Zerebrale Mikrodialyse – Möglichkeiten und Grenzen

Zusammenfassung

Die zerebrale Mikrodialyse (CMD) ist ein minimal–invasives Monitoringverfahren bei Patienten mit Subarachnoidalblutung oder schwerem Schädelhirntraumata. Mit dieser Methode kann ein umfangreiches Spektrum von Substanzen im Hirngewebe untersucht werden, mit Hilfe derer ein frühzeitiges Erkennen zerebraler Ischämien und sekundärer Gehirnschäden möglich ist. Die CMD wurde in den frühen 70er Jahren entwickelt. Heutzutage sind durch im Handel erhältliche Katheter sowie am Krankenbett verfügbare Messgeräte Echtzeitmessungen bei Patienten auf der Intensivstation möglich. Im Folgenden werden die Prinzipien der CMD, die am häufigsten verwendeten Biomarker und die Möglichkeiten der klinischen Anwendung besprochen.

Summary

Cerebral microdialysis (CMD) is a minimal–invasive monitoring technique for patients with subarachnoidal haemorrhage or severe traumatic brain injury, which allows the investigation of a wide spectrum of compounds in the brain tissue. The aim is a precocious identification of cerebral ischemia and secondary brain damage. The method was introduced in the early 1970s. By using commercial equipment it is nowadays possible to conduct on–line analysis at the bedside in the intensive care unit. The following article discusses the principles of CMD, the most commonly used biomarkers and the options during neurointensive care.

Schlüsselwörter

Mikrodialyse - Schädelhirntrauma - Metabolismus - Monitoring - Intensivmedizin

Key words

Microdialysis - traumatic brain injury - metabolism - monitoring - intensive care

Kernaussagen

• Die zerebrale Mikrodialyse (CMD) ist ein minimal–invasives Monitoringverfahren bei Patienten mit Subarachnoidalblutungen (SAB) und schweren Schädelhirntraumata (SHT).

• Das fundamentale Funktionsprinzip der CMD basiert auf der Nachahmung einer Blutkapillare.

• Der Mikrodialysekatheter besteht aus einer feinen, doppellumigen Sonde, die an ihrem Ende mit einer semipermeablen Dialysemembran ausgestattet ist.

• Patienten mit schwerem SHT benötigen neben der zerebralen Mikrodialyse zusätzlich ein Monitoring des intrakraniellen Druckes und des zerebralen Perfusionsdruckes.

• Das Ziel der CMD ist die frühzeitige Erkennung zerebraler Ischämien und sekundärer Gehirnschäden.

• Die Mikrodialysekatheter sollten in das Risikogewebe (umgebendes Gebiet einer Massenläsion nach SHT oder in das Versorgungsgebiet, welches sehr wahrscheinlich von einem Vasospasmus nach einer SAB betroffen sein wird) eingelegt werden.

• Aufgrund möglicher Implantationsartefakte gibt es eine Zeitspanne von ungefähr 1 Stunde mit unzuverlässigen Werten unmittelbar nach Implantation.

• Glutamat und der Laktat–Pyruvat–Quotient sind sensitive Marker für die Entstehung einer Ischämie. Die Laktatkonzentration alleine ist kein zuverlässiger Marker für eine Ischämie. Glukose, Glycerol und Glutamat sind weitere Marker einer beginnenden Ischämie.

• Nach einer SAB kann mittels CMD das Auftreten eines verzögerten ischämischen Defizites, welches häufig mit einem Vasopasmus vergesellschaftet ist, 11–23 Stunden vor seiner klinischen Manifestation diagnostiziert werden.

• Die CMD kann in Verbindung mit anderen Neuromonitoringtechniken die therapeutischen Bemühungen in der Prävention sekundärer Gehirnschäden günstig beeinflussen.

