Prevention of Intraoperative Hypothermia in Laparoscopy by the Use of Body-Temperature and Humidified CO 2 : a Pilot Study.

Introduction Hypothermia is defined as a decrease in body core temperature to below 36 °C. If intraoperative heat-preserving measures are omitted, a patient's temperature will fall by 1 - 2 °C. Even mild forms of intraoperative hypothermia can lead to a marked increase in morbidity and mortality. The temperature of the insufflation gas is usually disregarded in the treatment and prevention of hypothermia. This study was conducted to investigate the effect of body-temperature and humidified CO 2 on the intraoperative temperature profile and avoidance of hypothermia in laparoscopic surgery. Material and Methods In this retrospective, non-randomised case control study, 110 patients whose planned operation lasted at least 60 minutes were identified from 376 patients by means of an algorithm. Dry (20% humidity) CO 2 at room temperature was insufflated in 51 patients (control group). 59 patients were insufflated with humidified (98% humidity) CO 2 at body temperature (37 °C) (study group). These conditions were achieved with the HumiGard MR860 Surgical Humidification System (Fisher & Paykel Healthcare Limited, Auckland, New Zealand). The intraoperative temperature profile was evaluated by measurements every 10 minutes. Statistical analysis was performed with IBM ® SPSS ® Statistics 23.0.0. Results The intraoperative temperature in the control group fell steadily, while a continuous rise in temperature was observed in the study group. Warming was demonstrated in the study group with a start-end temperature difference of 0.09 °C, which differed significantly from the control group, in which it was - 0.09 °C (p = 0.011). The middle-end difference of 0.11 °C showed even higher significance in favour of the warmed gas (p = 0.003). The rate of hypothermia at the start of the operation fell from 50 to 36% in the study group and increased from 36 to 42% in the control group. Conclusion These results show that the use of body-temperature and humidified insufflation gas for laparoscopy can help to prevent intraoperative hypothermia.

Introduction

Intraoperative hypothermia is defined as a decrease in core body temperature to below 36 °C. Without the use of heat-preserving measures, the temperature of most patients falls by 1 – 2 °C during an operation as their intrinsic thermoregulation switches off 1 . Due to the effect of general anaesthesia, the body is no longer able to counteract the reduction in temperature by shivering or vasoconstriction 1 . In addition, the room temperature is often low, and cooling takes place across wound surfaces. Skin incisions for laparoscopy are much smaller than those of open surgical procedures, but the entire internal abdominal body surface comes in contact with the cold and dry insufflated gas (CO 2 ). The temperature drop during laparoscopic procedures therefore does not differ essentially from that seen during open surgery 2 ,  3 . Even mild forms of intraoperative hypothermia can lead to a marked increase in morbidity and mortality. The negative consequences of intraoperative hypothermia have been well researched and include disturbance of blood clotting with increased blood loss and an increased rate of transfusions, myocardial dysfunction, arrhythmias and hypokalaemia. In addition, delayed wound healing and wound infections occur more often, with prolonged hospitalisation as a result 4 ,  5 ,  6 .

CO 2 at room temperature is usually employed in laparoscopic surgery for insufflation of the pneumoperitoneum; it is relatively cold and dry compared with body temperature. This factor is often overlooked when intraoperative hypothermia develops. Evidence from studies conducted in pigs show, however, that the risk of hypothermia can be reduced by the use of warmed and humidified insufflation gas 7 ,  8 ,  9 ,  10 . The question is particularly relevant in gynaecology as women in particular tend towards intraoperative hypothermia 11 .

The aim of this retrospective case control study was to investigate the effect of humidified CO 2 at body temperature on the intraoperative temperature profile in order to demonstrate possible prevention of hypothermia.

Material and Methods

The retrospective, non-randomised case control study was conducted in the department of gynaecology and obstetrics of RWTH Aachen University Hospital. Patients were allocated to the study or control group using the independent variable “Use of HumiGard ® ”. All patients in whom HumiGard ® had been used during their laparoscopy were assigned to the study group. This system had not been used in the patients in the control group.

Patients

The study included patients who had undergone operative laparoscopy before 01.05.2011 and after 12.07.2013, as use of HumiGard ® in the intervening period could not be traced from the documentation.

The patients selected for the control group were those who had surgery in RWTH Aachen University Hospital after 04.01.2009 but before the HumiGard system was first used (01.05.2011).

The study group comprised patients in whom the use of HumiGard ® was documented after 12.07.2013.

A further inclusion criterion was documented use of the 3M ™ Bair Hugger ™ warming unit (3M, Neuss, Germany), which was part of the standardised heat management of RWTH Aachen University Hospital.

The exclusion criteria were secondary laparotomy, repeated laparoscopies in the same patient, planned operation duration less than 60 minutes, lack of documentation of the intraoperative temperature, additional warming measures in the form of a warming mat, warmed infusions or a combination of the two.

In the control group, the pneumoperitoneum was created and maintained using cold and dry CO 2 (room temperature and up to 20% humidity). In the study group, warm humidified CO 2 was used (35 ± 2 °C, 98 ± 2% humidity). These parameters were achieved with the HumiGard MR860 Surgical Humidification System ® (Fisher & Paykel Healthcare Limited, Auckland, New Zealand).

