Frühe Studien zum Gasaustausch beim Atmen von Flüssigkeit begannen mit dem primären Ziel, ein Mittel zur U-Boot-Notflucht zu entwickeln, indem Salzlösung als beatmetes Medium mit minimalem Stickstoffpartialdruck eingeatmet wurde. Atemluft mit Überdruck würde den Taucher sehr hohen Stickstoffpartialdrücken und einem erheblichen Risiko einer Dekompressionskrankheit aussetzen. Frühe Arbeiten mit Flüssigkeitsbeatmung (1) zeigten, dass Hyperkapnie aufgrund ihrer geringen Kohlendioxidlöslichkeit die signifikanteste Einschränkung der Flüssigkeitsbeatmung mit Kochsalzlösung darstellt.In den frühen 1990er Jahren brachten mehrere Gruppen die Flüssigkeitsatmung in den klinischen Bereich der Behandlung von Lungenerkrankungen mit Perfluorkohlenwasserstoffen (PFCs) mit verbesserter CO2-Löslichkeit, um eine neue Strategie für die Behandlung des Atemnotsyndroms (RDS) bereitzustellen. Platzbeschränkungen verhindern eine detaillierte Diskussion aller wichtigen Referenzen. Die Studie von Kandler und Mitarbeitern (2) in dieser Ausgabe des American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine (S. 31-35) bringt die PFC-Technologie auf den höchsten Stand der Raffinesse. Eine kurze Diskussion über Methoden zur PFC-Verabreichung hilft, die Bedeutung eines Aerosolabgabeansatzes zu veranschaulichen.Ein bedeutender positiver Schritt war der Einsatz des PFC-assoziierten Gasaustauschs (3), der jetzt als Partial Liquid Ventilation (PLV) bezeichnet wird. Ein PFC-Volumen, das der normalen funktionellen Restkapazität (30 ml / kg) entspricht, wird mit einer überlagerten volumenregulierten Gasbeatmung (Anteil des eingeatmeten Sauerstoffs = 1,0) in die Luftröhre eingeträufelt. Bei Vorliegen einer Lungenverletzung wird der Gasaustausch während der PLV verbessert (4-7) aufgrund der kombinierten Effekte einer verringerten Oberflächenspannung und einer verbesserten Abgabe von O2 an ödematöse Bereiche der Lunge. In diesen Studien wurde die Effizienz des Gasaustauschs anhand von Messungen der O2- und CO2-Austauscheffizienz wie PaO2 , PaCO2 und aapo2 bewertet. Unter Verwendung der mehrfachen Inertgaseliminationstechnik in der normalen Lunge wurden die Gasaustauschbeschränkungen aufgrund eines erhöhten Shunts und eines erhöhten aAPco festgestellt 2 resultierend aus der geringen Löslichkeit von CO2 in PFC (8). Bei den großen PFC-Volumina in PLV verschlechtert sich der CO2-Austausch aufgrund der Diffusionsbeschränkung durch die PFC-Flüssigkeitsschicht (9).

Eine Komplikation von PLV resultiert aus der hohen Dichte von PFC, die überwiegend auf die abhängigen Regionen der Lunge verteilt ist (10). Obwohl Gas in alle Lungenregionen verteilt ist, wurde in den nicht abhängigen Regionen mehr Belüftung gefunden. Somit kann PLV durch eine kombinierte Umverteilung des Blutflusses und der Beatmung in Richtung der nicht abhängigen Regionen arbeiten, die dazu dienen, die Anpassung des Alveolarvolumens / Herzzeitvolumens (VA / Q) in den nicht abhängigen Regionen der Lunge zu verbessern.