Literaturverzeichnis

• 1 Berger C, Dohmen C, Maurer MH, Graf R, Schwab S.. Cerebral microdialysis in stroke.  Nervenarzt. 2004;  75 113-123
• 2 Klaus S, Heringlake M, Bahlmann L.. Bench–to–bedside review: microdialysis in intensive care medicine.  Crit Care. 2004;  8 363-368
• 3 Peerdeman SM, Girbes AR, Vandertop WP.. Cerebral microdialysis as a new tool for neurometabolic monitoring.  Intensive Care Med. 2000;  26 662-669
• 4 Meyerson BA, Linderoth B, Karlsson H, Ungerstedt U.. Microdialysis in the human brain: extracellular measurements in the thalamus of parkinsonian patients.  Life Sci. 1990;  46 301-308
• 5 Hillered L, Vespa PM, Hovda DA.. Translational neurochemical research in acute human brain injury: the current status and potential future for cerebral microdialysis.  J Neurotrauma.. 2005;  22 3-41
• 6 Hlatky R, Valadka AB, Goodman JC, Contant CF, Robertson CS.. Patterns of energy substrates during ischemia measured in the brain by microdialysis.  J Neurotrauma. 2004;  21 894-906
• 7 Johnston AJ, Gupta AK.. Advanced monitoring in the neurology intensive care unit: microdialysis.  Curr Opin Crit Care. 2002;  8 121-127
• 8 Sarrafzadeh AS, Sakowitz OW, Callsen TA, Lanksch WR, Unterberg AW.. Bedside microdialysis for early detection of cerebral hypoxia in traumatic brain injury.  Neurosurg Focus. 2000;  9
• 9 Rundshagen I, Haase U.. Neural monitoring in general intensive medicine––clinical trials and instrument procedures.  Anasthesiol Intensivmed Notfallmed Schmerzther. 2006;  41 704-714
• 10 Teasdale GM, Graham DI.. Craniocerebral trauma: protection and retrieval of the neuronal population after injury.  Neurosurgery. 1998;  43 37-38
• 11 Bellander BM, Cantais E, Enblad P, Hutchinson P, Nordstrom CH, Robertson C. et al. . Consensus meeting on microdialysis in neurointensive care.  Intensive Care Med. 2004;  30 2166-2169
• 12 Engstrom M, Polito A, Reinstrup P, Romner B, Ryding E, Ungerstedt U. et al. . Intracerebral microdialysis in severe brain trauma: the importance of catheter location.  J Neurosurg. 2005;  102 460-469
• 13 Bergsneider M, Hovda DA, Shalmon E, Kelly DF, Vespa PM, Martin NA. et al. . Cerebral hyperglycolysis following severe traumatic brain injury in humans: a positron emission tomography study.  J Neurosurg. 1997;  86 241-251
• 14 Langemann H, Mendelowitsch A, Landolt H, Alessandri B, Gratzl O.. Experimental and clinical monitoring of glucose by microdialysis.  Clin Neurol Neurosurg. 1995;  97 149-155
• 15 Persson L, Hillered L.. Chemical monitoring of neurosurgical intensive care patients using intracerebral microdialysis.  J Neurosurg. 1992;  76 72-80
• 16 Ungerstedt U, Rostami E.. Microdialysis in neurointensive care.  Curr Pharm Des. 2004;  10 2145-2152
• 17 Stahl N, Mellergard P, Hallstrom A, Ungerstedt U, Nordstrom CH.. Intracerebral microdialysis and bedside biochemical analysis in patients with fatal traumatic brain lesions.  Acta Anaesthesiol Scand. 2001;  45 977-985
• 18 Hutchinson PJ, al–Rawi PG, O'Connell MT, Gupta AK, Maskell LB, Hutchinson DB. et al. . On–line monitoring of substrate delivery and brain metabolism in head injury.  Acta Neurochir Suppl. 2000;  76 431-435
• 19 Sarrafzadeh A, Haux D, Kuchler I, Lanksch WR, Unterberg AW.. Poor–grade aneurysmal subarachnoid hemorrhage: relationship of cerebral metabolism to outcome.  J Neurosurg. 2004;  100 400-406
• 20 Johnston AJ, Steiner LA, Coles JP, Chatfield DA, Fryer TD, Smielewski P. et al. . Effect of cerebral perfusion pressure augmentation on regional oxygenation and metabolism after head injury.  Crit Care Med. 2005;  33 255-257
• 21 Hutchinson PJ, Gupta AK, Fryer TF, Al–Rawi PG, Chatfield DA, Coles JP. et al. . Correlation between cerebral blood flow, substrate delivery, and metabolism in head injury: a combined microdialysis and triple oxygen positron emission tomography study.  J Cereb Blood Flow Metab. 2002;  22 735-745
• 22 Clausen T, Alves OL, Reinert M, Doppenberg E, Zauner A, Bullock R.. Association between elevated brain tissue glycerol levels and poor outcome following severe traumatic brain injury.  J Neurosurg. 2005;  103 233-238
• 23 Hillered L, Persson L, Nilsson P, Ronne–Engstrom E, Enblad P.. Continuous monitoring of cerebral metabolism in traumatic brain injury: a focus on cerebral microdialysis.  Curr Opin Crit Care. 2006;  12 112-118
