Der Einfluss des kontinuierlich positiven Atemwegsdruckes (CPAP) auf die Blutflussgeschwindigkeit im venösen Leberstromgebiet - duplexsonographische Untersuchungen

Zusammenfassung

Ziel der Studie: Nichtinvasive Beatmungsverfahren wie kontinuierlich positiver Atemwegsdruck (CPAP) haben in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. Bis auf die Indocyaningrün-Clearancemethode existieren allerdings bislang keine nichtinvasiven Methoden, mit denen die kurzfristigen Auswirkungen derartiger Verfahren auf die Durchblutung des Hepatosplanchnicusgebietes dargestellt werden können. Methodik: Wir untersuchten an 20 freiwilligen und gesunden Probanden (12 männlich, 8 weiblich; mittleres Alter: 24,7 ± 4,7 Jahre) duplexsonographisch die maximale Flussgeschwindigkeit (FG_max) in definierten Abschnitten der Lebervenen und der V. portae vor, während und nach Anwendung eines CPAP von 10 cm H₂O. In beiden Gefäßabschnitten wurden alternierend möglichst viele Messwerte erhoben, aus denen nach Einteilung in Intervalle zu je fünf Minuten arithmetische Intervallmittelwerte gebildet wurden. Der Versuchsablauf gliederte sich in ein Kontrollintervall („vor CPAP”), drei „CPAP”-Intervalle und abschließend zwei „nach CPAP”-Intervalle, zu deren Beginn jeweils Puls- und Blutdruckmessungen erfolgten. Ergebnisse: Im Bereich der Lebervene sank die FG_max während aller drei „CPAP”-Phasen im Vergleich zum Ausgangswert um 13,2 %, 16,8 % bzw. 15,7 % signifikant ab (jeweils p ≤ 0,001). Im portalvenösen Stromgebiet war die FG_max mit einem Rückgang um 4,3 %, 8,8 % bzw. 7,0 % nur im zweiten der drei CPAP-Intervalle signifikant erniedrigt (p ≤ 0,005). Die Veränderungen bildeten sich nach wenigen Minuten wieder in den Ausgangsbereich zurück. Puls- und Blutdruckwerte wiesen während der gesamten Messung keine signifikanten Änderungen auf.

Schlussfolgerung: Die in beiden venösen Leberstromgebieten erhobenen Messwerte zeigen insgesamt eine deutliche Übereinstimmung mit den bereits in früheren Studien mit invasiveren Methoden ermittelten Ergebnissen. Die maximale Blutflussgeschwindigkeit erweist sich als ein hilfreicher Parameter, um Veränderungen des Leberblutflusses während CPAP nichtinvasiv und semiquantitativ zu monitoren. Wünschenswert wäre eine weitere Erprobung auch unter den Bedingungen kontrollierter Beatmungsverfahren, um auf diese Weise die Beatmungsstrategie für kritisch kranke Patienten weiter optimieren zu können.

Abstract

Objective: In the last years, noninvasive techniques of artificial ventilation like continuous positive airway pressure (CPAP) have become more and more important. However, the effects of such procedures on the circulation of the hepatosplanchnic area are, except for the indocyanine green plasma clearance, not yet representable by means of noninvasive investigation methods. Methods: We studied maximum blood flow velocity in defined areas of hepatic and portal veins by duplex ultrasonography in 20 healthy volunteers (12 male, 8 female; age: 24,7 ± 4,7 years [mean ± SD]) before, during and after application of CPAP (10 cm H₂O). As many measurements as possible were taken in both vascular systems. After division into five minute intervals arithmetical mean values were calculated for each interval. The experiment was divided into a control interval (”before CPAP”), three ”CPAP” intervals and finally two ”after CPAP” intervals. Heart rate and blood pressure were taken at the beginning of these intervals. Results: Compared with the control interval, maximum blood flow velocity in the area of the hepatic vein decreased significantly by 13,2 %, 16,8 % and 15,7 % (p ≤ 0,001 in each case) during each of the three „CPAP” periods. In the portal venous area blood flow velocity decreased by 4,3 %, 8,8 % and 7,0 %, respectively, with a significant decrease only in the second ”CPAP” interval (p ≤ 0,005). After CPAP, changes returned to baseline within a few minutes. Heart rate and blood pressure showed no significant differences during the whole experiment. Conclusion: Parameters taken in both venous vascular areas of the liver show clear correspondence with the results of former studies, which have been determined by means of more invasive investigation methods. Maximum blood flow velocity seems to be useful for monitoring liver blood flow and its individual time course during CPAP, noninvasively and semiquantitatively. Further trials under conditions of controlled mechanical ventilation should be performed to optimize ventilation strategies for the critically ill.

