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Die Acetylenauswaschmethode im Vergleich zum Fickschen Prinzip und der Thermodilutionsmethode bei Patienten mit prä- oder postkapillarer pulmonaler Hypertonie

The acetylene rebreathing method compared to thermodilution and Fick methods in patients with pre- or postcapillary pulmonary hypertension

Becker, Beate


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Freie Schlagwörter (Deutsch): Acetylenauswaschmethode , Herzzeitvolumen , pulmonale Hypertonie , Thermodilutionsmethode , Fick'sches Prinzip
Freie Schlagwörter (Englisch): Acetylene Rebreathing Method , cardiac output , pulmonary hypertension , thermodilution method
Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Medizinische Klinik II des Zentrums Innere Medizin
Fachgebiet: Medizin
DDC-Sachgruppe: Medizin
Dokumentart: Dissertation
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 10.02.2006
Erstellungsjahr: 2005
Publikationsdatum: 15.03.2006
Kurzfassung auf Deutsch: Das Herzzeitvolumen ist einer der wichtigsten prognostischen Faktoren bei Patienten mit pulmonaler Hypertonie. Bisher scheitert die routinemäßige Messung des HZV bei diesen Patienten an dem Fehlen einer nicht- invasiven Messmethode. Für die nicht- invasive Acetylenauswaschmethode existieren verschiedene Studien, die vergleichbare Ergebnisse zu den etablierten Messmethoden (Messungen nach dem Fickschen Prinzip, Thermodilutionsmethode) bei Gesunden und bei verschiedenen Patientenkollektiven aufzeigen.

Das Prinzip der Acetylenauswaschmethode beruht darauf, dass sich das Acetylen als inertes Gas im Blut der Lungenstrombahn löst und zwar mit einem konstanten Löslichkeitskoeffizienten. So kann vereinfacht ausgedrückt anhand des Konzentrations-unterschiedes des Acetylens in der Ein- und Ausatemluft das HZV bestimmt werden.

Die wichtigste Fragestellung unserer Studie bezog sich auf den Einfluss, den die Ätiologie einer pulmonalen Hypertonie auf die Messergebnisse der Acetylenauswaschmethode nehmen kann. Dazu haben wir Patienten zum einen mit präkapillar und zum anderen mit postkapillar bedingter pulmonaler Hypertonie untersucht. Während bei der präkapillaren Form durch eine Reduktion des Gefäßdurchmessers in der Lunge das Blutvolumen der Lunge insgesamt eher vermindert ist, kommt es bei der postkapillaren PH durch einen Rückstau des Blutes vor dem linken Herzen zu einer Zunahme des Blutvolumens in der Lunge.

Bei insgesamt 18 Patienten mit PH haben wir Messungen des HZVs in Ruhe, unter leichter Belastung (10 Watt) und während eines Ausbelastungstest auf dem Fahrradergometer durchgeführt. Davon hatten 9 Patienten eine präkapillare PH, bei der es sich entweder um eine primäre PH oder um eine chronisch thrombembolische PH handelte (PPH/CTEPH-Gruppe). Die anderen 9 Patienten wiesen eine postkapillare PH auf, die durch eine dilatative oder ischämische Kardiomyopathie bedingt war (PVH-Gruppe).

Unsere Ergebnisse zeigten eine relativ gute Korrelationen zwischen den Messungen nach dem Fick’schen Prinzip und der Thermodilutionsmethode (r= 0,482-0,948). Dies galt auch für den Vergleich zwischen der Thermodilutionsmethode und der Acetylenauswaschmethode (r = 0,609-0,949). Bei der Thermodilutionsmethode war ein signifikanter Unterschied zwischen den beiden Patientengruppen auszumachen (ANOVA p =0,002). Dieser könnte dadurch bedingt gewesen sein, dass in der PPH/CTEPH- Gruppe insgesamt sieben Patienten eine Trikuspidalinsuffizienz aufwiesen, während dies in der PVH-Gruppe nur bei drei Patienten der Fall war.

