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Abb. 1: Das Sauerstoffangebot errechnet sich aus CaO2 (arterieller Sauerstoffcontent) mal dem Herzzeitvolumen.
 
Intensiv- und Notfallmedizin 25. Februar 2010

Die Evidenz der Volumentherapie

„Aggressive“ Volumentherapie heute zunehmend kritisch betrachtet

Die Infusion von Volumenersatzmitteln stellt eine Basistherapie zur Korrektur von Flüssigkeitsdefiziten dar. Zum Ausgleich eines primär intravasalen Volumendefizits wie z. B. im Rahmen eines Volumenmangelschocks stehen sowohl kristalloide als auch kolloidale Lösungen zur Verfügung. Alternativ werden hypertone (HS) oder hyperton-hyperonkotische Lösungen (HHL) zur raschen Auffüllung des Intravasalraumes eingesetzt. Trotz der mittlerweile jahrzehntelangen Erfahrung mit Volumentherapeutika ist bis heute nicht vollständig geklärt, welches Volumenersatzmittel in welcher Menge, zu welchem Zeitpunkt und mit welcher Infusionsgeschwindigkeit verabreicht werden sollte. Das Konzept der „aggressiven“ Volumentherapie, wie es noch vor einigen Jahren zur Kreislaufstützung bei schweren Traumen empfohlen wurde, wird heute jedenfalls zunehmend kritisch betrachtet. Die Leitsymptome Hypotension und Tachykardie bleiben jedoch in Ermangelung von Alternativen auch weiterhin die einzigen Zielgrößen einer Volumenersatztherapie.

Ziele der Volumentherapie

Volumentherapie hat vorrangig das Ziel schockspezifische Störungen der Makro- und Mikrozirkulation zu minimieren. Mit Hilfe von Volumenersatzmittel soll das depletierte Intravasalvolumen aufgefüllt und damit eine Erhöhung der kardialen Vorlast erreicht werden. Dies führt zu einer Steigerung des Herzzeitvolumens, des globalen Sauerstoffangebots, der Perfusionsdrücke und somit letztendlich zu einer Verbesserung der nutritiven Organperfusion (1). (Tab. 1)

Das Sauerstoffangebot [Oxygen Delivery (DO2)] errechnet sich aus dem Herzzeitvolumen mal der Fähigkeit des arteriellen Blutes, Sauerstoff zu transportieren [arterieller Sauerstoff Content (CaO2)]. Der arterielle Sauerstoffgehalt wiederum wird durch den chemisch an Hämoglobin gebundenen und den physikalisch gelösten Sauerstoff bestimmt. [CaO2 = (Hb x SO2 x 1,34) + (pO2 x 0,003)]. (Abb. 1)

Aus dieser Formel wird ersichtlich, dass jede Volumengabe immer auch zu einer Dilution des verbleibenden Hämoglobins führen muss. Der relativen Abnahme an Sauerstoffträgern durch Infusion von Plasmaersatzstoffen steht eine Steigerung des Schlagvolumens, des Herzzeitvolumens und der Perfusionsdrücke gegenüber. Die individuelle Fähigkeit eine Verdünnungsanämie durch eine Zunahme des Herzzeitvolumens zu kompensieren entscheidet letztendlich über die Quantität des globalen Sauerstoffangebotes bzw. das Ausmaß der zellulären Hypoxämie.

Volumenersatzmittel

Kristalloide Volumenersatzmittel

Kristalloide Lösungen verbleiben nur zu etwa 25 Prozent intravasal. Die restlichen 75 Prozent diffundieren ungehindert in den interstitiellen Raum. Dadurch können mit kristalloiden Lösungen sowohl intravasale als auch interstitielle Flüssigkeitsdefizite ausgeglichen werden. Die heute am häufigsten verwendeten sogenannten balancierten Volumenersatzmittel zeichnen sich durch ein, dem physiologischen Gehalt des Blutes, angeglichenes Elektrolytverhältnis aus. Damit wird das Risiko, bei Zufuhr großer Infusionsvolumina eine metabolische Azidose zu generieren, minimiert. Kristalloide Lösungen haben den Nachteil der relativ kurzen Halbwertszeit und des im Vergleich zu den Kolloiden geringeren intravasalen Volumeneffekts. Die Gerinnung wird, abgesehen vom reinen Dilutionseffekt, wenig beeinflusst.

