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Weidlich, Kathrin (2007): Monitoring der Hautmikrozirkulation mittels OPS-Imaging zur frühzeitigen Infektionsdiagnostik bei Frühgeborenen. Dissertation, LMU München: Faculty of Medicine
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Abstract

Die steigende Überlebensrate in der Neonatologie ist insbesondere in der Gruppe der sehr kleinen Frühgeborenen mit einem Geburtsgewicht unter 1500 g, den sogenannten very low birth weight infants (VLBW), zu beobachten und vor allem auf Fortschritte in der Neugeborenenintensivpflege zurückzuführen. Ein Problem, das nach wie vor eine Herausforderung an die moderne Medizin darstellt, ist die hohe Infektionsanfälligkeit dieser unreifen Neugeborenen, die als Folge der eingeschränkten Immunabwehr anzusehen ist. Da frühe klinische Zeichen einer neonatalen Infektion bzw. Sepsis sehr diskret und unspezifisch sind, der schnellstmögliche Therapiebeginn jedoch deutlich den Krankheitsverlauf beeinflusst, ist eine frühzeitige Diagnosestellung unabdingbar. Da nach Forschungsergebnissen der letzten Jahre das Krankheitsbild Sepsis zunehmend als Endothelerkrankung angesehen wird, bei der es durch endotheliale Dysfunktion zu mikrozirkulatorischen Veränderungen kommt, könnte ein Monitoring der Hautmikrozirkulation von Frühgeborenen helfen, neonatale Infektionen frühzeitig zu diagnostizieren. Zur Erfassung der hautmikrozirkulatorischen Parameter verwendeten wir OPS-Imaging, eine neue nicht-invasive Technik, die mittels polarisiertem Licht und Epi-Illumination die Entstehung von Mikrozirkulationsbildern ohne den Einsatz von Fluoreszenzfarbstoffen ermöglicht. Im Mittelpunkt unseres Interesses standen die klinische Anwendbarkeit und das diagnostische Potential von OPS-Imaging. Unsere Studiengruppe umfasste 25 Frühgeborene mit einem Gestationsalter < 30 SSW, die während des ersten Lebensmonats beobachtet und retrospektiv in drei Gruppen unterteilt wurden. In Gruppe 1 befanden sich 14 Frühgeborene mit einer laborchemisch bestätigten Infektion (PosInf: CRP > 0,5 mg/dl und/oder IL-6 > 10 pg/ml), Gruppe 2 bestand aus sieben Frühgeborenen, bei denen sich der klinische Infektionsverdacht laborchemisch nicht bestätigte (NegInf: keine Erhöhung der laborchemischen Infektionsparameter) und Gruppe 3 umfasste die vier gesunden Kinder. Täglich wurden Funktionelle Gefäßdichte (FVD), Erythrozytenfließgeschwindigkeit (RBC Vel) und Gefäßdurchmesser (Diam) zu vergleichbaren Zeitpunkten bestimmt. Bei den Infektionen wurde der Beginn der Antibiotikatherapie als Tag 0 definiert, die Auswertung konzentrierte sich auf fünf Tage vor (Tag – 5 bis Tag – 1) und fünf Tage nach Infektionsbeginn (Tag + 1 bis Tag + 5). Es ließ sich generell eine hohe interindividuelle und intraindividuelle Variabilität aller mikrozirkulatorischen Parameter während des ersten Lebensmonats feststellen. Überdies fiel die FVD am Ende der vierten Lebenswoche gegenüber der FVD am Ende der ersten Lebenswoche signifikant ab (Mittelwert Lebenstag 7 – 9 versus Mittelwert Lebenstag 27 – 29: p = 0,0028). In insgesamt 26 Fällen wurde während der Laufzeit der Studie auf Grund eines Infektionsverdachtes eine antibiotische Therapie eingeleitet. Eine gewisse Häufung der laborchemisch bestätigten Infektionen zeigte sich in der zweiten Lebenswoche der Kinder, von Lebenstag 8 bis Lebenstag 15 (10 von 17 Infektionen, entsprechend (59% der Fälle). Es handelte sich definitionsgemäß ausschließlich um late-onset-Formen einer neonatalen Infektion und außerdem um klinische Infektionsfälle, d. h. es ließ sich zwar eine Erhöhung der Infektionsparameter CRP und IL-6 nachweisen, jedoch war kein Erregernachweis in Blut-, Urin- oder Liquorkultur möglich. Das Geburtsgewicht der Frühgeborenen korrelierte signifikant mit dem Auftreten einer echten Infektion, wobei ein höheres Geburtsgewicht das Infektionsrisiko minderte. Die Funktionelle