• 24 Stahl N, Ungerstedt U, Nordstrom CH.. Brain energy metabolism during controlled reduction of cerebral perfusion pressure in severe head injuries.  Intensive Care Med. 2001;  27 1215-1223
• 25 Kassell NF, Torner JC, Haley Jr. EC, Jane JA, Adams HP, Kongable GL.. The International Cooperative Study on the Timing of Aneurysm Surgery. Part 1: Overall management results.  J Neurosurg. 1990;  73 18-36
• 26 Andrews RJ, Bringas JR.. A review of brain retraction and recommendations for minimizing intraoperative brain injury.  Neurosurgery. 1993;  33 63-64
• 27 Citerio G, Gaini SM, Tomei G, Stocchetti N.. Management of 350 aneurysmal subarachnoid hemorrhages in 22 Italian neurosurgical centers.  Intensive Care Med. 2007;  33 1580-1586
• 28 Saveland H, Hillman J, Brandt L, Edner G, Jakobsson KE, Algers G.. Overall outcome in aneurysmal subarachnoid hemorrhage. A prospective study from neurosurgical units in Sweden during a 1–year period.  J Neurosurg. 1992;  76 729-734
• 29 Kassell NF, Sasaki T, Colohan AR, Nazar G.. Cerebral vasospasm following aneurysmal subarachnoid hemorrhage.  Stroke. 1985;  16 562-572
• 30 Treggiari–Venzi MM, Suter PM, Romand JA.. Review of medical prevention of vasospasm after aneurysmal subarachnoid hemorrhage: a problem of neurointensive care.  Neurosurgery. 2001;  48 61-62
• 31 Hamberger A, Runnerstam M, Nystrom B, Starmark JE, von C. Essen. The neuronal environment after subarachnoid haemorrhage––correlation of amino acid and nucleoside levels with post–operative recovery.  Neurol Res. 1995;  17 97-105
• 32 Runnerstam M, von Essen C, Nystrom B, Rosengren L, Hamberger A.. Extracellular glial fibrillary acidic protein and amino acids in brain regions of patients with subarachnoid hemorrhage––correlation with level of consciousness and site of bleeding.  Neurol Res. 1997;  19 361-368
• 33 Saveland H, Nilsson OG, Boris–Moller F, Wieloch T, Brandt L.. Intracerebral microdialysis of glutamate and aspartate in two vascular territories after aneurysmal subarachnoid hemorrhage.  Neurosurgery. 1996;  38 9-20
• 34 Persson L, Valtysson J, Enblad P, Warme PE, Cesarini K, Lewen A. et al. . Neurochemical monitoring using intracerebral microdialysis in patients with subarachnoid hemorrhage.  J Neurosurg. 1996;  84 606-616
• 35 Nilsson OG, Brandt L, Ungerstedt U, Saveland H.. Bedside detection of brain ischemia using intracerebral microdialysis: subarachnoid hemorrhage and delayed ischemic deterioration.  Neurosurgery. 1999;  45 84-85
• 36 Unterberg AW, Sakowitz OW, Sarrafzadeh AS, Benndorf G, Lanksch WR.. Role of bedside microdialysis in the diagnosis of cerebral vasospasm following aneurysmal subarachnoid hemorrhage.  J Neurosurg. 2001;  94 740-749
• 37 Sakowitz OW, Sarrafzadeh AS, Benndorf G, Lanksch WR, Unterberg AW.. On–line microdialysis following aneurysmal subarachnoid hemorrhage.  Acta Neurochir Suppl. 2001;  77 141-144
• 38 Sarrafzadeh AS, Haux D, Ludemann L, Amthauer H, Plotkin M, Kuchler I. et al. . Cerebral ischemia in aneurysmal subarachnoid hemorrhage: a correlative microdialysis–PET study.  Stroke. 2004;  35 638-643
• 39 Skjoth–Rasmussen J, Schulz M, Kristensen SR, Bjerre P.. Delayed neurological deficits detected by an ischemic pattern in the extracellular cerebral metabolites in patients with aneurysmal subarachnoid hemorrhage.  J Neurosurg. 2004;  100 8-15
• 40 Vahedi K, Hofmeijer J, Juettler E, Vicaut E, George B, Algra A. et al. . Early decompressive surgery in malignant infarction of the middle cerebral artery: a pooled analysis of three randomised controlled trials.  Lancet Neurol. 2007;  6 215-222
• 41 Berger C, Kiening K, Schwab S.. Neurochemical Monitoring of Therapeutic Effects in Large Human MCA Infarction.  Neurocrit Care. 2008;  9 352-356
• 42 Reinstrup P, Ståhl N, Mellergård P, Uski T, Ungerstedt U, Nordström CH.. Intracerebral microdialysis in clinical practice: baseline values for chemical markers during wakefullness, anesthesia, and neurosurgery.  Neurosurgery. 2000;  47 709-710
• 43 Schulz MK, Wang LP, Tange M, Bjerre P.. Cerebral microdialysis monitoring: determination of normal and ischemic cerebral metabolisms in patients with aneurysmal subarachnoid hemorrhage.  J Neurosurg. 2000;  93 808-814