214 Anaesthesiologie und Intensivrnedizin Anaesthesiology and Intensive Care Medicine vormals "Anaesthesiologie und Wiederbelebung" begriindet von R. Frey, F. Kern und O. Mayrhofer Herausgeber: H. Bergmann, Linz (Schriftleiter) J. B. Bruckner, Berlin· M. Gemperie, Geneve W. F. Henschel, Bremen· O. Mayrhofer, Wien K. Mefimer, Heidelberg· K. Peter, Miinchen V.J. Pfeiffer Das intrathorakale Blutvolumen als hamodynamischer Leitparameter Mit 29 Abbildungen Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York London Paris Tokyo Hong Kong Barcelona Priv.-Doz. Dr. med. Ulrich J. Pfeiffer Institut fUr experimentelle Chirurgie der TU Munchen Klinikum rechts der Isar, Ismaninger StraBe 22 8000 Munchen 80 ISBN-13:978-3-540-52257-7 e-ISBN-13:978-3-642-75481-4 DOl: 10.1007/978-3-642-75481-4 CIP-Titelaufnahrne der Deutschen Bibliothek Pfeiffer, Vlrich Joachim: Das intrathorakaIe Blutvolumen als hilmodynamischer Leit parameter 1 V.J. Pfeiffer. - Berlin; Heidelberg; New York; London; Paris; Tokyo; Hong Kong; Barcelona: Springer, 1990 (Anaesthesiologie und Intensivmedizin; 214) ISBN-13 :978-3-540-52257-7 NE:GT Dieses Werk ist urheberrechtlich geschiitzt. Die dadurch begriindeten Rechte, insbeson dere die der Ubersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildun gen und Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder der Vervielfiiltigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Eine Vervielfiiltigung dieses Werkes oder von Teilen dieses Werkes ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen des Vrheberrechtsgesetzes der Bundesrepublik Deutschland vom 9. Sep tember 1965 in der jeweils geltenden Fassung zullissig. Sie ist grundsiltzlich vergiitungs pflichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Strafbestimmungen des Vrheberrechtsge setzes. © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1990 Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, daB solche Namen im Sinne der Warenzeichen-und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wilren und daher von jedermann benutzt werden diirfen. Produkthaftung: Fiir Angaben iiber Dosierungsanweisungen und Applikationsformen kann vom Verlag keine Gewiihr iibernommen werden. Derartige Angaben miissen vom jeweiligen Anwender im Einzelfall anhand anderer Literaturstellen auf ihre Richtigkeit iiberpriift werden. 2119/3140-543210 - Gedruckt aufsilurefreiem Papier Meinen Freunden - und ganz besonders meiner Frau Ulrike Inhaltsverzeichnis Einleitung, Zielsetzung 1 A. GmndJegende Parameter 3 1 Methoden zur Beurteilung des Volumenstatus 5 1.1 Direkte Parameter .......... 5 1.1.1 Zentralvenoser Druck ........ 5 1.1.2 PulmonalkapilUirer VerschluBdruck . 5 1.1.3 Zirkulierendes Blutvolumen . . . . . 7 1.2 Indirekte Parameter . . . . . . . . . . 7 1.2.1 "Volume challenge" und Herzzeitvolumen 7 1.2.2 Urinzeitvolumen .............. 7 1.3 Beurteilung des Volumenstatus in der Intensivmedizin 8 2 Volumenregulation 10 2.1 Volumensensorik ....... . 11 2.2 Hormonale Volumenregulation 12 2.2.1 Antidiuretisches Hormon 12 2.2.2 Sympathikustonus - Noradrenalin 12 2.2.3 Renin - Angiotensin - Aldosteron 12 2.2.4 Atriales natriuretisches Peptid . . . 12 2.3 Zusammenspiel der Hormonsysteme 13 3 Intrathorakales Blutvolumen . . . . . 14 3.1 Anatomisch-physiologische Volumenverhaltnisse 14 3.2 Messung des intrathorakalen Blutvolumens .. . 15 3.2.1 Indikatorverdiinnung zur Bestimmung von FluB und Volumen .................. . 15 3.2.2 Geeignete Indikatoren fUr den Intravasalraum 19 3.2.3 Thermo-dye-Technik ............ . 