Untersuchung des Wirkmechanismus bei pharyngealer selektiver Hirnkühlung

Hintergrund: In einer Reihe von Studien konnte durch therapeutische Hypothermie eine Prognoseverbesserung nach hypoxisch-ischämischer Hirnschädigung belegt werden. Selektive Hirnkühlung mit einer Kühlkappe bietet die Möglichkeit die Anzahl Hypothermie-assoziierter Komplikationen zu reduzieren. Im Tiermodell konnte gezeigt werden, dass Hirnstrukturen auch über den Pharynx selektiv gekühlt werden können (pSBC, Trübel et al., Int Care Med 2004). Der genaue Mechanismus der Temperaturübertragung vom Kühlsystem auf das Zentralnervensystem (ZNS) ist bislang nicht untersucht worden. Fragestellung: Wird der therapeutische Effekt der Hypothermie bei pSBC durch Konduktion (direkte Wärmeleitung über die anatomischen Strukturen des Pharynx) oder Konvektion (Wärmeleitung über den arteriellen Blutfluss) erreicht? Material und Methoden: 12 Sprague-Dawley Ratten wurden sediert und künstlich beatmet. Über eine im Pharynx platzierte Schlinge wurde durch zirkulierendes Eiswasser (4°C) eine Hirnkühlung erreicht. Die Körpertemperatur wurde mit einer Heizdecke konstant gehalten. Die Hirntemperatur (Tb) wurde mit je einer Thermosonden im Kortex (1mm Tiefe) bzw. in den Basalganglien (4mm Tiefe) gemessen. Die Ausgangstemperatur (T_S), die Zeitkonstante für den Temperaturabfall (T_90–10), der Temperaturtiefpunkt (T_N) sowie die Zeitkonstante des Anstiegs der Hirntemperatur zurück zur Ausgangstemperatur (T_10–90) wurden in Kortex und Basalganglien verglichen. Ergebnisse: Die mittlere T_S betrug 34,78°C (±1,82) im Kortex bzw. 36,49°C (±1,82) in den Basalganglien (p=0,03). Zwischen Kortex und Basalganglien konnte kein statistisch signifikanter Unterschied für T_90–10 (1480±656s vs. 1471±646s, p=0,97), T_N (28,18±4,76°C vs. 26,93±4,04°C, p=0,49) und T_10–90 (1576±776s vs. 1620±781s, p=0,89) festgestellt werden. Diskussion: Die Tatsache, dass von unterschiedlichen Ausgangstemperaturen T_S ein ähnlicher Tiefpunkt T_N mit annähernd identischen Zeitkonstanten für den Temperaturabfall während der Kühlphase (T90–10) erreicht wurde, weist darauf hin, dass Temperaturübertragung mittels Konvektion der dominierende zugrundeliegende Mechanismus für pSBC ist. Eine ähnliche Beobachtung findet sich auch während der passiven Wiedererwärmung (siehe T_10–90). D.h. pSBC ermöglicht durch Kühlung des Blutstroms in den hirnversorgenden Arterien einen gleichmässigen Temperaturabfall im ZNS.