Effect of different ventilation strategies on gas exchange and on return of spontaneous circulation in newborn piglets with cardiac arrest.
Final Report Abstract
Unser Projekt befasste sich mit der respiratorischen Unterstützung von Neugeborenen, die durch eine ausgeprägte Asphyxie einen Kreislaufstillstand erlitten hatten. Es handelt sich im klinischen Alltag leider um ein viel zu oft vorkommendes und um ein nach wie sehr eingreifendes Ereignis, das mit einem hohen Risiko für den Tod oder eine bleibende Behinderung des Neugeborenen einhergeht und daher sowohl für die neugeborenen Patienten, deren Eltern und den klinisch verantwortlichen Ärzten von extrem wichtiger Bedeutung ist. Neugeborene, die während der Geburt im Rahmen einer Asphyxie einem erheblichen Sauerstoffmangel ausgesetzt waren, können oftmals durch Wiederbelebungsmaßnahmen gerettet werden. Im Rahmen unserer tierexperimentellen Untersuchungen wurden in einer ersten randomisierten kontrollierten Studie der Einfluss von drei unterschiedliche Formen der respiratorischen Unterstützung (T-Piece, Handbeatmungsbeutel und Respirator) auf den Gasaustausch während der Reanimation untersucht. Unter Verwendung des Respirators wurde mit 120 kardialen Kompressionen ohne Rücksicht auf die 30 Atemzüge pro Minute wiederbelebt, bei den beiden anderen Verfahren wurde – wie vom ILCOR empfohlen – mit 3:1 kardialen Kompressionen:Atemhüben (90:30) wiederbelebt. In der ersten Studie wurde jegliche kardiale Eigenaktivität durch einen hyperkaliämischen Herzstillstand ausgeschlossen und Parameter des Gasaustauschs gemessen. Entgegen der Erwartungen hatte PEEP (T-Piece, bzw. Respirator) keinen signifikanten Einfluss auf den Gasaustausch, insbesondere auf die arterielle Sauerstoffsättigung. In einer 2. randomisierten kontrollierten Studie wurde ein in der Literatur beschriebenes und klinisch relevantes Asphyxiemodell verwendet. Es gelang uns eine bemerkenswerte Stabilität des Modells in unserem Labor zu etablieren, so dass die Voraussetzungen für diese Studie geradezu ideal waren. Alle Tiere konnten erfolgreich wiederbelebt werden. Keines der drei Verfahren war mit einer eindeutig kürzeren Zeit bis zur erfolgreichen, standardisierten Reanimation assoziiert. Die aufgestellte Hypothese (dass die Anwendung von PEEP und eine synchronisierte Verabreichung von Beatmungshüben jeweils nach 3 kardialen Kompressionen die Zeit bis zum Reanimationserfolg verkürzt) konnte nicht bestätigt werden. Andererseits sprechen unsere Ergebnisse dafür, dass die nicht-synchronisierte Beatmung als sehr einfach anzuwendendes Verfahren der respiratorischen Unterstützung während der kardiopulmonalen Reanimation von Neugeborenen genauso effektiv sein könnte, als die bisher empfohlene Synchronisierung und Applikation des Atemhubes in einer Pause ohne kardiale Kompressionen. Diese Ergebnisse sind unerwartet und neu, und sollten im Rahmen weiterer Forschungsvorhaben stimulieren. Des Weiteren konnten Daten zur Verlässlichkeit der Pulsoxymetrie während verschiedenen Phasen der Reanimation gewonnen werden, sowie detaillierte Betrachtungen respiratorischer Parameter durchgeführt werden. Diese Erkenntnisse führen zu 3 weiteren Publikationen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die beantragten Projekte komplikationslos durchgeführt werden konnten und hieraus ein relevanter Wissensgewinn für die Wissenschaft und für die klinische Medizin erzielt werden konnte. Es stehen aber noch Daten zur Verfügung, die noch ausgewertet werden müssen und noch weitere Bereiche beleuchten, die nicht initial im Focus standen, aber parallel hierzu erhoben wurde. Ausblick: Es gelang uns ein standardisiertes und damit sehr „stabiles“ Asphyxiemodell in unserem Labor zu etablieren, das in Zukunft dazu verwendet werden soll, andere Interventionen zu testen. Neugeborene mit prä- und intrapartalem Blutverlust erleiden oftmals eine kombinierte Pathologie von Asphyxie (z.B. durch Verlust von Gasaustauschfläche bei vorzeitiger Plazentalösung) und hämorrhagischem Schock (bei Aufhebung der Integrität der Plazentaschranke oder bei Nabelschnur- oder Gefäßeinriss). Das ideale Volumenmanagement beim Neugeborenen unmittelbar nach Geburt incl. sofortiger Transfusion von Erythrozyten in dieser Situation ist praktisch nicht untersucht und soll Gegenstand weiterer wissenschaftlicher Untersuchungen in unserem Labor werden.
Publications
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Different Techniques of Respiratory Support Do Not Significantly Affect Gas Exchange during Cardiopulmonary Resuscitation in a Newborn Piglet Model. Neonatology. 2015;108(1):73-80
Mendler MR, Maurer M, Hassan MA, Huang L, Waitz M, Mayer B, Hummler HD
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Reliability of Pulse Oximetry during Cardiopulmonary Resuscitation in a Piglet Model of Neonatal Cardiac Arrest. Neonatology 2015; 107: 113-119
Hassan MA, Mendler M, Waitz M, Huang L, Hummler HD, Mendler M HD
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Reliability of pulse oximetry during cardiopulmonary resuscitation in a piglet model of neonatal cardiac arrest. Neonatology. 2015;107(2):113-9
Hassan MA, Mendler M, Maurer M, Waitz M, Huang L, Hummler HD
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Effect of Different Respiratory Modes on Return of Spontaneous Circulation in a Newborn Piglet Model of Hypoxic Cardiac Arrest. Neonatology. 2016;109(1):22-30
Mendler MR, Weber C, Hassan MA, Huang L, Waitz M, Mayer B, Hummler HD
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Tidal Volume Delivery and Endotracheal Tube Leak during Cardiopulmonary Resuscitation in Intubated Newborn Piglets with Hypoxic Cardiac Arrest Exposed to Different Modes of Ventilatory Support. Neonatology. 2016 Sep 20;111(2):100-106
Mendler MR, Weber C, Hassan MA, Huang L, Mayer B, Hummler HD
