Zerebrale Effekte von Infusionslösungen

Walter Mauritz - UKH „Lorenz Böhler“ der AUVA, A-1200 WienInternational Neurotrauma Research Organisation (INRO)

Zerebrale Effekte vonInfusionslösungen

INHALTOrganismusKreislauf

normal / SchockOrganversagen

Niere, Leber

GehirnBlut-Hirn-Schranke:

normal / gestörtAutoregulation:

normal / gestörtspez. Stoffwechsel:

Glukose / O2

InfusionslösungenArt der InfusionIndikation


Grundlagen

Blut-Hirn-Schranke: Gliazellen zwischen Kapillaren und Nervenzellwand; „thight junctions“ des Endothels sind dicht

normal: offen für CO2, O2, H2O; mehr oder weniger schwer passierbar für andere Substanzen (fettlösliche > Proteine; aktiver Transport für Glukose, Elektrolyte)global gestört („offen“) bei Anoxie, Ischämiefokal gestört bei SHT, Insult


Grundlagen

Autoregulation:normal: wenn [60 mmHg < SAP < 180 mmHg] bleibt CBF weitgehend konstantSchock: CBF vom RR abhängig – globale zerebrale Ischämie bei CPP < 40 mmHg


Fragestellung

welche zerebralen Effekte habenGlukoselösungenElektrolytlösungenInfusionszusätzeKolloidale LösungenErnährungslösungen (TPN)

bei folgenden ZustandsbildernNormalzustand: Langzeit-Anwendung, ÜberdosisZerebrale Ischämie: global (Schock), fokal (SHT / Insult), kombiniert (Schock mit SHT)


Normalzustand

bei Verwendung normaler Dosierungen, normaler Infusionsgeschwindigkeiten und kurzfristiger Anwendung haben gängige Infusionslösungen keine zerebralen Effektezu rasche Infusion von Aminosäuren kann das „chinese restaurant syndrome“ aus-lösen (Übelkeit, Kopfschmerzen)


Normalzustand

Langzeit-TPN (10 Wochen) bei Neonaten führte zu: kleinerem Gehirn, Zeichen der Unreife v.a. in Kleinhirn und Hirnstamm

Trompeter RS, et al; Arch Dis Child 51: 316-318 (1976)

Perioperative TPN mit Zugabe von 20 µM Mangan führte bei 10/48 Pat (19%) zur Ablagerung von Mn in den Basalganglien.

Iwase K, et al; Digest Surg 19:174-183 (2002)

Hohe Spiegel von Mn sind neurotoxischMcKinney et al; Neuroradiology 46:291-295 (2004)


Normalzustand

Überdosis von NaCl (750 ml HyperHES binnen 45 min = 900 mM NaCl) führte zu pontiner Myelinolyse; Folgen: spastische Quadruparese, Kontrakturen

NW-Meldung an Fa. Fresenius-Kabi

Überdosis von Glukose – hyperosmolares Koma und im Extremfall HirntodGlukosespiegel in Plasma und Gehirn zeigen exzellente Korrelation

Weglinski et al; Resuscitation 22:65-74 (1991)


Hirntod nach Behandlungsfehler

Vierjähriger Junge gestorben

Vier Tage nach einem schweren Behandlungsfehler ist ein vierjähriger Junge in einem Hamburger Kinderkrankenhaus gestorben. Das Kind, das ins Koma gefallen war, starb am Freitag vor Abschluss weiterer Untersuchungen an Herz- und Kreislaufversagen, teilte der Chefarzt der Intensivstation des Kinderkrankenhauses Wilhelmstift, Axel Hennenberger, mit.

