Multimodales Monitoring in der Intensivmedizin: Vorteile der Messung von Sauerstoff­partialdruck (pₜᵢO₂)

Beim unimodalen zerebralen Neuromonitoring wird der intrakranielle Druck (ICP) sowie der zerebrale Perfusionsdruck (CPP) überwacht. Unter multimodalem Neuromonitoring oder erweitertem zerebralem Neuromonitoring versteht man die zusätzliche Überwachung weiterer physiologischer Parameter des Gehirns, wie beispielsweise des Sauerstoffpartialdrucks (p_tiO₂) im Hirngewebe.

Durch die gleichzeitige Überwachung mehrerer Parameter – zusätzlich zum ICP und CPP - erhält man ein umfassenderes Bild des Zustands im Kopf eines Patienten. Das ermöglicht es uns als Ärzten, Komplikationen früher zu erkennen, bessere und individualisierte Behandlungsansätze abzuleiten – und schließlich bessere Behandlungsentscheidungen zu treffen. 

Wird außer ICP und CPP auch der Sauerstoffpartialdruck überwacht, lässt sich neben den Drücken auch die Gewebedurchblutung und -oxygenierung analysieren, was zu einer optimierten Behandlung und besseren Patientenresultaten führen kann.

Durch die Kombination mehrerer Überwachungsparameter kann eine individualisierte Beurteilung des Zustandes des verletzten Gehirns erfolgen. Wird zusätzlich zum ICP und CPP etwa auch der p_tiO₂ überwacht, kann dies dazu beitragen, sekundäre Schäden im Zusammenhang mit einem Schädel-Hirn-Trauma (SHT) vorzubeugen oder sie frühzeitig zu erkennen.

Nehmen wir etwa das Beispiel einer Aneurysmablutung. Neben den primären Schäden, die durch die Blutung selbst entstehen, können auch sekundäre Effekte auftreten. Allerdings treten diese zeitlich verzögert auf. Zwischen einer Blutung und dem Eintritt sekundärer Schädigungen können etwa mehrere Tage vergehen. Ein typisches Beispiel dafür ist ein Vasospasmus, eine Verengung der Blutgefäße im Gehirn. Dadurch wird der Blutfluss beeinträchtigt und es kann zu einer reduzierten Sauerstoffversorgung des Gehirngewebes kommen, was wiederum zu einer Ischämie im betroffenen Bereich des Gehirns führen kann. Das Gehirngewebe wird folglich nicht ausreichend mit Sauerstoff und Nährstoffen versorgt. Genau hier kann jedoch der Vorteil von multimodalen Neuromonitoring zum Tragen kommen.

Ein zerebraler Sauerstoffmangel - und damit einhergehende sekundäre Schäden am Gehirn - können selbst dann auftreten, wenn sich die ICP- und CPP- Werte in einem normalen Bereich befinden. Denn Veränderungen der zerebralen Sauerstoffversorgung oder der Durchblutung führen unter Umständen nur zeitlich verzögert zu Veränderungen bei ICP und CPP. Die Hauptursache dafür ist die zerebrale Autoregulation. 

Die mechanische (druckabhängige) zerebrale Autoregulation ist ein Kompensationsmechanismus, um bei Gefäßverengungen oder Minderdurchblutung eine ausreichende Durchblutung des Gehirns aufrechtzuerhalten. Dabei passen sich die Blutgefäße an, um den Blutfluss aufrechtzuerhalten - unabhängig von Schwankungen im MAP. Erinnern wir uns jetzt an die Berechnung des CPP. Bei intakter zerebraler Autoregulation bleibt der Blutfluss im Normalfall relativ stabil. Auch bei Änderungen des CPP. Bei gestörter Autoregulation hingegen kann bei scheinbar normalem CPP nicht notwendigerweise von einer normalen Hirndurchblutung ausgegangen werden!

