alles mündet in nicht unerheblichen Kosten für das Gesundheitssystem. Die Notwendigkeit, diese Komplikation besser beherrschen zu können, liegt also auf der Hand. In der Regel wird nach Ende der Operation und vor Verschluss des Thorax ein Dichtigkeitstest durchgeführt, um noch intraoperativ entdeckte Leckagen verschließen zu können. Leider scheint dieser Test, in dem die operierte Lunge unter Wasser wiederbelüftet und auf Blasenbildung (als Hinweis auf eine Leckage) beobachtet wird, immer wieder relevante Fisteln zu übersehen, die dann postoperative Komplikationen nach sich ziehen. Wir haben uns mit der Frage beschäftigt, ob das aktuell intraoperativ stattfindende Verfahren zur Detektion der Luftleckagen noch Potenzial zur Verbesserung hat. Es existieren sehr viele Studien zu intra- und postoperativen Verschlussmethoden der Leckagen, zu den klinischen Folgen der Fisteln und zu ihren Risikofaktoren. Allerdings konnten wir auch nach intensiver Literaturrecherche kaum Untersuchungen zum Dichtigkeitstest finden. Der Test ist somit ein wichtiger und kaum beachteter Ansatz, der das Problem der Leckagen an der Wurzel packen könnte.
Wir haben in unserer Arbeit an einem Ex-vivo-Modell mit Schweinelungen untersucht, ob eine Änderung des Beatmungsregimes während des Tests Leckagen besser demaskiert. Möglicherweise reichen die aktuellen Beatmungseinstellungen nicht aus, um die operierte Lunge komplett zu entfalten und somit alle Areale mit potenziellen Leckagen abzubilden. Zwei modifizierende Faktoren haben wir für eine mögliche Verbesserung näher betrachtet: einerseits die inspiratorische Rampe und andererseits das „inspiratory hold“-Manöver. Es wurden drei Gruppen eingeteilt: zunächst die Kontrollgruppe (pinsp= + 25 mbar, PEEP + 5 mbar, Frequenz 10/min), bei der das in der klinischen Praxis durchgeführte Standard-Beatmungs-Verfahren untersucht wurde, die erste Versuchsgruppe mit einer flacheren inspiratorischen Rampe und die zweite Versuchsgruppe, bei der wir ein „inspiratory hold“-Manöver bei + 25 mbar für 5 Sekunden durchführten. Den Präparaten wurden für die Messung zwei verschiedene Läsionen zugefügt, einmal mit 0.8 cm Tiefe und die andere mit 1.8 cm Tiefe. Die ausgetretene Luft wurde mittels eines optischen Scores dokumentiert und zusätzlich durch einen Trichter und eine Blasenspritze auf den Milliliter genau quantifiziert. Die Erhebung des Luftaustritts erfolgte nach 1 Minute und dann erneut nach 5 Minuten Beatmung.
In den Versuchen zeigte sich die Rampengruppe der Standardgruppe nach einer Minute nicht signifikant überlegen, sowohl bei der oberflächlichen (p = 0.07), als auch bei der tiefen Läsion (p = 0,086). Nach 5 Minuten war der Unterschied bei beiden Läsionen sogar zu Gunsten der Kontrollgruppe signifikant (p = 0.026 bzw. p = 0.027). Jedoch konnten wir für die „inspiratory hold“-Manöver-Gruppe einen signifikanten Unterschied im Erkennen der Leckagen im Vergleich zur Kontrollgruppe feststellen. Insbesondere die oberflächliche Läsion konnte durch das Manöver deutlich besser detektiert werden (nach einer Minute p = 0,0016 und nach 5 Minuten p = 0,008). Bei der tiefen Läsion ließ sich ein weniger signifikanter Unterschied erkennen (Nach 1 Minute p = 0.075 und nach 5 Minuten p = 0.024). Tatsächlich sind es die oberflächlichen Läsionen, die in der klinischen Praxis häufiger übersehen und klinisch unterschätzt werden, da die Rekrutierung des Lungengewebes von der Tiefe zur Oberfläche verläuft. Genau hier zeigt sich unser Manöver vielversprechend, vermutlich, da durch das Halten des inspiratorischen Drucks ein optimaleres Aufblähen der Lunge und somit eine Rekrutierung bis in die terminalen oberflächlicheren Atemwege erreicht wird.
Zusammenfassend lässt sich also sagen, dass die intraoperative Erkennung von Luftleckagen durch das „inspiratory hold“-Manöver im Vergleich zum praktizierten Standardvorgehen verbessert werden kann.
Air fistulas after thoracic surgery are a common complication that can lead to a number of other problems. Manipulation of the lung tissue during surgery causes small injuries and leaks that allow air to enter the pleural cavity. These fistulas do not always heal on their own and lead to a prolonged period of the chest tube, which is associated with many other complications (pain, risk of infection, immobility, etc.). This is often followed by readmission to the intensive care unit, a generally prolonged inpatient stay and possibly even further surgical interventions, all of which result in significant costs to the healthcare system. The need for better control of this complication is clear. Typically, a leak test is performed at the end of surgery and before the chest is closed in order to repair any leaks discovered during the operation. Unfortunately, this test, which involves re-aerating the operated lung under water and observing the formation of bubbles (as an indication of leakage), often seems to miss relevant fistulae, which then lead to post-operative complications. We have addressed the question of whether there is room for improvement in the current intraoperative method of detecting air leaks. There are many studies on methods of intra- and post-operative air leak closure, the clinical consequences of fistulae and their risk factors. However, even after an intensive search of the literature, we were unable to find any studies on leak testing. The test is therefore an important and little known approach that could address the problem of leakage at its root.
In our work, we used an ex vivo porcine lung model to investigate whether changing the ventilation regime during the test could better detect leaks. It is possible that the current ventilation settings are not sufficient to fully expand the operated lung and thus map all areas of potential leakage. We looked at two modifiers of potential improvement: the inspiratory ramp and the inspiratory hold manoeuvre. There were three groups: a control group (pinsp= + 25 mbar, PEEP + 5 mbar, frequency 10/min) in which the standard ventilation procedure used in clinical practice was studied, the first test group with a flatter inspiratory ramp, and the second test group in which we performed an "inspiratory hold" manoeuvre at + 25 mbar for 5 seconds. Two different lesions were added to the preparations for measurement, one with a depth of 0.8 cm and the other with a depth of 1.8 cm. Air leakage was documented using an optical score and quantified to the nearest millilitre using a funnel and bubble syringe. Air leak was recorded once after 1 minute and again after 5 minutes of ventilation.
In the experiments, the ramp group was not significantly superior to the standard group at 1 minute for either the superficial lesion (p = 0.07) or the deep lesion (p = 0.086). After 5 minutes, the difference was even significant in favour of the control group for both lesions (p = 0.026 and p = 0.027 respectively). However, for the 'inspiratory hold' manoeuvre group, we found a significant difference in leak detection compared to the control group. In particular, the superficial lesion was significantly better detected by the manoeuvre (at 1 minute p = 0.0016 and at 5 minutes p = 0.008). A less significant difference was observed for the deep lesion (at 1 minute p = 0.075 and at 5 minutes p = 0.024). In fact, it is the superficial lesions that are more often overlooked in clinical practice and clinically underestimated, as the recruitment of lung tissue proceeds from depth to surface. This is where our manoeuvre shows promise, presumably because maintaining inspiratory pressure achieves more optimal lung inflation and thus recruitment into the more superficial terminal airways.
In conclusion, intraoperative detection of air leaks can be improved by the "inspiratory hold" manoeuvre compared to the standard procedure.
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