Quelle: ZDF heute.de, 11. August 2006


Zerebrale Ischämie

Neuroprotektion nach zerebraler Ischämie erfordert die Aufrechterhaltung von:NormotensionNormovolämienormaler SerumosmolalitätNormoglykämieNormokapnieNormothermie


Zerebrale Ischämie

Während (und nach) globaler oder fokaler zerebraler Ischämie gilt:

Abnahme des KOD von 20 + 2 auf 7 + 1 mmHg hat keinen Effekt; Abnahme der OsmS von 295 + 5 auf 282 +6 mOsm/L führt zu signifikanter Zunahme des kortikalen WassergehaltsZornow MH, et al: Anesthesiology 1987; 67:936-941 (Kaninchen)


Zerebrale Ischämie

Bei Patienten mit (und nach) zerebraler Ischämie führtAnheben der Serumosmolalität zu einer Abnahme des HirnödemsAbsenken der Serumosmolalität zu einer Zunahme des Hirnödemsdaher sind hypotone Infusionslösungen nach Insult, SHT, CPR, CPB, schwerem Schock etc. kontraindiziert!


Zerebrale Ischämie

Zur Therapie des Schock und des erhöhten ICP eignen sich

Kolloide: Dextran, HES, Haemaccel(nicht Gelofusin & Gelifundol, da Osm = 274 mOsm/l) hypertones NaCl (1,5 – 10%), auch in Kombination mit Kolloiden als „small volume resuscitation“ (SVR)isotones NaCl


Schocktherapie – Kolloide

Hunde mit hämorrhagischem Schock(MAP = 40 für 30 min) hatten nach Norma-lisierung der Hämodynamik mit 6% HES 450/0.7 signifikant niedrigeren ICP als nach Schocktherapie mit Ringerlaktat

Poole GV, et al: Crit Care Med 1986; 14:629-633

Dieser Effekt war auch gegeben, wenn mittels Epidural-Ballon eine Raumforde-rung simuliert wurde

Poole GV, et al: J Trauma 1987; 27:18-23


Schocktherapie – SVR

Experimentelle Daten zur Schocktherapie mittels SVR (NaCl 3% - 10%) zeigen, dass der ICP nach Wiederherstellung des Kreislaufs niedriger ist als nach Gabe von Ringerlösung oder RingerlaktatPrough DS, et al: Crit Care Med 1985; 13:407-411Prough DS, et al: J Neurosurg 1986; 64:627-632Ducey JP, et al: J Trauma 1989; 29:1510-1518Walsh JC, et al: J Surg Res 1991; 50:284-292Battistella FD, Wisner DH: J Trauma 1991; 31:182-188Anderson JT, et al: J Trauma 1997; 42:592-600



Bei präklinischer Schocktherapie mit SVR (7.5% NaCl ohne/mit 6% oder 12% Dextran 70) war die Letalität von Patienten mit schwerem SHT (GCS < 8) signifikant geringer verglichen mit Patienten, die Ringerlaktat erhielten Vassar MJ, et al: Arch Surg 1991; 126:1065-1072Vassar MJ, et al: Arch Surg 1993; 128:1003-1011



6065707580859095

100

0 2 4 6 8 1 0 1 2 1 4 1 6 1 8 2 0 2 2 2 4 2 6 2 8 3 0

H S DIS

HHL - Traumatischer SchockYounes RN, et al, SHOCK (1997) 7:79-83Prospektive, doppelblinde Studie an 212 Pat. (>18 a, Trauma, SAP < 80 mmHg); 101 NaCl 7,5%+Dex (HSD), 111 NaCl 0,9% (IS)

30-Tage-Überleben (%)

Schocktherapie bei schwerem SHT: 18/28 Pat. der isotonen vs. 9/25 der hypertonen Gruppe verstarben indieser Studie innerhalb der ersten 24 Std.(p < 0.05)Die 30-Tage-Letalität warsign. niedriger(p < 0.02)


ICP-Therapie – Kolloide

Bei Kaninchen mit einer Kälteläsion des Gehirns reduziert die Gabe von 7.2% NaCl + 10% Dextran 70 das „sticking“ der PMN im traumatisierten Areal um 90%Härtl R, et al: J Trauma 1997; 42 (Suppl 5):41-47

Die Gabe von HES hat einen ähnlichen EffektKaplan SS, et al: Stroke 2000; 32:866-870