20 3.3 Zentrale Fragestellung und Vorgehensweise .. 21 VIII Inhaltsverzeichnis B. Methodik ...... . 23 4 Mej3methodikjUr die Leitparameter 25 4.1 Durchfiihrung der Druckmessung . 25 4.1.1 Messung von CVP und PCWP ... 25 4.2 Messung des intrathorakalen Blutvolumens 25 4.2.1 MeBgedite fUr die Thermo-dye-Technik - COLD-System . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 4.2.2 Berechnungen und Plausibilitatskontrolle 27 5 Untersuchungsreihen 31 5.1 Genauigkeit der ETV/ITBV-Bestimmung 31 5.2 Normbereich der Leitparameter . . . . . . . . . 32 5.3 Verhalten der Leitparameter bei Hypovolamie 32 5.3.1 Akute Hypovolamie ............... 33 5.3.2 Protrahierte Hypovolamie ............ 33 5.4 Verhalten der Leitparameter bei ITP-Veranderungen 34 5.4.1 Vergleich von Spontanatmung mit IPPV 34 5.4.2 Auswirkungen von PEEP-Beatmung ......... 35 C. Ergebnisse 37 6 Leitparameter 39 6.1 Genauigkeit . 39 6.2 Normbereich 39 6.3 Verhalten bei Hypovolamie 40 6.3.1 Akute Hypovolamie .............. 40 6.3.2 Protrahierte Hypovolamie ........... 41 6.4 Verhalten der Leitparameter bei Beatmung . 42 6.4.1 Vergleich von Spontanatmung mit Beatmung 42 6.4.2 Auswirkungen von PEEP-Beatmung ..... 42 D. Diskussion und Schlu8folgerungen . . 57 7 Volumenmessung, -regulation 59 7.1 Der ideale Leitparameter 59 7.2 Risiken der Messung von CVP, PCWP und ITBV 59 7.3 MeBmethodisch und physiologisch determinierte Normbereiche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 7.3.1 Genauigkeit der CVP- und PCWP-Messung . . . 60 7.3.2 Physiologische Variabilitat von CVP und PCWP bei IPPV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 7.3.3 Genauigkeit der ITBV-Messung . . . . . . 61 7.3.4 Physiologische Variabilitat von ITBV . . . . . . . . .. 64 Inhaltsverzeichnis IX 7.4 SpezifWit von CVP, PCWP und ITBV fUr Volumenveranderungen ............... 64 7.4.1 Sensitivitat der Leitparameter fUr akute Hypovolamie 64 7.4.2 Spezifitat von PCWP und ITBV bei kompensierter Hypovolamie .................... 67 7.4.3 Intrathorakale Veranderungen infolge Beatmung 69 7.5 Klinische Relevanz der ITBV-Bestimmung 75 7.5.1 Ubertragbarkeit der Versuchsergebnisse auf den Menschen .............. 75 7.5.2 Blutvolumenregulation in der Intensivmedizin - das adaquate Blutvolumen . . . . . . . . . . . . . 77 7.5.3 Intrathorakales Blutvolumen und Nierenfunktion 78 7.5.4 R V- Funktionscharakterisierung mit der PPBV-ITBV-Relation ............ 78 7.5.5 Integriertes Monitoring von Herzzeitvolumen, prapulmonalem und intrathorakalem Blutvolumen, extravasalem Lungenwasser sowie der arteriellen und gemischtvenosen Sauerstoffsattigung 78 8 SchlujJJolgerungen und ZusammenJassung 81 Literaturverzeichnis 85 Abkiirzungen und Symbole C.I. "cardiac index", Herzzeitvolumenindex O-r C.O., "cardiac output", Herzzeitvolumen (T Thermodilution) CPPV "continuous positive pressure ventilation", Beatmung mit kontinuierlich positivem Atemwegsdruck CVP "central venous pressure", zentralvenoser Druck D "dye", Farbstoff DavOz arteriovenose Sauerstoffgehaltsdifferenz dp/dt maximale Druckanstiegsgeschwindigkeit max ETV extravasales Thermovolumen EVLW extravasales Lungenwasser F Fraktion [z.B. F(lO%)=O,l] HF Herzfrequenz I Indikator ICG Indocyaningriin IPPV "intermittent positive pressure ventilation", Beatmung mit intermittierend positivem Druck ITBV intrathorakales Blutvolumen, Blutvolumen zwischen RA und Aorta descendens ITP intrathorakaler Druck IVY intravasales Volumen LA linker Vorhof LAP linksatrialer Druck LV linker Ventrikel m Menge MAP mittlerer arterieller Druck MdTf "median