Kolloidale Volumenersatzmittel

Kolloidale Volumenersatzmittel, wie Hydroxyethylstärke, Gelatine oder Dextrane, expandieren den intravasalen Raum stärker als kristalloide Lösungen und wirken auch deutlich länger. Sie beeinflussen aber auch die Gerinnung nachhaltig negativ und können zu allergischen Reaktionen führen.

Choi et al. fanden in einer Metaanalyse, dass die Mortalität von Traumapatienten durch die Gabe von Kolloiden um etwa vier Prozent erhöht wurde (3). Auch in der SAFE Studie, in der 0,9 % NaCl Lösung und 5 % Albumin verglichen wurden, konnte kein Vorteil für Albumin nachgewiesen werden (4).

In einer Cochrane Analyse, die 43 Studien mit 4.700 Patienten auswertet, stellen Bunn et al. fest, dass es augenblicklich keinen wissenschaftlichen Hinweis dafür gibt, dass ein bestimmtes Kolloid einem anderen in Punkto Effektivität und/oder Sicherheit überlegen ist (5).

Hypertone – hyperonkotische Lösungen

Hypertone Salzlösungen (HS) werden insbesondere präklinisch als Volumensubstitutionsmittel eingesetzt. Auch im Hinblick auf das Konzept der permissiven Hypotension erscheinen diese Lösungen vielversprechend (1).

Hypertone-hyperonkotische Lösungen (HHL) sind potente Volumenersatzmittel die einige interessante Aspekte für den Traumapatienten aufweisen. Es wird nur ein sehr geringes Volumen (4 ml/kg KG) benötigt, um eine signifikante intravasale Volumenexpansion zu erreichen. Eine periphere Vasodilatation wirkt einem zu radikalen Blutdruckanstieg entgegen. Der Blutfluss steigt und die nutritive Gewebeperfusion wird optimiert. Daneben wurde in experimentellen Studien gezeigt, dass durch eine Immunmodulation schockinduzierte ischämische Folgeschäden gemindert werden konnten.

Trotz dieser theoretischen Vorteile konnte bislang in größeren Untersuchungen eine klare Überlebensverbesserung nach Verabreichung von HHL für Traumapatienten nicht schlüssig dargestellt werden. Anfang April 2009 wurde eine präklinische prospektive, randomisierte Studie, die die Auswirkung von HHL bei Patienten mit schweren Schädel-Hirn-Traumen untersuchte, nach einer Interimsanalyse vorzeitig abgebrochen (6).

Nebenwirkungen der Volumentherapie (Tab. 2)

Erhöhung der Blutungsneigung

Blutdrucksteigerung wird oft als eine der Zielgrößen der Volumentherapie angesehen. Eine aggressive Erhöhung des Blutdrucks kann allerdings, insbesondere bei noch nicht unter Kontrolle gebrachten Blutungen, zu einer Aggravierung des Blutverlustes beitragen. Tierexperimentell konnte gezeigt werden, dass es bei systolischen Blutdruckwerten von über 90 mmHg zu einer Ablöseneigung bereits gebildeter Gerinnsel kam (7). Die Konsequenz ist somit eine verstärkte Blutungsneigung mit Verlust von roten Blutkörperchen und einer weiteren Schwächung der Gerinnungsproteasen.