ICP-Therapie – Kolloide

Kolloide werden häufig eingesetzt, um das Blutvolumen zu expandieren und den CPP zu haltenIn dieser Indikation kann Voluven® (6% HES 130.000/0.4) bis zu 70 ml/kg/Tag bis zu 28 Tage lang gegeben werden Voluven® ist effektiver als HES 6% 200.000/0.5 (max. 33 ml/kg/Tag) plus Albumin 5% (max. 37 ml/kg/Tag)Neff TA, et al: Anesth Analg 2003; 96:1453-1459


ICP-Therapie – NaClExperimentelle Daten belegen, dass

hypertones NaCl den ICP verlässlich senken kannFreshman SP, et al: J Trauma 1993; 35:344-346Taylor G, et al: J Pediatr Surg 1996; 31:65-70die für die SVR verwendeten Kombinationen genauso gut wirkenBerger S, et al: Acta Neurochir Suppl (Wien) 1994; 60:494-498Berger S, et al: J Neurosurg 1995; 37:98-107 hypertones NaCl immunologische Effekte (Endothel, PMN-Aktivierung) hatRizioli SB, et al: Yearbook of Intensive Care and Emergency Medicine 2002, pp. 446 - 453


ICP-Therapie – NaClBei Patienten mit schwerem SHT senkt HyperHES (7.2% NaCl / 6% HES 200/0.62) den ICP verlässlich, ohne wesentliche Nebenwirkungen, auch wiederholt

Own Study: Results6 pat, ICP > 25, CPP < 70; HHES 20 ml/min until ICP < 25, CPP > 70 or 250 ml given (32 treatment episodes)

control 10 min 30 minHR 93 + 23 91 + 19 97 + 24MAP 97 + 17 97 + 15 99 + 17ICP 45 + 15 25 + 14 * 26 + 14 *CPP 52 + 18 72 + 16 * 73 + 16 *

Härtl R, et al, Zentralbl Chir 1997; 122:181-185

05

1 01 52 02 53 03 54 04 55 05 5

c o n t r o l 3 0 '

Own Study: ResultsPat E.H., ICP > 25, CPP < 70; HHES 20 ml/min untilICP < 25, CPP > 70 or 250 ml (9 treatment episodes)

Härtl R, et al, Zentralbl Chir 1997; 122:181-185


ICP-Therapie – NaClDie effektive Komponente ist das hyper-tone NaCl, nicht das Kolloid, da ähnliche Ergebnisse auch durch NaCl alleine erreicht werdenHorn P, et al: Neurol Res 1999; 21:758-764

05

101520253035

control 60 min max. effect

48 Bolusgaben von 100 ml7,5% NaCl bei 10 Patienten,bei denen die konventionelleTherapie ausgereizt war. Maximaler Effekt nach 98+11min, mittl. Dauer bis ICP>25 mmHg 163+54 min


ICP-Therapie – NaCl

Bei Patienten mit Hirnödem nach Strokeist der Effekt von HyperHES stärker als der von 20% Mannit

5 0

5 5

6 0

6 5

7 0

7 5

8 0

8 5

9 0

0 1 0 2 5 4 5 1 2 0 2 4 0

H H E SM a n n i t o l

HHS vs. Mannitol - CPP9 pat, 30 episodes w. ICP > 25, treatment w. 100 ml HHES or 200 ml 20% mannitol

Schwarz S, et al, STROKE 1998; 29:1550-1555

1 6

1 8

2 0

2 2

2 4

2 6

2 8

3 0

0 1 0 2 5 4 5 1 2 0 2 4 0

H H E SM a n n i t o l

HHS vs. Mannitol - ICP9 pat, 30 episodes w. ICP > 25, treatment w. 100 ml HHES or 200 ml 20% mannitol

Schwarz S, et al, STROKE 1998; 29:1550-1555


ICP-Therapie – NaCl

Die Verwendung von 1,8% NaCl statt Ringerlaktat als „Bilanz-Infusion“während der ersten 72 Stunden (max. 1200 mL/m2/d) ist vorteilhaft:Der ICP ist mit weniger Interventionen stabil zu halten, der CPP und der ICP korrelieren signifi-kant mit dem Serum-Na+ (negativ), Komplika-tionen sind seltener, Beatmungsdauer und ICU-Aufenthalt sind kürzer.Simma B, et al: Crit Care Med 1998; 26:1265-1270