transit time", Mediandurchgangszeit MTf "mean transit time", mittlere Durchgangszeit PaOZ arterieller Sauerstoffpartialdruck PAP pulmonalarterieller Druck PCWP "pulmonary capillary wedge pressure", pulmonalkapilHirer VerschluBdruck XII Abkiirzungen und SymboJe PEEP "positive endexpiratory pressure", positiver endexspiratorischer Druck PPBV prapulmonales Blutvolumen, enddiastolisches Blutvolumen von RA und RV P..,02 gemischtvenoser Sauerstoffpartialdruck QT, CO. FluB, Herzzeitvolumen RA rechter Vorhof RAP rechtsatrialer Druck RV rechter Ventrikel Sa0 arterielle Sauerstoffsattigung 2 SV Schlagvolumen SVI Schlagvolumenindex S..,Oz gemischtvenose Sauerstoffsattigung T Temperatur t Zeit TBV "total blood volume", gesamtes Blutvolumen Tb Bluttemperatur Td Temperatur des Totraumvolumens bei Thermodilution Ti Temperatur des in den Kreislauf gelangenden Injektats T! Temperatur des Injektats I TMP transmuraler Druck, effektiver Distensionsdruck TV Thermovolumen Vc Volumen des zur Indikatorinjektion benutzten Katheters Ve Volumen einer Verlangerung der Injektionsleitung Vi Injektatvolumen Vis Volumen des Injektionssets ZEEP "zero endexpiratory pressure", endexspiratorischer Nulldruck Einleitung, Zielsetzung Ein Ziel der intensivmedizinischen Behandlung eines schwerstkranken Patienten ist die Aufrechterhaltung des fur die jeweilige pathologische Situation erforder lichen Blutvolumens. Die haufigsten und oft auch schwierigsten Probleme der Flussigkeitsregulation eines Schwerstkranken ergeben sich sowohl aus der le bensnotwendigen Zufuhr abnorm groBer Flussigkeitsvolumina als auch aus der pathophysiologischen Veranderung intrakorporaler Flussigkeitskompartimente. Bei solchen Patienten haben vielfach die meisten oder aIle Kontrollmechanis men, die normalerweise den Flussigkeitsbedarf steuem, zu funktionieren aufge hort. Ursachen konnen in einer Schadigung des zentralen Nervensystems zu su chen sein, wo Durst und spontane Wasseraufnahme gesteuert werden, aber auch im Gastrointestinaltrakt, wo die Absorption von Wasser stattfindet, femer in den Nieren, welche die Wasserausscheidung kontrollieren, doch auch in Flussig keitsverlusten durch Blutungen und Wundsekrete. SchlieBlich konnen aIle diese Funktionen gleichzeitig betroffen und auch als Folge der intensivmedizinischen Behandlung gestort sein. Dazu kommt eine groBe Wissenslucke dariiber, welches eigentlich das optimale zirkulierende Volumen fur bestimmte Krankheitsbilder des intensivmedizinischen Kaleidoskops ist. Das MaB der angemessenen Flussigkeitszufuhr fur den Intensivpatienten rich tet sich nach einer moglichst optimalen physiologischen Aktivitat samtlicher Or gansysteme. Ergo kann ein Flussigkeitsvolumen, das eine optimale Nierenfunk tion gewahrleistet, unter Umstanden eine Beeintrachtigung der Lungenfunktion zur Folge haben. Die Kunst der Intensivmedizin liegt darin, die Prioritat eines jeden Organsystems in kiirzeren als taglichen Intervallen abzuwagen und - wenn notig - die Funktion der am lebensbedrohlichsten gestorten Organsysteme, evtl. auf Kosten eines anderen Organsystems, unter den gegebenen Umstanden zu optimieren. Die intensivmedizinische Behandlung gleicht damit einer Gratwan derung. Der Balanceakt der Volumensteuerung eines kritisch kranken Patienten wird durch ein unzureichendes Instrumentarium an FiihrungsgroBen erschwert. Ziel dieser Arbeit war, die direkte Messung des intrathorakalen Blutvolumens (ITBV) den bisher gebrauchlichen Leitparametem zentralvenoser Druck und pulmonal kapillarer VerschluBdruck wertend gegeniiberzustellen.