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Transkaranielle Messung Intraoperativ Extrakranielle Messung Monitoring Funktionstest Dopplersonographie HAL Image Map Transcranial Operativ Excranial Monitoring Function Test Doppler Sonography HAL Image Map

Anästhesie

Die Aufrechterhaltung und Überwachung einer suffizienten Hirnperfusion ist eine entscheidende Säule der Anästhesie und Intensivmedizin. Die transkranielle Dopplersonographie stellt ein nicht-invasives Verfahren dar, das es erlaubt, in Echtzeit Informationen über die zerebrale Hämodynamik zu gewinnen.

So erlangt beispielsweise die Determination der zerebralen Autoregulationsfähigkeit mehr und mehr an Bedeutung. Damit Beeinträchtigung der Autoregulationsfähigkeit (z.B. nach Schädel-Hirn-Trauma oder Schlaganfall) die Hirnperfusion zunehmend direkt vom systemischen arteriellen Blutdruck abhängt, sind Betroffene somit durch Hypo- oder Hypertension stärker gefährdet, zerebrale Schäden zu erleiden als gesunde Menschen.

Aus anästhesiologischer Sicht kann die TCD folglich nicht nur eingesetzt werden, um präoperativ Risikopatienten zu identifizieren, sondern auch, um intraoperativ durch Messung von Blutflussgeschwindigkeiten zerebrale Hypoperfusion frühzeitig zu erkennen und die Narkose somit optimal anpassen zu können. Intensivmedizinisch kann sich dieser Nutzen beispielsweise zum Monitoring von Vasospasmus-gefährdeten oder Schädel-Hirn-traumatisierten Patienten zu Nutze gemacht werden. Laut einigen Autoren der wissenschaftlichen Literatur ist dieser Nutzen besonders durch Kombination mit anderen Methoden des Neuromonitorings groß.

Aktuelle Forschungsergebnisse erlauben einen interessanten Ausblick, dass es möglich sein könnte, durch TCD-Messungen auch eine Aussage über die intrakraniellen Druckverhältnisse machen zu können. Dies könnte sowohl im Schockraum als auch auf der Intensivstation eine einfache, nicht-invasive Hilfestellung sein. Endgültig Ergebnisse müssen allerdings abgewartet werden.

 

Weitere Themen:

Autoregulation (VMR) Intensivmedizin


Definition
„Das Gehirn als Hypoxie-empfindlichstes Organ des menschlichen Körpers ist auf eine konstante Blutversorgung angewiesen. Zur Gewährleistung der Unabhängigkeit von systemischen hypo- bzw. hypertensiven Blutdruckschwankungen existieren verschiedene Regulationsmechanismen, welche den zerebralen Blutfluss (CBF) in einem weiten Bereich (arterieller Mitteldruck zwischen ca. 60-150mmHg) konstant halten. Zu diesen Mechanismen gehören die Blutdruck-adaptierte Autoregulation, die metabolische Vasoreaktivität sowie die neurovasculäre Kopplung“. (zitiert nach Nina Thölen, 2009).



Der Ausfall dieser Regulationsmechanismen kann beispielsweise durch Stenosen der A. carotis communis zustande kommen und somit das Risiko für ischämische Schlaganfälle erhöhen.


Pathologie
Unter dem Oberbegriff der zerebralen Regulationsmechanismen fasst man mehrere Funktionen des Körpers zusammen. Allen gemeinsam ist das Ziel, die Durchblutung des Gehirns weitestgehend unabhängig von äußeren Faktoren wie Blutdruckschwankungen oder pH-Wert Änderungen konstant zu halten. Dadurch wird in physiologischen Grenzen eine ausgewogene Energieversorgung mit den wichtigsten Substraten des Gehirns, Sauerstoff und Glucose sichergestellt.

Die Blutdruck-adaptierte Autoregulation ist der Regulationsmechanismus, den man im engeren Sinne als zerebrale Autoregulation (cAR) bezeichnet [Ringelstein et al. 1988].

Die cAR beruht auf dem „Bayliss-Effekt“, welcher nicht nur im Gehirn sondern auch in peripheren Geweben zu beobachten ist. Der Bayliss-Effekt beschreibt die Reaktion der Gefäßmuskulatur, insbesondere der Arteriolen (Widerstandsgefäße), auf Änderungen des Blutdrucks. Bei Blutdruckanstieg kommt es zu einer Kontraktion der glatten Gefäßmuskulatur, ein Blutdruckabfall führt zur Relaxation der glatten Muskelfasern mit Gefäßdilatation. Da nach dem Gesetz von Hagen-Poiseulle (s.o.) dem Gefäßradius ein großer Anteil in der Regulation des zerebralen Widerstandes und damit des CBF zukommt, wird in einem weiten Bereich die konstante Blutversorgung des Gehirns unabhängig von systemischen Blutdruckschwankungen ermöglicht. Erst bei arteriellen Mitteldruckwerten, die nicht zwischen 60 - 150mmHg liegen, folgt die Gefäßweite dem Blutdruck druckpassiv, was bei steigendem Blutdruck eine pathologische Gefäßdilatation zur Folge haben kann [Immink et al. 2004].

Eine daraus entstehende Hyperperfusion kann zu Schäden in der Blut-Hirn-Schranke bis hin zum Hirnödem führen [Paulson 2002].