Hier eignet sich der PRx-Wert („Pressure Reactivity Index“). Er berechnet sich als Korrelationskoeffizient aus ICP und MAP. Der Wert des PRx liegt immer zwischen den Werten „+1“ und „-1“. Ein negativer PRx-Wert entsteht, wenn der MAP steigt und der ICP sinkt. Dies weist auf eine intakte Druckautoregulation hin. Steigen hingegen MAP und ICP gleichzeitig an, kommt es zu einer positiven Korrelation bzw. einem positiven PRx-Wert. Dies ist ein Indikator für eine abnormale zerebrale Autoregulation, die zu negativen neuronalen Auswirkungen führen kann.

Die gesunde Anpassungsfähigkeit des Gehirns während der regulären zerebralen Autoregulation des Blutflusses im Gehirn führt dazu, dass der Sauerstoffpartialdruck konstant gehalten wird, indem er sich dem CVR anpasst. Dadurch bleibt der zerebrale Blutfluss - und damit auch der Sauerstoffpartialdruck - weitgehend unabhängig vom systemischen Blutdruck. Bei einer dysfunktionalen Autoregulation des Blutflusses gilt das aber gerade eben nicht.

Der CVR reagiert nicht mehr angemessen auf den systemischen Blutdruck - und der zerebrale Blutfluss folgt direkt den Schwankungen des systemischen Blutdrucks. Der p_tiO₂ kann nicht mehr autoregulativ konstant gehalten werden und kann starken Schwankungen unterliegen.

Der Sauerstoffpartialdruck im Hirngewebe spiegelt die Verfügbarkeit von Sauerstoff an einem bestimmten Ort wider – und zwar auf zellulärer Ebene. Als Parameter drückt er das Gleichgewicht zwischen der Sauerstoffabgabe des Blutes und dem Sauerstoffverbrauch des Hirngewebes aus. Beeinflusst wird er durch Änderungen der kapillaren Durchblutung, des zerebralen Blutflusses (CBF) sowie des zerebralen Stoffwechsels. 

Schon die Ergebnisse einer retrospektiven Kohortenstudie aus den USA im Jahr 2005 legten dies nahe. Dort wurde eine Kohorte mit konventioneller ICP-Therapie behandelt. In der anderen Gruppe wurde zusätzlich der p_tiO₂ in Therapieentscheidungen überwacht und einbezogen. Dieses führte zu einer Reduktion der Mortalität und weniger Entlassungen von Patienten in Langzeitpflegeheime. Die Studie war methodisch sicherlich nicht perfekt, aber deutet darauf hin, dass der Sauerstoffpartialdruck ein wichtiger Parameter im Neuromonitoring ist.

In der sogenannten „BOOST“-Studie aus dem Jahr 2017, wurde untersucht, ob es bei der Behandlung von Schädel-Hirn-Traumen einen Unterschied macht, wenn nicht nur ICP und CPP überwacht werden, sondern auch der p_tiO₂. Zu diesem Zwecke wurden zwei Gruppen bzw. Kohorten von Patienten analysiert. Bei einer wurde der ICP und der CPP überwacht und behandelt, bei der anderen zusätzlich der p_tiO₂-Wert. 

Bei beiden Kohorten waren pathologische Abweichungen von ICP- und CPP-Werten annähernd gleich ausgeprägt. Doch in der Sterblichkeitsrate gab es deutliche Unterschiede zwischen den Gruppen: Die Sterblichkeitsrate bei Patienten, die mit konventionellem ICP- und CPP-Management behandelt wurden, betrug 34 %. Bei Patienten, bei denen auch der Sauerstoffpartialdruck des Hirngewebes überwacht wurde, lag die Sterblichkeitsrate deutlich niedriger, nämlich bei 25 %.

Mit Hinblick auf positive Behandlungsresultate ist es wünschenswert, dass in der intensivmedizinischen Versorgung mehrere Parameter überwacht werden können. Es ist gut, dass sich die Einsicht um die Sinnhaftigkeit des multimodalen Neuromonitorings zunehmend in den Kliniken etabliert.

Sehr gerne, vielen Dank auch Ihnen!