Die Verwendung kleiner Mengen von PFC kann ähnliche oder überlegene therapeutische Konsequenzen haben. Die Verwendung von verdampftem PFC (Einzelmoleküle in der Gasphase) wurde von Bleyl und Kollegen beschrieben (11). Diese Forscher führten Perfluorhexan (ausgewählt für seinen optimalen Dampfdruck, 177 mm Hg) durch zwei Verdampfer in Reihe zu ölsäureverletzten Schafen ein. Sie zeigten eine Verbesserung der Sauerstoffversorgung während des Behandlungsintervalls. Diese Verbesserung wurde über die Behandlungsphase hinaus aufrechterhalten. Die maximalen arteriellen Po 2 -Spiegel wurden 2 h nach Ende des Behandlungszeitraums ohne verbleibende PFC erreicht. Die wichtige Beobachtung war, dass verdampftes PFC einen signifikanten Effekt auf die Verbesserung des Tierstatus hatte, ohne dass ein großes flüssiges PFC-Volumen in die Lunge eingebracht werden musste. Diese Ergebnisse zeigten, dass die oberflächenspannungsreduzierenden Eigenschaften von PFC durch Einbringen von PFC in die Dampfform bereitgestellt werden konnten.

Der jüngste innovative Schritt von Kandler und Mitarbeitern in dieser Ausgabe der Zeitschrift ist die neuartige Verwendung von Aerosolen (kleine PFC-Tröpfchen in der Gasphase) zur Erhöhung des PFC-Gehalts im inspirierten Gas (2). Dieser Ansatz ermöglicht es, ein größeres Volumen an PFC an die Lungenoberfläche abzugeben als bei Verdampfung, während weniger PFC-Volumen eingeführt wird als bei vollständiger oder teilweiser Flüssigkeitsbeatmung. Ein wesentlicher Vorteil von Aerosolen besteht darin, dass PFC relativ gleichmäßig an die Alveolaroberfläche abgegeben wird, ohne dass die dichteabhängige Verteilung von PFC auf abhängige Bereiche der Lunge erfolgt. Diese Studie untersuchte die Wirkung von aerosolisiertem PFC (FC77) mit einem Tensid-abgereicherten Ferkellungenmodell. Die Autoren verglichen Aerosol-PFC mit drei anderen Beatmungsmodi: PLV bei funktioneller Restkapazität (FRC), PLV bei niedrigem Lungenvolumen und intermittierender obligatorischer Beatmung und zeigten, dass Aerosol–PFC den besten Gasaustausch und eine verbesserte dynamische Compliance bot. Das maximale PaO2 wurde in der Aerosol–PFC-Gruppe bis zu 6 h nach Beendigung der Behandlung gefunden. Die Verbesserung des Gasaustauschs war so effektiv wie PLV und hielt länger an. Ein signifikanter Vorteil sowohl der verdampften als auch der aerosolisierten Methode gegenüber PLV ist die gleichmäßigere Verteilung der Oberflächenspannungsreduktion unabhängig von der dichteabhängigen Verteilung von PFC während PLV. Das Kandler-Verfahren (2) weist jedoch erhebliche Vorteile auf, die es von der gleichmäßigen Verdampfung als Verbesserung der Art und Weise der Verabreichung von PFC unterscheiden. Erstens trägt das Verfahren der Aerosolverabreichung nicht das gleiche Potenzial für Lungenverletzungen. Zweitens gibt es einen erheblichen Vorteil für die Akzeptanz und Benutzerfreundlichkeit für die Behandlung von verletzten Lungen in der Intensivpflege Umwelt. Für die sichere und kompetente Verabreichung von aerosolisiertem PFC ist eine minimale Schulung des Personals erforderlich. Darüber hinaus bleibt die Ausrüstung einfach zu bedienen und kostengünstig, was die Zugänglichkeit der Technik erhöht. Drittens machen die Einfachheit der Ausrüstung und die Benutzerfreundlichkeit diese Therapie tragbarer und erweitern möglicherweise ihre Verwendung außerhalb der Intensivstation. Viertens ist dieses Verfahren im Gegensatz zur Verdampfung nicht durch den Dampfdruck des verwendeten PFC begrenzt. Daher könnten mehr Arten von PFC geeignet sein, möglicherweise spezifisch für bestimmte Lungenverletzungen. Weitere Forschung ist erforderlich, um diese vielversprechende Behandlungsmethode zu bewerten und ihre Effizienz zu optimieren. Kandler und Mitarbeiter haben möglicherweise die Verabreichung von PFC so weit vereinfacht, dass wir ein erneutes Interesse an der Verwendung dieser Chemikalien zur Behandlung akut verletzter Lungen sehen werden.