Postoperatives Monitoring der regionalen Lungenventilation durch die Elektrische Impedanztomographie bei Kindern und Jugendlichen mit einem angeborenen Herzfehler
Postoperative monitoring of regional lungventilation using electrical impedance tomography in infants and adolescence with congenital heart desease
by Kristin Eva Becker
Date of Examination:2012-06-13
Date of issue:2012-05-29
Advisor:Prof. Dr. Thomas Paul
Referee:Prof. Dr. José Hinz
Referee:Prof. Dr. Stefan Andreas
Referee:Prof. Dr. Dr. Thomas Crozier
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Abstract
English
The present study investigates the clinical applicability of electrical impedance tomography (EIT) in pediatric patients after cardiac surgery for congenital heart disease on a pediatric intensive care unit. Regional impedance changes were monitored in 30 mechanically ventilated patients (infants-adolescents) after cardiac surgery. Thoracic electrical impedance is measured by injection of small alternating current impulses via 16 electrodes attached circumferentially around the thorax (Goe-MF-II-System, EIT Group Göttingen) and cross-sectional images of the lung are reconstructed. Regions of high relative impedance changes represent areas of better ventilation whereas poor ventilation is represented by low relative impedance changes. EIT is suitable for the use on a pediatric care unit and leads to meaningful results in 29 of 30 patients. Comparing mechanical ventilation and spontaneous breathing, relative impedance change and thus ventilation decreases significantly from 21.6 +- 6.0 while being mechanically ventilated to 14.1 +- 2.9 breathing spontaneously. The ventral region of the lung is better ventilated during mechanical ventilation as well as during spontaneous breathing than the dorsal lung region; this difference is less pronounced during spontaneous breathing. An expected negative correlation exists between paCO2 and relative impedance changes. Effects of inhalation therapy and differences of regional ventilation using different respiratory modes (SIMV, BIPAP, CPAP) are well documented. Hence EIT can be used as a meaningful addition in monitoring respiratory function in pediatric patients after cardiac surgery.
Keywords: Electrical Impedance Tomography; Pediatric Intensive Care Unit; Lungventilation; Congenital Heart Desease
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Die Studie untersucht die klinische
Anwendbarkeit der Elektrischen Impedanztomographie (EIT) zur
Überwachung der maschinellen Beatmung sowie der respiratorischen
Funktion bei Patienten mit einem angeborenen Herzfehler nach
Herz-/Gefäßoperation auf einer pädiatrischen Intensivstation. Die
regionalen thorakalen Impedanzänderungen werden bei 30 postoperativ
beatmeten Kindern bis nach der Extubation erfasst. Hierzu wird
durch Applikation kleiner Wechselstromimpulse über 16 zirkulär um
den Thorax befestigte Elektroden die thorakale elektrische Impedanz
gemessen (Goe-MF-II-System, EIT Group Göttingen). Die gemessenen
relativen Impedanzänderungen werden dann in Form eines
zweidimensionalen Tomogramms dargestellt. Bereiche hoher relativer
Impedanzänderung repräsentieren gut ventilierte Areale, Bereiche
geringer relativer Impedanzänderung korrelieren mit weniger gut
ventilierten Regionen. Die EIT ist problemlos auf einer
pädiatrischen Intensivstation anwendbar und liefert bei 29 der 30
Patienten aussagekräftige Ergebnisse. Zwischen Beatmung und
Spontanatmung zeigt sich eine signifikante Abnahme der relativen
Impedanzänderung von 21,6 +- 6,0 unter Beatmung auf 14,1 +- 2,9
unter Spontanatmung und somit der Ventilation. Die ventralen
Lungenbereiche sind sowohl unter Beatmung als auch unter
Spontanatmung besser ventiliert als die dorsalen Lungenbereiche;
unter Spontanatmung fällt dieser Unterschied geringer aus. Zwischen
dem paCO2 als Maß für die Ventilation und der
relativen Impedanzänderung zeigt sich der erwartete negative
Zusammenhang. Effekte einer Inhalationsbehandlung sowie
Ventilationsunterschiede verschiedener Beatmungsmodi (SIMV, BIPAP,
CPAP) werden nachvollziehbar erfasst. Die EIT kann somit
grundsätzlich als sinnvolle Ergänzung des Beatmungsmonitorings bei
Kindern nach kardiochirurgischen Eingriffen eingesetzt
werden.
Schlagwörter: Elektrische Impedanztomographie; pädiatrische Intensivstation; Lungenventilation; angeborener Herzfehler