Zwischen der Acetylenauswaschmethode und den Messungen nach dem Fick’schen Prinzip zeigte sich eine schlechtere Korrelation (r = 0,227-0,710). Außerdem war bei den HZV- Bestimmungen nach dem Fick’schen Prinzip kein Unterschied zwischen den beiden Patientengruppen auszumachen (ANOVA p =0,743), wohl aber bei den Messungen mit der Acetylenauswaschmethode (ANOVA p =1*10-10). Diese Unterschiede lassen sich durch das unterschiedliche pulmonale Blutvolumen in den beiden Patientengruppen erklären.

Insgesamt zeigen unsere Ergebnisse, dass mit auch mit Acetylenauswaschmethode das HZV bestimmt werden kann. Allerdings kann diese Methode bei allen Erkrankungen, die zu einer Zunahme des pulmonalen Blutvolumens führen, nur mit Vorbehalt in ihrer jetzigen Form angewandt werden. Außerdem sollte weiter untersucht werden, ob der CO-Transferfaktor dazu benutzt werden kann, den systematischen Fehler der Methode zu verkleinern.
Kurzfassung auf Englisch: The cardiac output is one of the most important prognostic factors in patients with pulmonary hypertension. Repeated measurement of cardiac output is difficult in these patients, because a non-invasive measuring method has not been established. For the non-invasive acetylene rebreathing method several studies exist, showing comparable results to the established methods (Fick method, thermodilution) in control subjects and various groups of patients.
The principle of the acetylene rebreathing method relies on the fact, that the inert gas acetylene is rapidly diluted in the blood of the pulmonary vessels. This happens with a constant coefficient of solubility and is limited by the available blood volume. So, simplified, the cardiac output can be determinated from the differences in concentration of acetylene in the in- and exhaled air.
The most important question of our study was which influence the etiology of pulmonary hypertension might have on the measurements of the acetylene rebreathing method. For that we examined patients with precapillary and with postcapillary pulmonary hypertension. While the blood volume of the lung is reduced in the precapillary form, it comes to a congestion of blood in the lung due to left heart disease in the postcapillary form of pulmonary hypertension.
Altogether, in 18 patients with pulmonary hypertension we measured cardiac output at rest, at light physical work load (10 watt) and at maximal work using a bicycle ergometry. Of these, 9 patients suffered from precapillary pulmonary hypertension, caused by a primary pulmonary hypertension or by a chronic thrombembolic pulmonary hypertension (PPH/CTEPH- group). The other 9 patients suffered from postcapillary pulmonary hypertension, which was caused by a congestive or ischemic cardiomyopathy (PVH- group).
Our results showed a good correlation between the measurements with the Fick method and the thermodilution method (r = 0,482-0,948). It was similar for the comparison of the thermodilution with the acetylene rebreathing method (r = 0,609-0,949). The Thermodilution method suggested a difference between the patientgroups (ANOVA p =0,002). This could be explained by the fact that in the PPH/CTEPH- group, seven patients suffered from tricuspid insufficiency, while in the PVH- group only three patients were concerned.
Between the acetylene rebreathing method and the Fick method there was a bad correlation (r = 0,227-0,710). There was no difference between the patientgroups with the Fick method (ANOVA p =0,743), but with the acetylene rebreathing method there was a significantly higher cardiac output in the PVH-group than in the PPH/CTEPH-group(ANOVA p =1*10-10). These differences can be explained by the different pulmonary blood volume in the both patientgroups.
In conclusion our results show that with the acetylene rebreathing method the cardiac output may be estimated. This method can be used in its present form with some restrictions in diseases, which cause an increase of the blood volume in the lung. It should be further examined, if a change in the CO-transfer capacity of the lung could allow a correction of the systematic error of the acetylene rebreathing method that is associated with differences in pulmonary blood volume.