Schlüsselwörter

Kontinuierlich positiver Atemwegsdruck (CPAP) - Duplexsonographie - Leberdurchblutung - Hepatosplanchnicusgebiet - Flussgeschwindigkeit

Key words

Continuous positive airway pressure (CPAP) - duplex sonography - liver blood flow - hepatosplanchnic area - blood flow velocity

Literatur

• 1 Evans T W. International consensus conferences in intensive care medicine: noninvasive positive pressure ventilation in acute respiratory failure.  Intensive Care Med. 2001;  27 166-178
• 2 Keenan S P, Gregor J, Sibbald W J, Cook D, Gafni A. Noninvasive positive pressure ventilation in the setting of severe, acute exacerbations of chronic obstructive pulmonary disease: more effective and less expensive.  Crit Care Med. 2000;  28 2094-2102
• 3 Bolitschek J, Schmeiser-Rieder A, Schobersberger R, Rosenberger A, Kunze M, Aigner K. Impact of nasal continuous positive airway pressure treatment on quality of life in patients with obstructive sleep apnea.  Eur Respir J. 1998;  11 890-894
• 4 Sanner B M, Klewer J, Trumm A, Randerath W, Kreuzer I, Zidek W. Long-term treatment with continuous positive airway pressure improves quality of life in obstructive sleep apnea syndrome.  Eur Respir J. 2000;  16 118-122
• 5 Fietze I, Bolcskei P L, Hormann K, Lund R, Mayer G, Müller D, Peter J H, Rasche K, Ruhle K H, Sanner B, Schmatzler R, Stammnitz A, Schlafke M E. Complications of nasal CPAP therapy. Consequences for general practice.  Med Klin. 1996;  91 758-765
• 6 Genovese J, Moskowitz M, Tarasiuk A, Graver L M, Scharf S M. Effects of continuous positive airway pressure on cardiac output in normal and hypervolemic unanesthesized pigs.  Am J Respir Crit Care Med. 1994;  150 752-758
• 7 Montner P K, Greene E R, Murata G H, Stark D M, Timms M, Chick T W. Hemodynamic effects of nasal and face mask continuous positive airway pressure.  Am J Respir Crit Care Med. 1994;  149 1614-1618
• 8 Palasiewicz G, Sliwinski P, Koziej M, Zielinski J. Acute effects of CPAP and BiPAP breathing on pulmonary haemodynamics in patients with obstructive sleep apnoea.  Monaldi Arch Chest Dis. 1997;  52 440-443
• 9 Peters J, Hecker B, Neuser D, Schaden W. Regional blood volume distribution during positive and negative airway pressure breathing in supine humans.  J Appl Physiol. 1993;  75 1740-1747
• 10 Perkins M W, Dasta J F, De Haven B, Halpern P, Downs J B. A model to decrease hepatic blood flow and cardiac output with pressure breathing.  Clin Pharmacol Ther. 1989;  45 548-552
• 11 Bredenberg C E, Paskanik A, Fromm D. Portal hemodynamics in dogs during mechanical ventilation with PEEP.  Surgery. 1981 Nov;  90 (5) 817-822
• 12 Berendes E, Lippert G, Loick H M, Brüssel T. Effects of PEEP ventilation on splanchnic oxygenation in humans.  J Cardiothorac Vasc Anaesth. 1996 Aug;  10 (5) 598-602
• 13 Fujita Y. Effects of PEEP on splanchnic hemodynamics and blood volume.  Acta Anaesthesiol Scand. 1993;  37 427-431
• 14 Johnson E E, Hedley-Whyte J. Continuous positive pressure-ventilation and portal flow in dogs with pulmonary edema.  J Appl Physiol. 1972;  33 385-389
• 15 Winsö O, Biber B, Gustavsson B, Holm C, Milsom I, Niemand D. Portal blood flow in man during graded positive end-expiratory pressure ventilation.  Intensive Care Med. 1986;  12 80-85
