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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-61847
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/6184/


Liu, Hui

The application of alveolar microscope on alveolar mechanics of ventilator-induced lung injury

Alveolarmikrosopie zur Analyse der Alveolarmechanik bei beatmungsassoziiertem Lungenschaden

Dokument1.pdf (1.991 KB) (md5sum: dd05f113c87e8224e624ddb7f039946e)

Kurzfassung in Englisch

Microscopy of subpleural alveoli is an important technique to analyze alveolar morphology during mechanical ventilation. The possible effect of local pleural pressure changes on alveolar morphology has not been systematically evaluated hitherto. With our new microscopic which enables control of the pressure directly at the field of view, we investigated the impact of local pressures on the morphology of subpleural alveoli. Experimental results show that not only airway pressure and pleural pressure but also fixation pressure have a significant effect on alveolar number and size per field of view (p<0.01). The results obtained by microscopy of subpleural alveoli are strongly biased by the actual pressure conditions under the microscope. Local pressures need to be determined during microscopy of subpleural alveoli to avoid misinterpretation of measured changes in alveolar geometry.
Improper ventilation will result in ventilator induced lung injury (VILI). High PEEP and low Vt ventilation mode is thought to be a lung-protective ventilation strategy, which can reduce ventilator induced lung injury. But this conclusion came from indirect measurements. We used our new microscope to investigate alveolar stability in isolated, non-perfused mechanically ventilated rat lungs. In isolated healthy lungs alveolar stability is mainly independent of PEEP and Vt settings. In isolated injured lungs only a high PEEP level of 20cmH2O produces alveolar stability whereas lower PEEP levels are associated with alveolar instability no matter how much tidal volume is applied. Alveolar instability is associated with a lower inflection point in the inspiratory PV-curve whereas alveolar stability (minimal recruitment/derecruitment) is not. Individual setting of PEEP could be based on P-V curve. The occurrence of a lower inflection point in the inspiratory limb of the dynamic P-V loop could indicate alveolar instability and the PEEP level should be titrated until the LIP disappears.
Limitations of this technique are (1) Observations are restricted to subpleural alveoli; (2) Volume quantifications are limited to 2-dimensional measurements of alveolar profile, the quantity of lung volume is restricted; (3) Due to its invasiveness, alveolar microscopy is unacceptable to patients. Its application remains limited to experimental investigations.


Kurzfassung in Deutsch

Das Mikroskopieren von subpleuralen Alveolen ist eine wichtige Technik zur Analyse der alveolaren Morphologie bei mechanischer Beatmung Die möglichen Auswirkungen lokaler Änderungen des Pleuraldrucks auf die alveolare Morphologie wurden bisher noch nicht systematisch erfasst. Mittels unseres neuen Mikroskops, welches die Einstellung des Druckes im Sichtbereich ermöglicht, untersuchen wir den Einfluss von lokalen Druckverhältnissen auf die Morphologie subpleuraler Alveolen. Die Ergebnisse zeigen, dass nicht nur der Druck der Atemwege und der Pleuraldruck sondern auch der Fixierungsdruck signifikanten Einfluss auf die Größe und Anzahl der Alveolen im Sichtfeld hat (p<0.01). Die mittels Mikroskopie von subpleurale Alveolen erhaltenen Ergebnisse werden stark von den Druckbedingungen unter dem Mikroskop beeinflusst. Diese müssen, um Fehlinterpretationen der gemessenen Veränderungen der Alveolaren Geometrie zu vermeiden, während der mikroskopischen Aufnahme subpleuraler Alveolen, ermittelt werden.
Unangemessene Beatmung führt zu Verletzungen der Lunge, der so genannten VILI (ventilator induced lung injury). Hoher PEEP bei niedrigem Maximal-Volumen Vt soll eine schonende Beatmungs-Strategie sein, welche VILI reduzieren kann. Dies wurde jedoch aufgrund von indirekten Messungen gefolgert. Wir verwendeten unser neuartiges Mikroskop um isolierte, nicht durchblutete und mechanische beatmete Ratten-Lungen zu untersuchen. Die alveolare Stabilität ist in isolierten gesunden Ratten-Lungen weitgehend unabhängig von den PEEP- und Vt-Einstellungen. Bei isolierten geschädigten Lungen führte nur ein hoher PEEP von 20cmH2O zu alveolarer Stabilität, während ein geringer PEEP, unabhängig von Vt, zu alveolarer Instabilität führt. Während alveolare Instabilität mit einem unteren Wendepunkt in der inspiratorischen PV-Kurve korreliert, ist dies bei alveolarer Stabilität (minimale Rekrutierung/Derekrutierung) nicht der Fall. Die individuelle Einstellung des PEEP könnte mittels der PV-Kurve vorgenommen werden. Das Auftreten eines unteren Wendepunktes im inspiratorischen Teil der dynamischen PV-Kurve könnte ein Anzeichen für alveolare Instabilität sein. Somit sollte der PEEP so eingestellt werden, dass dieser untere Wendepunkt verschwindet.
Die Grenzen dieser Technik sind: (1) Nur subpleurale Alveolen können beobachtet werden; (2) Die Volumenbestimmung ist begrenzt auf 2-dimensionale Messungen der alveolaren Profile; (3) Aufgrund ihrer invasiven Natur ist es nicht akzeptabel diese Technik an menschlichen Patienten einzusetzen. Der Einsatz der Technik bleibt somit auf experimentelle Untersuchungen beschränkt.


SWD-Schlagwörter: Lunge , Lungenelastizität , Compliance <Physiologie> , Mikroskopie , Künstliche Beatmung
Freie Schlagwörter (deutsch): Beatmungsassoziierter Lungenschaden
Freie Schlagwörter (englisch): Ventilator induced lung injury
Institut: Anaesthesiologische Univ.-Klinik
Fakultät: Medizinische Fakultät / Universitätsklinikum
DDC-Sachgruppe: Medizin und Gesundheit
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Guttmann, Josef (Prof. Dr.)
Sprache: Englisch
Tag der mündlichen Prüfung: 21.11.2008
Erstellungsjahr: 2008
Publikationsdatum: 13.01.2009
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