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URL: http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2007/4811/


Einfluss des positiven endexspiratorischen Drucks auf die lebervenöse Durchblutung : dopplersonographische Untersuchung

Leuchtenberg, Anne Mareike


pdf-Format: Dokument 1.pdf (309 KB)

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Freie Schlagwörter (Deutsch): Doppler , Peep
Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Abt. für Diagnostische Radiologie , Zentrum für Radiologie
Fachgebiet: Medizin
DDC-Sachgruppe: Medizin
Dokumentart: Dissertation
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 11.06.2007
Erstellungsjahr: 2007
Publikationsdatum: 08.08.2007
Kurzfassung auf Deutsch: Die Beeinträchtigung der Organperfusion und speziell der Leberperfusion und –funktion unter den Bedingungen einer Beatmung mit erhöhtem endexspiratorischen Druck (PEEP) ist ein intensivmedizinisches Problem, welches insbesondere bei kritisch kranken Patienten von erheblicher Relevanz ist.

In der vorliegenden Studie wurde bei insgesamt 12 postoperativ beatmungspflichtigen Patienten untersucht, ob sich die Auswirkungen einer Beatmung mit einer Erhöhung des PEEP von 5 auf 15 mbar auf die maximale Blutflussgeschwindigkeit einer Lebervene (LV-FG max.) und eines Astes der Portalvene (PV-FG max.) mittels Dopplersonographie darstellen lassen und ob ein Unterschied zwischen der Anwendung eines extrinsischen und eines intrinsischen PEEP besteht. Bisherige Untersuchungen zu dieser Fragestellung wurden mit aufwendigen invasiven Methoden (z. B. Messungen mittels in Gefäße eingebrachter Katheter oder Messungen der Indocyaningrün Plasmaclearance) durchgeführt, die für den routinemäßigen klinischen Einsatz nicht geeignet sind.


Die Dopplersonographie einer Leber- und einer Portalvene erfolgte nahezu kontinuierlich über ca. 50-60 Minuten. Zusätzlich wurden der systolische, der diastolische und der mittlere arterielle Blutdruck sowie die Herzfrequenz dokumentiert und ausgewertet. Zur besseren statistischen Auswertbarkeit wurden die Messwerte in fünfminütigen Intervallen zusammengefasst. Zunächst erfolgte eine 15 Minuten dauernde Phase mit einer „low PEEP“ Einstellung von 5 mbar, deren letztes 5-Minuten-Intervall bei der anschließenden Auswertung als Kontrollwert diente. Im Anschluss wurde eine Erhöhung des endexspiratorischen Drucks auf 15 mbar mittels intrinsischem bzw. extrinsischem PEEP („high PEEP“-Phase) für 15 Minuten vorgenommen. Hieran schloss sich eine „Nach PEEP“-Phase von ca. 20-30 Minuten Länge an.


Es konnte eine signifikante Abnahme der PV-FG max. von 4,5-7,7% und der LV-FG max. von 14,5-19,3% während der extrinsischen und intrinsischen „high PEEP“-Phasen nachgewiesen werden. Diese Änderung trat bereits innerhalb der ersten fünf Minuten auf und war nach Beendigung der „high PEEP“-Phase innerhalb von 5 bis 10 Minuten reversibel. Es zeigten sich deutliche inter-individuelle Unterschiede.

Zwischen den Gruppen mit extrinsischem und mit intrinsischem PEEP bestand hinsichtlich der FG max. kein signifikanter Unterschied (Gruppengröße von je 6 Patienten).

Die hämodynamischen Parameter ergaben keine signifikanten Änderungen des systolischen, diastolischen und mittleren arteriellen Blutdrucks unter PEEP. Für die Herzfrequenz ließ sich ein leichter Anstieg verzeichnen, wobei dies auch auf eine relativ geringe Sedierungstiefe aufgrund einer möglichst rasch angestrebten Extubation zurückgeführt werden kann.
Unter PEEP-Beatmung kann es durch den verminderten venösen Rückstrom zu einer Reduktion der Herzauswurfleistung kommen. Diese kann sich zu einem ebenso vorhandenen, günstigen nachlastsenkenden Effekt hinzuaddieren. Die hierdurch möglicherweise resultierenden Veränderungen des Kreislaufs ebenso wie der Durchblutung der Leber sind daher immer im Zusammenhang mit der Ausgangslage (Volumenstatus des Patienten, Gabe von Medikamenten etc.) zu beurteilen.


Die vorliegende Studie zeigt, dass sich die Verminderung des Blutflusses der Lebergefäße dopplersonographisch darstellen lässt. Obwohl auf Grund des nur ungenau zu bestimmenden Gefäßdurchmessers keine Flussvolumina ermittelt werden konnten, lässt sich im Hinblick auf vorausgegangene Studien, die eine Reduktion des Blutflusses der Portalvene sowie eine Erhöhung des Druckes in den Lebervenen verbunden mit einer Ausdehnung der Leber zeigten, annehmen, dass die hier beobachtete Reduktion der maximalen Flussgeschwindigkeit Ausdruck eines verminderten Blutflusses ist.

