Vergleich zwischen ungeschädigter und ARDS-Lunge im Hinblick auf statische und dynamische Atemmechanik : eine experimentelle Studie an kontrolliert beatmeten Ratten

Abstract

Zielsetzung: In der vorliegenden Arbeit sollte die nichtlineare Atemmechanik mit dynamischen und statischen Atemmanövern bei lungengesunden Ratten und Ratten mit pulmonalem ARDS untersucht werden. Insbesondere interessierte dabei der zeitliche Verlauf der atemmechanischen Veränderungen und das Auftreten eines sogenannten Memory-Effektes . Methodik: Die Studie bestand aus 2 Versuchsgruppen mit jeweils 22 Wistar-Ratten. Bei einer Gruppe (ARDS-Gruppe) wurde durch bronchioalveoläre Lavage mit 0,9%iger NaCl-Lösung ein ARDS induziert. Die andere Gruppe diente als lungengesunde Kontrollgruppe. Jeweils vor, sowie stündlich nach der Depletion des Surfactants in der ARDS-Gruppe und entsprechend analog in der Kontrollgruppe, wurde eine Analyse der statischen und dynamischen Atemmechanik sowie eine Blutgasanalyse vorgenommen und der mittlere arterielle Druck protokolliert. Die Atemmechanikmessung bestand aus 4 Konstantflussmanövern, einem Sinusfluss-Manöver, zwei aufeinanderfolgenden Low-Flow-Manövern sowie einem weiteren Sinusfluss-Manöver.Hauptergebnisse: In der ARDS-Gruppe kam es nach Schädigung zu einem deutlichen Abfallen der dynamischen Compliance. Die PV-Kurven der Low-Flow-Manöver unterschieden sich in der ARDS- und Kontrollgruppe. Während in der ARDS-Gruppe beide aufeinanderfolgende PV-Kurven bauchig waren, wies in der Kontrollgruppe nur die erste der beiden PV-Kurven ein Knie im Sinne eines Druckbereiches innerhalb dessen Alveolen rekrutiert werden auf. In der Kontrollgruppe führten die beiden Low-Flow-Manöver zu einem Anstieg der dynamischen Compliance. In der ARDS-Gruppe kam es durch die Manöver nicht zu einer Complianceerhöhung. Ein Vergleich des während normaler Beatmung unmittelbar vor den Low-Flow-Manövern erreichten Plateaudrucks mit der Lokalisation des Knies auf dem Inspirationsschenkel des ersten Low Flow-Manövers ergab, dass der Plateaudruck in der Kontrollgruppe unterhalb des Druckwertes des Knies blieb, während die Plateaudrücke in der ARDS-Gruppe oberhalb des Knies lagen. Nach Lavage kam es zu einem deutlichen Abfallen des arteriellen Sauerstoffpartialdruckes und des mittleren arteriellen Druckes. Der arterielle pH-Wert lag in der ARDS-Gruppe niedriger als in der Kontrollgruppe.Konklusion: Die bronchioalveoläre Lavage führt zu einer deutlichen Schädigung der Lunge. Während in der Kontrollgruppe Rekrutierungsmanöver zu einer anhaltenden Steigerung der Compliance führen, bleiben Rekrutierungsmanöver in der ARDS-Gruppe ohne Wirkung. Objectives: In this study we measured respiratory mechanics in healthy an injured lungs, using a saline lavage model. Respiratory mechanics were analyzed using dynamic and quasi-static maneuvers. The attention was turned mainly on possible memory effects of the lung and alterations of respiratory mechanics over the time.Methods: The study consisted of two groups each containing 22 female Wistar rats. One group received bronchoalveolar lavage with physiological saline (ARDS group). In the control group the lungs remained uninjured. Respiratory mechanics measurements and blood gas analysis were performed before injury and hourly after injury in the ARDS group and at the corresponding point of time in the control group. Arterial pressure was noted down at the same time. Measurements of respiratory mechanics consisted of 4 constant flow maneuvers, a sinusoidal flow maneuver, two low flow maneuvers and another sinusoidal flow maneuver. Main results: Dynamic compliance declined after saline lavage. The low flow pv-loops differed considerably between ARDS group and the control group. While in the ARDS group both of the consecutive loops where bellied, in the control group only the first loop showed a pronounced knee which faded or disappeared in the second loop. In the control group recruitment maneuvers resulted in an increase of dynamic compliance. This was not observable in the ARDS group. A comparison between the plateau pressure that was reached during tidal ventilation immediately before the low flow maneuvers showed that in the control group the plateau pressure was lower then the pressure on the localization of the knee , while in the ARDS group the plateau pressure exceeded the pressure corresponding to the knee .After lung injury arterial pO2 and arterial pressure declined. Blood pH was lower in the ARDS group than in the control group.Conclusion: Saline lavage leads to severe lung injury. While in the control group recruitment maneuvers led to an increase in dynamic compliance, recruitment maneuvers had no effect in injured lungs.