Zusammenfassung
Partielle Flüssigkeitsventilation mit Perfluorkarbonen ist ein relativ neuer therapeutischer Ansatz zur Behandlung der akuten Lungenschädigung (acute lung injury; ALI) und des akuten Lungenversagens (acute respiratory distress syndrome; ARDS). Die Kombination der intrapulmonalen Anwendung einer sauerstofftragenden Flüssigkeit mit Überdruckbeatmung wurde von Fuhrman 1991 erstmals beschrieben und als perfluorocarbon associated gas exchange (PAGE) bezeichnet. In der Folge setzte sich mehr und mehr die Bezeichnung partielle Flüssigkeitsventilation (partial liquid ventilation; PLV) durch. Eine Vielzahl tierexperimenteller Studien konnte in unterschiedlichen Lungenschädigungsmodellen die Wirksamkeit der PLV zeigen.
Aufgrund dieser Ergebnisse wurden in den USA und Kanada multizentrische Phase I–II Studien bei Patienten aller Altersgruppen mit ALI und ARDS initiiert. Ende 1996 wurde eine multizentrische, randomisierte und kontrollierte Studie an 90 erwachsenen Patienten abgeschlossen. Hinsichtlich der Studienendpunktkriterien Mortalität und beatmungsfreie Tage (ventilator free days; VFD’s) in einem 28tägigen Beobachtungsintervall konnte im Gesamtkollektiv kein Unterschied zwischen PLV und konventionell therapierter Gruppe (CMV) beobachtet werden. Nach einer post-hoc Stratifizierung der Daten nach dem Patientenalter ( <55 Jahre) ergaben sich für die PLV-Gruppe eine nicht signifikante Abnahme der Mortalität (PLV 25,6%; CMV 36,8%) und eine signifikante Zunahme der beatmungsfreien Tage in einem 28tägigen Untersuchungszeitraum (VFDs: PLV 8,95 Tage; CMV 4,11 Tage; p=0,03). Perfluorkarbone sind chemisch stabile Kohlenwasserstoffverbindungen, die im menschlichen Organismus nicht metabolisiert werden. Die Elimination erfolgt zu mehr als 99% durch Exhalation über die Lungen. Die einzigartigen physikochemischen Eigenschaften von Perfluorkarbon ermöglichen eine rasche Verteilung in die schwerkraftabhängigen Regionen der Lunge und damit die Rekrutierung atelektatischer, zuvor nicht ventilierter Lungenareale, verbessern den Gasaustausch und reduzieren die inflammatorische Reaktion. Gleichzeitig verhindert das intraalveoläre Flüssigkeitsvolumen das endexspiratorische Kollabieren der flüssigkeitsventilierten Regionen und reetabliert funktionelle Residualkapazität (FRC). Dieser Effekt ist der Wirkung von positivem endexspiratorischem Druck (PEEP) vergleichbar und kann als Flüssigkeits- oder Liquid-PEEP bezeichnet werden. Diese Eigenschaften eröffnen neue Wege zu einer kausalen Therapie pathophysiologischer Veränderungen bei ALI und ARDS. Zum gegenwärtigen Stand der PLV erscheinen klinische Pilotstudien und begleitende experimentelle Forschung mit definierten Fragestellungen, z. B. zur Kombination mit inhalativem Stickstoffmonoxid, zwingend erforderlich, um weitere multizentrische Studien an größeren Patientenkollektiven sinnvoll planen und effektiv durchführen zu können. Die Zulassung des Verfahrens und von Perfluorkarbonen zur PLV und damit ihre klinische Bedeutung wird von den Ergebnissen dieser Untersuchung abhängen.
Abstract
Partial liquid ventilation (PLV) is a relatively new therapeutic approach to acute lung injury (ALI) and the acute respiratory distress syndrome (ARDS). The idea of combining the intrapulmonary application of an oxygencarrying substance and positive pressure ventilation was introduced by Fuhrman in 1991 and originally called perfluorocarbonassociated gas exchange (PAGE). Nowadays, the technique is mostly known as partial liquid ventilation (PLV). The efficacy of PVL treatment has been demonstrated in numerous animal studies in different models of lung injury. The results of those studies led to multicenter phase I–II studies in patients of all age groups in the United States and Canada. Recently, the first randomized, controlled study in 90 adult patients suffering from ALI and ARDS was completed and first results have been published. Comparison of overall mortality and number of ventilator-free days (VFD’s) in a 28-day period showed no differences between PLV and conventionally treated patients. A post-hoc stratification by age ( <55 years) demonstrated a tendency to lower mortality (PLV 25.6%; CMV 36.8%) and a significant increase of VFD (PLV 8.95 days; CMV 4.11 days; p=0,03) in PLV when compared to conventionally treated patients. Perfluorocarbons (PFCs) are chemically stable and inert. They are mostly eliminated via exhalation ( >99%). The unique physicochemical properties of PFCs permit access to atelectatic, non-ventilated lung areas, enhance gas exchange and decrease inflammation. The dense PFCs prevent the endexpiratory collapse of alveoli and reestablish functional residual capacity (FRC). Comparable to positive endexpiratory pressure (PEEP), these effects have been described as ”liquid or fluid PEEP”. These properties offer a new approach to the underlying pathophysiology of ALI and ARDS. In addition, the combination with other therapeutic approaches to ALI and ARDS like high-frequency oscillations (HFO), inhaled nitric oxide (NO) therapy, and surfactant replacement can be considered and is already the subject of recent publications. However, combination therapy is still experimental and further investigation is necessary to evaluate efficacy and potential risks. Many questions still exist which need to be answered by experimental as well as human pilot studies. Based on these studies, the results of ongoing human trials can be assessed properly and new multicenter trials can be planned effectively.
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Quintel, M., Meinhardt, J. & Waschke, K. Partielle Flüssigkeitsventilation (partial liquid ventilation). Anaesthesist 47, 479–489 (1998). https://doi.org/10.1007/s001010050586
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DOI: https://doi.org/10.1007/s001010050586