The intra-oesophageal temperature was measured intraoperatively every 10 minutes. The first temperature measured after the skin incision was defined as the start temperature. The end temperature was the last measurement before release of the pneumoperitoneum and wound closure.

110 patients were included, 59 in the study group and 51 in the control group. In the control group, no other warming measures were used apart from a warm air blower. There was complete documentation of the intraoperative temperature. Because of the statistical case control matching, the analysis subsequently used only patients for whom a statistical twin could be found (n = 33 per group) ( Fig. 1 ).

Fig. 1

 Inclusion and exclusion criteria. For the 110 patients included, 33 statistical pairs of twins could be evaluated so 66 patients were used for statistical analysis.

Statistical analysis

To eliminate confounding factors from the statistical analysis, the study and control groups were matched. In the case control matching, only the following two criteria showed a Spearman correlation coefficient of > 0.15 with the key variable “start-end temperature difference” and were therefore used as matching criteria: “operation duration” and “smoker status (yes/no)”. Matching was performed by IBM ® SPSS ® Statistics 23.0.0. The operation duration tolerance range in which the two groups were allowed to differ was set at five minutes. Patients to whom a statistical twin from the other group could not be assigned were excluded from the study. To increase the internal validity, a reduction in the case number from 110 to 66 was therefore accepted.

The temperature data were examined for their statistical significance in an inductive analysis. The case control matching resulted in two dependent samples so the differences in the target variables between the respective twin pairs were examined for a normal distribution. If this was present, a parametric procedure was used (paired t-test). When the target variables were not normally distributed between the matched partners, the Wilcoxon signed-rank test was used. The following characteristics were compared between the two groups as target variables: age at the time of the operation, duration of anaesthesia, number of previous operations, ASA classification, diabetes (yes/no), main diagnosis, intraoperative infusions, hysterectomy operation technique, smoker (yes/no), deeply infiltrating endometriosis (yes/no) and preparation time until operation.

Results

Demographic overview

66 patients were included in the analysis. Because of the case control matching, these were divided equally between the two groups, resulting in a case number of 33 per group. The 66 patients in the study were all women. The mean age was 43.6 years (± 11.9 years), ranging from 20 to 81 years. The median was 42 years.

Operations

Roughly half of all the operations were hysterectomies (34/66). While 7 patients had laparoscopic supracervical hysterectomy (LASH), total laparoscopic hysterectomy (TLH) was performed 27 times. The average time between start and end of surgery was 124.1 minutes (± 48.9 minutes); the shortest laparoscopy lasted 42 minutes and the longest took 240 minutes. The median was 118.5 minutes.

Patient characteristics

There was no significant difference between the two groups for the patient characteristics listed in Table 1 . The study and control groups were therefore comparable with regard to the variables listed in Table 2 .

Table 1  Comparison of the characteristics of the study groups. Group H: study group, group 0: control group

Variable	Group 0	Group H	p value
1 Paired t-test (normally distributed data) 2 Wilcoxon signed-rank test (non-normally distributed data)
Age at time of operation (years)	45	42	0.313 1
Body Mass Index (kg/m 2 )	28	25	0.079 1
Smoker (yes/no)	5	5
Diabetes (yes/no)	3	1
Number of previous operations	4	4	0.715 1
ASA classification (1 – 5)
1	9	18
2	19	12
3	5	3
Main diagnostic categories
Uterine myoma(s)	11	12
Endometriosis	7	8
Ovarian tumour	7	4
Bleeding disorder	5	0
Other	3	9
Deeply infiltrating endometriosis (yes/no)	2	3 [32]
Operation preparation time (min)	78	74	0.476 1
Anaesthesia duration (min)	178	175	0.542 1
Incision-suture time (min)	124	124	0.867 2
Crystalloid solutions	1.36	1.61	0.254 1
Colloid solutions	0.12	0.06	0.423 1

Table 2  Start, middle and end temperature. The measurements were intra-oesophageal. Figures in °C.

	Start temperature	Middle temperature	End temperature
Control group	36.10 (± 0.46)	36.07 (± 0.42)	36.01 (± 0.40)
Study group	35.94 (± 0.46)	35.98 (± 0.49)	36.04 (± 0.49)

Temperature analysis

Comparison of the temperature profile in the two groups showed that the mean value fell steadily in the control group, while it increased in the study group ( Fig. 2 ). A test of significance was performed to confirm the opposite temperature profiles ( Table 3 ). Both the start-end difference and, in individual sections, the start-middle and middle-end difference were examined using the paired t-test. The start-end difference was significantly greater in the study group at 0.09 °C than in the control group, where it was − 0.09 °C (p = 0.011). No significance was found from the start to the middle temperature (p = 0.122). In the second period examined, the middle-end difference in the study group was highly significantly above that of the control group at more than 0.11 °C (p = 0.003).

Fig. 2

 Temperature profile of the control and study groups, showing the temperature curves using the start, middle and end of the operation. Measurement was intra-oesophageal.