Nach schwerem Schädel-Hirn-Trauma konnte nachgewiesen werden, dass eine solche druckpassive Weitung der zerebralen Gefäße unter bestimmten Umständen bereits innerhalb des physiologischen Autoregulationsbereiches stattfinden kann. Diese Einschränkung der Autoregulation kann bis zur vollständigen Vasoparalyse reichen [Vajramani et al. 1999]. Im klinischen Alltag ist eine intakte Autoregulation z. B. bei der zerebralen Insulten bzw. Haemorrhagie, beim Schädel-Hirn-Trauma oder bei Verschlüssen der A. carotis int. von Relevanz.

TCD Bestimmung der zerebralen Autoregulation

Eines von mehreren Verfahren zur Messung der zerebralen Autoregulation ist die Bestimmung des Kreuzkorrelationskoeffizieten MX mittels TCD. Alternativ stünde ebenso die Messung mittels Positronen-Emmissions-Tomographie (PET) zur Verfügung. Da die TCD allerdings ohne ionisierende Strahlung auskommt, wird sie der PET in der klinischen Routine vorgezogen. Der Mx beschreibt den Zusammenhang zwischen mittlerer CBFV und dem intrazerebralen Perfusionsdruck (CPP). Der kann CPP bisher lediglich invasiv mit Hirndrucksonden bestimmt werden.
Studien konnten zeigen, dass alternativ auch die Verwendung von arteriellen Blutdruckwerten möglich ist [Piechnik et al. 1999; Lavinio et al. 2007]. Mittels plethysmographischen Verfahren kann eine kontinuierliche arterielle Druckkurve auch nichtinvasiv bestimmt werden (z.B. CNAP).
„Der Mx kann zwischen 1 und -1 liegen, wobei eine Korrelation von 1 eine nicht vorhandene Autoregulation bedeutet und eine Korrelation von 0 eine funktionierende cAR [Reinhard et al. 2003]. Der in der Literatur beschriebene Wert für Mx, der die Grenze zu einer pathologischen Autoregulation darstellt, liegt bei > 0.3 [Lang et.al. 2008; Soehle et al. 2004]. Mx korreliert, wie in einer Studie von Reinhard et al. (2003) nachgewiesen werden konnte, positiv mit der Phasendifferenz, die ebenfalls für die Abschätzung der Autoregulations mittels TCD berechnet werden kann.“ (zitiert nach Nina Thoele, 2009).



Bestimmung der dynamischen Autoregulation mittels Doppler-Monitoring bei einer 59-jährigen Patientin mit Verschluss der linken A. carotis interna.

Links: Rohsignale von Blutdruck (ABP) und zerebraler Blutflussgeschwindigkeit (CBFV).

Rechts: Das Beispiel zeigt die Grundlage für die Berechnung des Autoregulationsindexes Mx. Die Pearson-Korrelation kurzer Segmente von mittlerem ABP und mittlerer CBFV über eine Minute hinweg ergibt auf der ipsilateralen Seite eine Abhängigkeit der CBFV-Werte von denen des Blutdrucks. Eine positive Korrelation bedeutet eine gestörte Autoregulation. Auf der zum Verschluss kontralateralen Seite ist der CBFV unabhängig von ABP-Änderungen (fehlende Korrelation = funktionierende Autoregulation). Die Mittelung mehrerer solcher Pearson-Koeffizienten über einen längeren Zeitraum ergibt dann den Index Mx. aus:
Innovationen im Neuromonitoring mit Ultraschall, Thieme Verlag, A. Harloff, W. D. Niesen, M. Reinhard.


Therapie:


Vorausgesetzt der Annahme, dass die Autoregulation gänzlich ausgefallen sei, so korreliert eine Zuoder Abnahme der zerebralen Perfusion eng mit einer Zu- oder Abnahme des Herzzeitvolumens. Dies bekommt besondere Bedeutung bei der antihypertensiven Behandlung bei zerebralen Insulten.


Studien
Cerebral autoregulation and anesthesia. Dagal und Lam, 2009.
  • Kontinuierliche Messung der Autoregulation während der Narkose als Methode, um intraoperative neurologische Komplikationen bei vorerkrankten Patienten erkennen zu können.
     

Effects of poor bone window on the assessment of cerebral autoregulation with transcranial Doppler sonography - a source of systematic bias and strategies to avoid it. Lorenz et al., 2009.

  • Schlechtes Schallfenstersignal hat Einfluss auf die gemessenen Werte. Gutes Schallfenster wichtig für die korrekte Bestimmung der Autoregulationsfähigkeit des Gehirns.
     

One-minute dynamic cerebral autoregulation in severe head injury patients and its comparison with static autoregulation. A transcranial Doppler study. Puppo et al., 2008.

  • SHT-Patienten, die bei Aufnahme im KH eine beeinträchtigte Autoregulation hatten, haben ein schlechteres Outcome als jene, bei denen die Autoregulation intakt war.
     

Noninvasive evaluation of dynamic cerebrovascular autoregulation using Finapres plethysmograph and transcranial Doppler. Lavinio et al., 2006.

  • Die nichtinvasiv abgeleitete Autoregulationsfähigkeit (Kreuzkorrelationskoeffizient Mx) korrelierte gut mit jener, die mittels invasiver Blutdruckmessung abgeleitet wurde.

Allgemeine Quelle:
  1. Dissertationsschrift „Validität der Bestimmung der cerebralen Autoregulation mittels transcranieller Doppler-Sonographie unter Verwendung des Ultraschallkontrastmittels Levovist“, vorgelegt von Nina Thölen, J.-W.-G. Universität Frankfurt am Main, 2009.
  2. Herold Innere Medizin, 2011.
  3. Innovationen im Neuromonitoring mit Ultraschall, A. Harloff, W. D. Niesen, M. Reinhard,Thieme Verlag 2011.
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