Bickell et al. sind dieser Fragestellung in einer prospektiven, randomisierten Studie nachgegangen (8). Es wurde erstmals der Versuch unternommen, Patienten mit vermuteter unkontrollierbarer Blutung, präklinisch keine, oder nur sehr restriktiv, Flüssigkeit anzubieten. Eingeschlossen wurden Patienten mit präklinischen systolischen Blutdruckwerten unter 90 mmHg. Verglichen wurde diese „restriktive“ Gruppe mit einer bislang üblichen Standardtherapie. Diese Vorgangsweise wurde auch nach Aufnahme in der Klinik bis zur definitiven operativen Blutstillung so fortgeführt. Die systolischen Blutdruckwerte bewegten sich bei der infundierten Gruppe bei RR 79 +/− 46 mmHg vs. 72 +/− 43 mmHg (p = 0,02) bei der restriktiven Behandlungsgruppe. Diese restriktive Volumenzufuhr hatte sowohl Auswirkungen auf die Thrombozytenzahl – 274.000/µl vs. 297.000/µl (p = 0,004) – als auch auf die aPTT – 31,8 sec vs. 27,5 sec (p = 0,007) – und die Thrombinzeit – 14,1 sec vs. 11,4 sec (p < 0,001). Die Autoren dieser Studie folgern, dass bei unkontrollierten Blutungen eine Erhöhung des Blutdrucks zu einer Steigerung der gesamt Blutungsmenge und damit zu einem verstärkten Verlust von Erythrozyten, Thrombozyten und auch plasmatischen Gerinnungsfaktoren führt (8). Trotz einiger Schwächen hat diese Untersuchung die Diskussion hinsichtlich der Richtigkeit von etablierten Behandlungskonzepten bei unkontrollierbaren Blutungen angestoßen.

Zu einem ähnlichen Schluss kommen Turner et al. in einer britischen Untersuchung. An 1.309 Patienten wurde die Effektivität präklinischer Volumengabe getestet. Eine Gruppe wurde präklinisch infundiert, die zweite nicht. Es zeigten sich weder in punkto Mortalität noch bei den Komplikationsraten oder im Gesundheitszustand nach zwölf Monaten signifikante Unterschiede zwischen beiden Kollektiven. Diese Untersuchung hatte jedoch deutliche Schwächen in der Protokoll-Compliance und ist somit nur eingeschränkt aussagekräftig (9).

In den European Guidelines zum Blutungsmanagement von Polytraumen wird folgerichtig ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Zielblutdruck bei Polytraumen vor definitiver Blutstillung 80 bis 100 mmHg nicht überschreiten sollte. Ausgenommen sind davon nur Patienten mit Schädel-Hirn-Verletzungen, bei denen eine Normalisierung des Blutdrucks nach wie vor anzustreben ist (10).

Volumenüberlastung

Aggressive Volumengabe kann nicht nur bei eingeschränkter kardialer Reserve zu Dekompensationszuständen führen. Pulmonale Funktionseinschränkungen bis hin zu schweren Lungenödemen sind die Folgen. Eine Untersuchung an 7.880 Patienten aus dem Deutschen Trauma Register zeigt, dass Notärzte präklinisch im Median 2.200 Milliliter Volumenersatzlösungen zugeführt haben. 50 Prozent dieser Patienten erhielten jedoch mehr als drei Liter (12).

Beeinträchtigung der Gerinnung

Volumentherapie führt zwangsläufig zu einer Dilution der verbleibenden Gerinnungsproteasen und des Fibrinogens. Eine Verdünnungskoagulopathie ist somit ein unvermeidliches Problem aggressiver Volumentherapie und von der Menge, der chemischen Zusammensetzung und der Geschwindigkeit des verabreichten Volumenersatzmittels abhängig.

Maegele et al. konnten zeigen, dass 34 Prozent der Traumapatienten eine Gerinnungsstörung schon bei Einlieferung in den Schockraum aufwiesen. Auch leicht verletzte Patienten erhielten präklinisch in dieser Untersuchung zum Teil exzessive Volumenmengen (12).

