Isa Sofie Bramsiepe

Tierexperimentelle und klinische Untersuchungen zum Einsatz einer Thermodiffusionssonde zur kontinuierlichen Erfassung des regionalen cerebralen Blutflusses während milder Hyperventilation

Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades Doktor der Medizin (Dr. med.) vorgelegt der Medizinischen Fakultät der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
verteidigt am 10.09.2008

Abstract
Zielstellung der vorliegenden Arbeit war die Untersuchung der Durchführbarkeit einer kontinuierlichen Messung des regionalen cerebralen Blutflusses (rCBF) mittels Thermodiffusionssonde im Tierexperiment und bei Patienten mit schwerer neuronaler Schädigung zur Darstellung der Veränderungen des rCBF während milder Hyperventilation.
Dazu wurden in einem Tierexperiment an neun Schweinen sowie in einer Patientenstudie an zehn Patienten eine intraparenchymatöse Hirndruckmesssonde, eine Multiparametersonde zur Bestimmung der Gaspartialdrücke (pHti, ptiO2, ptiCO2) im Hirngewebe sowie eine Thermodiffusionssonde zur Messung des regionalen cerebralen Blutfluss eingesetzt. Zur Reproduzierbarkeit der Veränderungen des rCBF wurde ein Hyperventilationsmanöver durchgeführt und die CO2-Reaktivität kalkuliert. Als Referenz wurde die Messung des Sauerstoffpartialdrucks im Hirngewebe (ptiO2) verwendet.
Als Ergebnis lässt sich zeigen, dass sowohl im Tierexperiment als auch in der Patientenstudie mit der Thermodiffusionssonde eine signifikante Reduktion des rCBF während der Hyperventilationsperiode gemessen werden konnte. Dabei wurde im Tierexperiment eine gute Korrelation zwischen rCBF und dem Referenzwert ptiO2 nachgewiesen (R2 = 0,838). Die Korrelation in der Patientenstudie war hingegen schwach (R2 = 0,38). In beiden Versuchen wurde in einigen Fällen eine geringe cerebrale Oxygenierung nicht immer durch einen entsprechend niedrigen rCBF widergespiegelt. Die CO2-Vasoreaktivität bezogen auf den rCBF war sowohl im Tierexperiment als auch in der Patientenstudie stets nachweisbar. Die ptiO2-CO2-Reaktivität zeigte sich im Tierexperiment partiell eingeschränkt.
Unter klinisch-praktischen Gesichtspunkten konnte festgestellt werden, dass sich die zusätzliche Messung des rCBF mittels Thermodiffusion aus technischer Sicht im klinischen Einsatz als stabile Messmethode erweist, die allerdings im Vergleich zur ptiO2-Messung derzeit einen geringeren Erfahrungshintergrund bietet.

The objective of this study was to investigate the feasibility of continous monitoring of regional cerebral blood flow (rCBF) using a thermodiffusion probe in an animal model and in patients with severe head injury to show changes in rCBF during mild hyperventilation.
An intraparenchymal ICP sensor, a multiparameter probe for determing the partial pressure of cerebral gases (pHti, ptiO2, ptiCO2) and a thermodiffusion probe for measuring regional cerebral blood flow were used in nine domestic pigs and in 10 intensiv care patients.
To reproduce the changes in rCBF a hyperventilation maneuver was performed and the CO2-reactivity was calculated. The measurement of the partial pressure of oxygen (ptiO2) in the cerebral tissue served as a reference parameter.
In the animal model as well as in the patient study hyperventilation produced a significant reduction in rCBF using the thermodiffusion probe. A good correlation between rCBF and the reference parameter ptiO2 was found in the animal model (R2 = 0,838). In the patient study, however, the correlation was weak (R2 = 0,38). In both studies a poor cerebral oxygenation was not always reflected by a low rCBF in some cases. The CO2-reactivity related to the rCBF was always detectabel in the animal model as well as in the patient study. The ptiO2-CO2-reactivity was partially restricted in the animal model.
From a technical point of view, additional measurement of rCBF using thermodiffusion has proven to be a stable measuring method for clinical use. At this time, however, less experience is available than with regional ptiO2 measurement.

Keywords:
Regionaler cerebraler Blutfluss, Thermodiffusionssonde, milde Hyperventilation, CO2 - Reaktivität, cerebraler Sauerstoffpartialdruck

regional cerebral blood flow, thermodiffusion probe, mild hyperventilation, CO2 reactivity, cerebral oxygen partial pressure

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Inhaltsverzeichnis
Titelblatt, Referat, Inhaltsverzeichnis, Abkürzungsverzeichnis (I-VII)
1 Einleitung (1-2)
2 Zielstellung (3)
3 Theoretische Grundlagen (4-16)
4 Material und Methodik (17-23)
5 Ergebnisse (24-41)
6 Diskussion (42-51)
7 Zusammenfassung (52)
8 Schlussfolgerung (52)
9 Literaturverzeichnis (53-59)
10 Anhang (60-61)
11 Thesen (62-63)