Gefäßdichte war bei den laborchemisch bestätigten Infektionen (Gruppe 1) einen Tag vor der Infektion signifikant niedriger als noch fünf Tage vor der Infektion (Tag – 5: 231 [187 – 236] cm/cm2 versus Tag – 1: 234 [190 – 257] cm/cm2; p = 0,0127). Dies konnte in der NegInf-Gruppe (Gruppe 2) nicht beobachtet werden (p= 0,58). Bei der Erythrozytenfließgeschwindigkeit wurde kein Unterschied zwischen Tag – 5 und Tag – 1 gefunden, es zeigte sich lediglich eine Reduktion der RBC Vel während Infektion, ohne jedoch statistische Signifikanz zu erreichen (Mittelwert Tag – 5 bis Tag – 1: 306 [297– 334] μm/sec versus Mittelwert Tag 0 bis Tag + 5 280 [283 – 317] μm/sec, p = 0,2). Beim Gefäßdurchmesser ließen sich keine infektionsassoziierten Veränderungen nachweisen. Die Funktionelle Gefäßdichte der laborchemisch bestätigten Infektionen (PosInf) korrelierte am Tag 0 signifikant mit dem Hämoglobinwert des Kindes an Tag 0, die RBC Vel korrelierte invers mit dem Schwestern-Score an Tag 0. Weitere Korrelationen mit hämatologischen oder hämodynamischen Parametern fanden sich nicht. Die OPS-Imaging-Technik ließ sich nebenwirkungsfrei bei allen 25 Frühgeborenen anwenden. Es konnten qualitativ hochwertige Bilder der dermalen Mikrozirkulation erhoben werden, wobei Artefaktbildung und ein Verminderung des Hämatokritwertes um 25% des Ausgangswertes zu einer Einschränkung der Bildqualität geführt haben könnten. Druck- und Bewegungsartefakte, sowie ausgeprägte Lanugobehaarung erfordern wiederholte Lagekorrekturen der Sondenspitze und erneute Fokussierung. Da der Applikationsdruck nicht sicher kontrollierbar ist, können durch den Sondendruck Gefäße komprimiert werden und als Folge die RBC Vel vermindert gemessen wird und die FVD durch scheinbar nicht-perfundierte Areale unterschätzt wird. Der von Pries und Mitarbeitern erarbeitete Lösungsansatz für Druck- und Bewegungsartefakte ließ sich jedoch wegen der Empfindlichkeit der Frühgeborenenhaut und auf Grund nicht vorhandenen Studienmaterials nicht anwenden. Darüber hinaus besteht bei der klinischen Anwendung das Problem der fraglichen Vergleichbarkeit der Daten zu unterschiedlichen Messzeitpunkten. Im Gegensatz zum Tiermodell besteht auf Grund von Gefäßvariabilität und Größe der zu untersuchenden Hautregion keine Möglichkeit, identische Gefäße zu verschiedenen Messzeitpunkten gezielt zu identifizieren. Es müssen daher in der klinischen Anwendung wesentlich mehr Daten ermittelt werden, um statistische Signifikanz zu erreichen. Grundsätzlich gilt, dass wir mittels OPS-Imaging infektionsassoziierte Mikrozirkulationsstörungen bei Frühgeborenen nachweisen konnten. Die hohe inter- und intraindividuelle Variabilität der mikrozirkulatorischen Parameter unserer Frühgeborenen im ersten Lebensmonat machte jedoch die Definition eines Absolutwertes unmöglich, mittels dessen sich generelle Aussagen über den Gesundheitszustand eines Kindes treffen ließen. Ein mikrozirkulatorisches Monitoring mit täglichen intraindividuellen Vergleichen der Funktionellen Gefäßdichte könnte trotzdem zu einer Reduktion von Blutentnahmen und Antibiotikagaben führen, da sich Veränderungen nur bei laborchemisch bestätigten Infektionen (PosInf) zeigten und nicht bei den Infektionsverdachtsfällen (ohne laborchemische Bestätigung, NegInf). Eine gewisse Routine im Umgang mit dem Gerät und in der Auswertung ist jedoch erforderlich, um das mikrozirkulatorische Monitoring mit möglichst geringem Zeitaufwand in den Stationsalltag zu integrieren. Die Entwicklung einer speziell bei Frühgeborenen anwendbaren Apparatur zur Reduktion von Druck- und Bewegungsartefakten würde sicherlich dazu beitragen. Eine Weiterentwicklung der on-line-Auswertung ist ebenfalls erstrebenswert, da sie unmittelbare Rückschlüsse auf mikrozirkulatorische Veränderungen erlaubt und mittels einer permanenten Sonde ein kontinuierliches Monitoring der Hautmikrozirkulation ermöglichen würde.