Kristalloide beeinträchtigen Gerinnungsabläufe in erster Linie durch ihren Verdünnungseffekt. Werden Kolloide zur Volumensubstitution infundiert, muss neben einer dilutionsbedingten Verminderung von Gerinnungsfaktoren auch mit Fibrinpolymerisationsstörungen gerechnet werden. Thrombelastographische Messungen zeigen, dass die maximale Festigkeit des Gerinnsels insbesondere durch Hydroxyethystärke frühzeitig vermindert wird. Gelatine scheint in-vitro die Gerinnselfestigkeit weniger ausgeprägt zu beeinflussen. HES führt neben einem Coatingeffekt der Thrombozytenoberfläche auch zu einem von-Willebrand-Typ 1 ähnlichen Syndrom (12).

Bislang sind nur wenige Daten zur Gerinnungsbeeinflussung durch HHL publiziert. Coats at al. konnten in einer in vitro Untersuchung mit einer hypertonen Salz–Dextranlösung (RescueFlow) bereits nach geringen Infusionsmengen das Auftreten einer Koagulopathie nachweisen. Bis zu einer Dilution von elf Prozent lag ein prokoagulatorischer Zustand vor. Mit zunehmender Verdünnung kam es dann aber zu einer relativ raschen Derangierung des Gerinnungssystems (13). Wilder et al. untersuchten hypertone Salzlösungen auf ihre Beeinflussung von Prothrombinzeit (PZ) und Thrombinzeit (TZ). Nach einem nur fünf prozentigen Blutersatz waren hier bereits Gerinnungsstörungen messbar. Zusätzlich konnte auch eine Plättchenfunktionsstörung gezeigt werden (14). Eine aktuelle in vivo-Studie am Schwein konnte diese Befunde nicht bestätigen. Die Verabreichung von hypertoner-hyperonkotischer Salzlösung führte zu einer signifikant geringeren Gerinnungsbeeinflussung und zu einem geringeren Blutverlust verglichen mit Gelatine oder HES (15).

Zusammengefasst ist die Datenlage zu HHL vorerst unklar. Auf Grund der Heterogenität der Substanzen und der mangelhaften Studien sind valide Aussagen zur Gerinnungsbeeinflussung augenblicklich nicht möglich.

Zusammenfassung

Kristalloide und kolloidale Volumenersatzmittel scheinen nach aktueller Evidenz gleichermaßen effektiv in der Behandlung des traumatisch-hämorrhagischen Schocks zu sein. Trotz des theoretisch günstigen Wirkprofils von HHL konnten bislang für Traumapatienten keine klaren Überlebensvorteile nach Verabreichung von HHL schlüssig nachgewiesen werden.

Aus den zur Zeit vorliegenden randomisierten, kontrollierten Studien ergibt sich keine Evidenz, dass Patienten nach Traumen, schweren Verbrennungen und großen chirurgischen Eingriffen einen Überlebensvorteil durch die Gabe von Kolloiden zeigen. Die Autoren der Cochrane Database folgern, dass der Einsatz von künstlichen Kolloiden, da sie teurer sind als Kristalloide und keinen nachweisbaren Einfluss auf das Überleben von Patienten zeigen, außerhalb von Studien nicht gerechtfertigt werden kann (4, 16).

Da in diese Untersuchungen jedoch auch eine Reihe alter, bei uns nicht mehr verfügbarer Kolloide eingeschlossen wurden, sind die Ergebnisse aus der Chochran Databank aber diskussionswürdig.

