Optimierung des Positiven End-Exspiratorischen Drucks (PEEP) bei akutem Lungenversagen mittels Elektrischer Impedanztomographie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das geförderte Projekt bestand aus einer Serie von drei Grosstierversuchen, die in Laboren der Universitäten Bonn, Uppsala und Leipzig erfolgreich abgeschlossen wurden. Die Elektrische Impedanztomographie (EIT) konnte als bettseitiges, nicht-invasives Bildgebungsverfahren weiterentwickelt werden, um eine individualisierte Einstellung der Beatmung zu ermöglichen. Trotz der Unterlegenheit der Methodik gegenüber der thorakalen Computertomographie hinsichtlich morphologischer Darstellung konnten wir zeigen, dass die gelieferten Informationen insbesondere wegen ihrer hohen zeitlichen Auflösung zur Beschreibung der Inhomogenität der Ventilationsverteilung geeignet sind und diese Information relevant ist und zur individualisierten Beatmungsoptimierung nutzbar ist. In verschiedenen Modellen experimenteller Lungenschädigung konnte gezeigt werden, dass eine individualisiert angepasste Beatmung sowohl physiologische Parameter wie Ventilations-Perfusionsverhältnisse der Lunge verbessert, als auch beatmungsassoziierte Lungenschäden messbar als histologische Veränderungen nach mehr als eintägiger Beatmung reduzieren hilft. Im Vergleich zu der gegenwärtig empfohlenen Beatmungsstrategie des nordamerikanischen ARDS-Netzwerks waren die von uns verwendeten, individualisierten Beatmungsstrategien daher in den verwendeten Tiermodellen überlegen. Unsere tierexperimentellen Beobachtungen werfen die Frage der Übertragbarkeit in die klinische Beatmungstherapie auf, die in entsprechenden klinischen Untersuchungen zukünftig überprüft werden sollen. Im Rahmen einer vom BMBF als Teilprojekt des Leipziger IFB Adipositas-Erkrankungen geförderten randomisierten, kontrollierten Studie konnte die Methode bereits erfolgreich am Menschen eingesetzt werden. Der IFB ist aktuell gerade verlängert worden und enthält ein weiteres Teilprojekt zur Beatmung adipöser Patienten, was die hier entwickelte EIT Methode nutzt. Aus den vorliegenden Ergebnissen ergeben sich methodologisch konkrete Weiterentwicklungen der EIT Technologie, die wir mit industrieller Förderung verfolgen. Weiterhin konnten Fragestellungen zur Signal- und Bildverarbeitung generiert werden, die wir translational mit Bioingenieuren aus brasilianischen Universitäten sowie Kollegen der bildgebenden Informatik und Veterinärmedizin hier in Leipzig verfolgen werden. Die Berufung des Antragstellers auf eine Universitätsprofessur nach Leipzig hat die Gründung und Erweiterung dieses Forschungsnetzwerkes begünstigt. Allerdings kam es durch den Wechsel des Antragstellers, die Einbeziehung zusätzlicher CT Untersuchungen und deren Auswertung bei den Langzeitversuchen und durch Entwicklung weiterer Auswertungssoftware mit brasilianischen Kooperationspartnern zur ungeplanten Verlängerung der Projektlaufzeit und Verzögerungen der Publikation der drei erfolgreich abgeschlossenen Teilprojekte.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Monitoring of Cyclic Opening and Closing of Ventilatory Lung Units Using the Regional Ventilation Delay Index Preliminary Data. In: WC 2009 IFMBE Proceedings Volume 25/7. Dössel O and Schlegel WC (Eds). Berlin Heidelberg, Springer, 2009, pp. 578-581
Muders T, Zinserling J, Luepschen H, et al.
- Regional Ventilation Delay Index: Detection of Tidal Recruitment using Electrical Impedance Tomography. In: Vincent JL. Yearbook of Intensive Care and Emergency Medicine. Berlin, Heidelberg: Springer, 2009: 405-412
Muders T, Luepschen H, Putensen, C
- Impedance tomography as a new monitoring technique. Curr Opin Crit Care. 2010;16(3):269-75
Muders T, Luepschen H, Putensen C
- Influence of different PEEP setting strategies on regional distribution of pulmonary ventilation, blood flow and strain in porcine lung injury. Int Care Med 2010; (36) Supp2: S 206
Muders T, Luepschen H, Meier T, Leonhardt S, Hedenstierna G, Putensen C, Wrigge H
- Influence of different PEEP setting strategies on regional ventilation and blood flow distribution. Am. J. Respir. Crit. Care Med., May 2010; 181: A4073 (ARDS Foundation Award)
Muders T, Luepschen H, Meier T, Pikkemaat R., Leonhardt S, Hedenstierna G, Putensen C, Wrigge H
- New insights into experimental evidence on atelectasis and causes of lung injury. Best Pract Res Clin Anaesthesiol. 2010;24(2):171-82
Muders T, Wrigge H
- PEEP related changes In End-expiratory Lung Volume measured by EIT In porcine ALI. May 2011, ATS 2011, Denver, USA. 10.1164/ajrccm-conference.2011. 183.1_MeetingAbstracts.A1647
Muders T, Luepschen H, Putensen C, Wrigge H
- Regional Ventilation Delay Inhomogeneity measured by Electrical Impedance Tomography during PEEP titration in healthy lungs and different models of lung injury. Int Care Med 2012; (38) Supp1: A0127
Muders T, Huckauf S, Reske A, Lutterkord M, Buchloh D, Luepschen H, Putensen C, Wrigge H
- Tidal recruitment assessed by electrical impedance tomography and computed tomography in a porcine model of lung injury. Crit Care Med. 2012;40(3):903-11
Muders T, Luepschen H, Zinserling J, Greschus S, Fimmers R, Guenther U, Buchwald M, Grigutsch D, Leonhardt S, Putensen C, Wrigge H
(Siehe online unter https://doi.org/10.1097/CCM.0b013e318236f452)