• 16 Barbaro B, Cina A, Mariani M L, Manfredi R. Color Doppler US of intrahepatic vascular system.  Rays. 1997;  22 249-269
• 17 Manyari D E, Wang Z, Cohen J, Tyberg J V. Assessment of the human splanchnic venous volume-pressure relation using radionuclide plethysmography. Effect of nitroglycerin.  Circulation. 1993;  87 1142-1151
• 18 Goto Y, Nagino M, Nimura Y. Doppler estimation of portal blood flow after percutaneous transhepatic portal vein embolization.  Ann Surg. 1998;  228 209-213
• 19 Hübner G H, Steudel N, Kleber G, Behrmann C, Lotterer E, Fleig W E. Hepatic arterial blood flow velocities: assessment by transcutaneous and intravascular Doppler sonography.  J Hepatol. 2000;  32 893-899
• 20 Kin Y, Nimura Y, Hayakawa N, Kamiya J, Kondo S, Nagino M, Miyachi M, Kanai M. Doppler analysis of hepatic blood flow predicts liver dysfunction after major hepatectomy.  World J Surg. 1994;  18 143-149
• 21 Kito Y, Nagino M, Nimura Y. Doppler sonography of hepatic arterial blood flow velocity after percutaneous transhepatic portal vein embolization.  Am J Roentgenol. 2001;  176 909-912
• 22 Teichgraber U K, Gebel M, Benter T, Manns M P. Effect of respiration, exercise, and food intake on hepatic vein circulation.  J Ultrasound Med. 1997;  16 549-554
• 23 Love R, Choe E, Lippton H, Flint L, Steinberg S. Positive end-expiratory pressure decreases mesenteric blood flow despite normalization of cardiac output.  J Trauma. 1995;  39 195-199
• 24 Zoli M, Iervese T, Abbati S, Bianchi G P, Marchesini G, Pisi E. Portal blood velocity and flow in aging man.  Gerontology. 1989;  35 61-65
• 25 Teichgraber U K, Gebel M, Benter T, Manns M P. Duplex ultrasound characterization of hepatic vein blood flow in healthy probands.  Ultraschall Med. 1997;  18 267-271
• 26 Basilico R, Filippone A, Guidotti A, Di Giandomenico V, Muzi M, Bonom L. Reproducibility of Doppler sonography in the study of hepatic blood flow.  Radiol Med (Torino). 1994;  87 268-274
• 27 Iwao T, Toyonaga A, Shigemori H, Oho K, Sumino M, Sato M, Tanikawa K. Echo-Doppler measurements of portal vein and superior mesenteric artery blood flow in humans: inter- and intra-observer short-term reproducibility.  J Gastroenterol Hepatol. 1996;  11 40-46
• 28 Tai D I, Chuah S K, Chen C L, Lo S K, Changchien C S, Li I T. Inter-observer variability of portal hemodynamics measured by Doppler ultrasound on three different locations of portal vein.  J Clin Ultrasound. 1996;  24 61-66
• 29 Zentner J, Zoller W G. Indocyanine green clearance and duplex sonography in hepatic blood flow.  Clin Investig. 1992;  70 620
• 30 Carlisle K M, Halliwell M, Read A E, Wells P N. Estimation of total hepatic blood flow by duplex ultrasound.  Gut. 1992;  33 92-97
• 31 Horn J R, Zierler B, Bauer L A, Reiss W, Strandness D E Jr. Estimation of hepatic blood flow in branches of hepatic vessels utilizing a noninvasive, duplex Doppler method.  J Clin Pharmacol. 1990;  30 922-929
• 32 Barbaro B, Manfredi R, Cotroneo A R, Nuzzo G, Marano P. New perspectives on the clinical applications of functional radiology of the liver.  Rays. 1997;  22 320-336
• 33 Carrico C J, Meakins J L, Marshall J C, Fry D, Maier R V. Multiple organ failure syndrome. The gastrointestinal tract: the „motor” of MOF.  Arch Surg. 1986;  121 196-208