1 Kreimeier U, Peter K, Meßmer K (2001)  Small-volume resusitation bei Trauma und Schock. NotfallRettungsmed; 8:608

2 Messmer K, Kreimeier U (1989) Microcirculatory therapy in shock. Resuscitation; 18(suppl): S51–S61

3 Choi PT, Yip G, Quinonez LG et al (1999)  Crystalloids vs. colloids in fluid resuscitation: a systematic review. Crit Care Med; 27:200-10

4 Finfer S, Bellomo R, Boyce N, French J, Myburgh J, Norton R (2004) A Comparison of Albumin and Saline for Fluid Resuscitation in the Intensive Care Unit. NEJM;350:2247–2256

5 Bunn F, Trivedi D, Ashraf S (2008) Colloid solutions for fluid resuscitation. Cochrane Database of Systematic Reviews; Issue 1. Art. No.: CD001319. DOI: 10.1002/14651858.CD001319.pub2

6 http://www.nih.gov/news/helath/may2009/nhlbi-12.htm

7 Sondeen JL, Coppes VG, Holcomb JB (2003)  Blood pressure at which rebleeding occurs after resuscitation in swine with aortic injury. J Trauma 2003; 54(5 Suppl) pS110–7

8 Bickell WH, Wall MJ Jr, Pepe PE, et al (1994)  Immediate versus delayed fluid resuscitation for hypotensive patients with penetrating torso injuries. N Engl J Med;331:1105–1109

9 Turner J, Nicholl J, Webber L, Cox H, Dixon S, Yates D (2000)  A randomised controlled trial of prehospital intravenous fluid replacement therapy in serious trauma. Health Technol Assess; 4:1–57

10 Spahn DR, Cerny V, Coats TJ, et al (2007)  Management of bleeding following major trauma: a European guideline. Crit Care;11:412

11 Maegele M, Lefering R, Yucel N, et al (2007)  Early coagulopathy in multiple injury: an analysis from the German Trauma Registry on 8724 patients. Injury; 38:298–304

12 Van der Linden P, Ickx B (2006) Effects of colloids on hemostais. Can J Anesth; 53: Supp S:30–39

13 Coats TJ, Heron M (2004)  The effect of hypertonic saline dextran on whole blood coagulation. Resuscitation; 60:101–4

14 Wilder DM, Reid TJ, Bakaltcheva IB (2002)  Hypertonic resuscitation and blood coagulation: in vitro comparison of several hypertonic solutions for their action on platelets and plasma coagulation.Thromb Res; 107:255–61

15 Haas T, Fries D, Holz C, Innerhofer P,Streif W, Klingler A, Hanke A, Velik-Salchner C (2008)  Less impaiment of hemostasis and reduced blood loss in pigs after resuscitation from hemorrhagic shock using the small-colume concept with hypertonic saline/hydroxyethyl starch as compared to administarion of 4% gelatin or 6% hydroxyethyl starch soltution, Anest Analg; 106:1078–1086

16 Perel P, Roberts IG (2007) Colloids versus crystalloids for fluid resuscitation in critically ill patients. Cochrane Database of Systematic Reviews; Issue 4. Art. No.: CD000567. DOI: 10.1002/14651858.CD000567.pub3

1 OA Dr. Herbert Schöchl Ludwig Boltzmann Institut für experimentelle und klinische Traumatologie, Wien

2 Dr. Wolfgang Voelckel AUVA Unfallkrankenhaus Salzburg

Tabelle 1 Ziele der Volumentherapie
  • Erhöhung des Intravasalvolumens
  • Erhöhung der cardialen Vorlast
  • Steigerung des Herzzeitvolumens
  • Steigerung des globalen O2-Angebots
  • Verbesserung der mikrovaslulären Perfusion
  • Dilution
  • Abnahme des Hämatokrits Gerinnungsstörungen
    • Volumenüberlastung
    Pulmonale Dysfunktion Abdominal compartment syndrome
    • RR Anstieg
    Steigerung des Blutverlust
    • Wärmeverlust
    1 l Volumen bei Raumtemperatur gelagert senkt die Körperkern-Temperatur um ~1 °C
Tabelle 2 Negative Effekte der Volumentherapie

H. Schöchl1, 2, W. Voelckel2, Wiener Klinisches Magazin 1/2010

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