Zerebrale Ischämie

kontraindiziert sind5% Glukoselösung (= freies Wasser)Ringerlaktat (= 100 mL freies Wasser / 1000 mL)

zu vermeiden sindHyperglykämieHypoglykämieexzessive FlüssigkeitszufuhrGlutamat (?)


Zerebrale Ischämie - Glukose

Gabe von Glukose nach SHT (106 g/d) führt zu Unterdrückung der Ketogeneseund erhöhter zerebraler Laktatproduktion

Robertson CS, et al; J Neurosurg 74:43-50 (1991)

Hyperglykämie (> 200 mg/dL) führt zu einer Vergrößerung des Infarktareals von 1 mm³ auf 31 mm³ in einem Modell mit SHT und 40 min Okklusion der A. carotis

Cherian L, et al; Crit Care Med 25:1378-1383 (1997)


Zerebrale Ischämie - Glukose

Hyperglykämie führte bei Pat. mit Strokezu stärker ausgeprägtem Hirnödem und schlechterem Kurzzeit-Outcome

Dora B, et al; Acta Neurol Belg 104:64-67 (2004)

Hypoglykämie (60 mg/dL) führte bei gesunden Probanden zu einer sign. Zunahme des Blutflusses im Motor Cortex

Kennan RP, et al; J Cerebr Blood Flow Metab 25:527-534 (2005)


Zerebrale Ischämie

Je nach Flüssigkeitsbilanz (Dehydratation – Normovolämie – Hypervolämie) fand sich nach fokaler Ischämie für 90 min eine mehr oder weniger stark ausgeprägte Zunahme des Ödems in der ischämischen Hemisphäre

Paczynski RP, et al; Stroke 31:1702-1708 (2000)

Mannitol entwässert vorzugsweise die normalen Abschnitte des Gehirns

Videen TO, et al; Neurology 57:2120-2122 (2001)


Zerebrale Ischämie

Zufuhr von Glutamat (3,75 g/L) führt zur Verdopplung des Serumspiegels

Stover JF, et al; Crit Care Med 27:2252-2256 (1999)

Hohe Konzentrationen von Glutamat, Asparaginsäure und Cystein zeigten an Rhesusaffen 1 und Ratten 2 zytotoxische Effekte im Bereich des Hypothalamus

1Olney JW, et al; N Engl J Med 289:391-396 (1973)2zit in: Hermanussen M, et al; Acta paediatrica 94:16-19

(2005)


Schlussfolgerungen

Infusionslösungen, sofern sie nicht zu rasch gegeben oder überdosiert werden, haben vor allem bei Patienten mit globaler oder fokaler zerebraler Ischämie zerebrale EffekteWesentlich ist die Aufrechterhaltung von

NormovolämieNormoglykämienormaler Serumosmolalität


Schlussfolgerungen

Dies wird erzielt durchVermeidung der Zufuhr hypotoner Lösungen, die Osmolalität der Infusionslösung soll 290 mOsm/L nicht unterschreitenExakte Dosierung der Glukosezufuhr, mit frühzeitiger Gabe von InsulinExakte Flüssigkeitsbilanzierung


Schlussfolgerungen

Zur Therapie der zerebralen Ischämie (auch im Rahmen des Schocks) eignen sich

hypertones NaCl mit / ohne Kolloid-zusatz (als Volumenersatz und zur Therapie des erhöhten Hirndrucks)Kolloide (v.a. HES 6% 130.000) und isotones NaCl (zur Aufrechterhaltung der Normovolämie)


Der Inhalt dieser Präsentation kann(an Stelle eines Skriptums)

als pdf.file angefordert werden bei

[email protected]

DANKE

Documents

Zerebrale Effekte von Infusionslösungen