Die Beatmung mit erhöhtem PEEP stellt einen deutlichen Risikofaktor für das Auftreten einer Leberfunktionsstörung (Anstieg GGT, GPT, GOT, erhöhte Cholestaseenzyme, Hyperbilirubinämie) dar. Die Überwachung der Leberdurchblutung kann mit Ausnahme der Bestimmung der Indocyaningrün Plasmaclearance nicht routinemäßig im klinischen Alltag angewandt werden. Hier bietet die Dopplersonographie den Vorteil eines schonenden, problemlosen Einsatzes und ist nicht invasiv oder strahlenbelastend, was insbesondere auch auf Intensivstationen und bei nicht einwilligungsfähigen Patienten von Vorteil ist. Wenn keine Einschränkung der Darstellbarkeit der Gefäße, wie z.B. nach erfolgter abdomineller Operation, vorliegt, erweist sich die Dopplersonographie als geeignete Methode zur Darstellung der Leberblutflussveränderungen, die im Gefolge von Veränderungen der Höhe des PEEP auftreten. Sie bietet vor allem die Möglichkeit einer Verlaufsbeobachtung, wodurch gegebenenfalls eine Anpassung der Beatmung bzw. Therapie resultieren kann. Für eine einwandfreie Validierung der hier eingesetzten Methode sind weitere Vergleichsstudien z. B. mittels der Indocyaningrün Plasmaclearance Methode notwendig.
Kurzfassung auf Englisch: The reduction of the organ perfusion and especially the perfusion und function of the liver under mechanical ventilation with increased positive end expiratory pressure (PEEP) is a common medical problem especially in critical ill patients.

In the present study the effect of an increase of the PEEP level from 5 to 15 mbar during mechanical ventilation on the maximum blood flow velocity of a hepatic vein (LV-FG max.) and a branch of the portal vein (PV-FG max.) and the difference of the use of an intrinsic or extrinsic PEEP was measured with Doppler ultrasound. 12 critically ill patients on an intensive care unit, who had undergone major surgery, were included. Previous studies have been performed with complex mainly invasive methods (e. g. measurement by intravenous catheters or measurement of the Indocyanin green plasma clearance), which are not practicable for the routine work.


Doppler ultrasound of the hepatic and portal vein was performed almost continuously for 50-60 minutes. The systolic, diastolic and mean arterial blood pressure and heart rate have also been documented and evaluated. For the evaluation the results were divided in five-minute intervals. The examination started with a 15 minute “low PEEP” period with a PEEP level of 5 mbar. The last five-minute interval of this period served as a control during the following evaluation. During the following “high PEEP” period the PEEP level was raised to 15 mbar by intrinsic and extrinsic PEEP for 15 minutes respectively. Afterwards a “after PEEP” period for 20-30 minutes with a PEEP level of 5 mbar followed.


A significant decrease of the PV-FG max. of 4,5-7,7% and of the LV-FG max. of 14,5-19,3% during the extrinsic and the intrinsic “high PEEP” period was observed. The blood flow velocity changed during the first five minutes of the “high PEEP” period and was reversible during 5-10 minutes afterwards. Clear inter-individual differences were observed.
Between the groups of patients ventilated with an intrinsic and extrinsic PEEP there were no significant differences ( n=6 per group).

The systolic, diastolic and mean arterial blood pressure showed no significant change during the “high PEEP” period. The heart rate showed a slight increase, which could result from a low sedation, which was given because of an early extubation approach.

During mechanical ventilation with PEEP there is a known decrease in cardiac output because of a reduced venous return to the heart and an increase in right ventricular afterload. The resulting changes in the general circulation and the circulation of the liver have to be considered in context with the individual status (e.g. status of volume, medication).


The present study shows the possibility of measuring the changes of hepatic blood flow with Doppler ultrasound. Even though the blood flow volume was not determined because of the missing diameter of the vessel, we conclude, that the reduced blood flow velocity reflects the reduced hepatic blood flow. This conclusion is based on former studies with a reduced portal blood flow, an increased pressure of the veins of the liver and a volume increase of the liver.

Ventilation with an increased PEEP level is a main risk factor for dysfunction of the liver. The monitoring of the hepatic blood supply for the clinical routine has yet not been available with the exception of the Indocyanin green plasma clearance. The Doppler ultrasound has the advantage of being a gentle, non invasive and easy to perform method with no contamination of radiation, which is an advantage especially on intensive care units with critical ill patients, who are not able to give their permission for the examination.

If there are no contraindications, e. g. a major abdominal surgery, the Doppler ultrasound is a suitable method to demonstrate the changes in liver blood flow, which result from changes of the different PEEP level. With this method it is possible to register non-invasively almost continuously changes in liver blood flow. This may have an impact on ventilator in the future. Further trials for validation of the method e.g. comparison with the Indocyanin green plasma clearance are necessary.