Table 3  Significance test of temperature differences at the three times: start, middle and end temperature. The start-end, start-middle and middle-end differences were examined by paired t-test. Statistical significance was assumed at p < 0.05.

	Control group	Study group	t	df	p
df: degrees of freedom
Start-end difference	− 0.09	0.09	2.70	32	0.011
Start-middle difference	− 0.03	0.04	1.59	32	0.122
Middle-end differences	− 0.06	0.05	3.21	32	0.003

In both groups, the percentage of intraoperative hypothermia at the start and end of the operation was examined. In the study group, the proportion of patients with hypothermia fell markedly from more than 54.22 to 36.36%. By contrast, the proportion of patients with hypothermia increased from 36.36 to 42.42% in the control group ( Table 4 ).

Table 4  Percentage of hypothermic patients at the three measurement times (start, middle and end temperature). Figures in percent.

Hypothermia (in %)	Group 0	Group H
Percentage of start temperatures	36.36	54.55
Percentage of middle temperature	39.39	42.42
Percentage of end temperatures	42.42	36.36

Discussion

The decrease in temperature during laparoscopic surgery is due to three causes: the effect of general anaesthesia, environmental factors and the insufflation of dry gas at room temperature. General anaesthesia accounts for most of the decrease as it paralyses the bodyʼs intrinsic thermoregulation and reduces metabolic heat production by about 30%. In addition, the room temperature in the operating theatre is often low. The HumiGard ® system focuses on the third cause: temperature loss due to insufflation of cold dry gas. This undergoes secondary warming and humidification in the abdominal cavity until it reaches the temperature and humidity of the abdomen and equilibrium is achieved. The heat and also the water content of the peritoneum are diminished continuously during operation. This loss of energy can contribute to the development of hypothermia 7 . Since the peritoneal surface area roughly corresponds to the outer body surface, the importance of attempting to protect intra-abdominal heat becomes clear.

According to Sessler (2016), the core body temperature can provide the most reliable information about a patientʼs thermal status. The following four sites are suitable for measuring it accurately: the nasopharynx, the distal oesophagus, the ear drum by means of a contact thermometer and the pulmonary artery. The data used in our analysis are based on measurements in the nasopharynx and accordingly deliver valid information on core body temperature 1 .

This study showed that use of HumiGard ® can prevent a decrease in body temperature. The temperature profile curves ran in the opposite direction to those of the control group. In the latter, there was a drop in body temperature especially in the second half of the operation. The HumiGard ® system, which is the only one of its kind on the European market, reduced the rate of hypothermia steadily. By contrast, the rate of hypothermia rose steadily in the course of the operation in the control group. The high preoperative percentage of hypothermia of approximately 55% in the HumiGard group is noteworthy. Possible reasons are a long interval of time between induction and the actual start of operation, as well as inadequate or omitted prewarming. However, the mean preparation time until operation differ only minimally between the two groups so prewarming appears a more likely explanation. Possible differences in the preoperative procedure at the time of the historical controls may be the reason for the lower percentage of hypothermia at the start of the operation in this group. Effective prewarming results in an intraoperative body temperature that is 0.4 °C higher compared with controls 1 . However, the HumiGard system reduced hypothermia steadily compared with the control group with a warm air blower only.

In animal studies, in which exclusive warming was investigated primarily, no significant effects were found for avoiding hypothermia. In these animal studies, however, complex heat management (e.g. a warm air blower) was not used. The average incision-to-suture time in these studies was over 120 minutes 9 ,  12 ,  13 .

The positive effects of conditioned gas on human temperature metabolism were proclaimed in the 1998 publication by Ott et al. on warmed and humidified carbon dioxide. This research team used the Insuflow ® system, which is similar to the HumiGard ® system and is licensed in the United States. This prospective randomised multi-centre study, which used additional heat management for both groups, showed a temperature difference in favour of Insuflow ® , which reduced the rate of intraoperative hypothermia 14 . Another recently published randomised study, which additionally used a warm air blower and warm infusions, did not find any significant temperature difference with the use of HumiGard ® . However, this study cannot be used for comparison as the operation times were very short (average of 15 minutes insufflation time 15 .

By contrast, we observed the significant temperature differences only in the second half of the operation. In our study, the planned minimum duration of all surgical procedures was 60 minutes.

Studies in humans, which included bariatric patients having laparoscopic reduction of stomach size, did not find any positive effect on intraoperative temperature maintenance 16 ,  17 . It should be noted, however, that overweight patients generally tend less to intraoperative hypothermia due to the insulating effect of fat tissue 18 .

Consistent with our retrospective case control study, a recent Cochrane analysis in 2016 showed that statistically significantly higher core temperatures were found when warmed and humidified insufflation gas was used. Since the authors criticise the quality of the previous clinical studies, the results will have to be investigated in further studies 19 .

Although our study is a retrospective analysis, its strength lies particularly in the precise matching of the patients, the operation duration and the employed warming method. There is therefore high internal validity due to the high comparability of the two groups of patients.

These results show that external body warming by a warm air blower can compensate the initial drop of 1 – 2 °C in body temperature due to general anaesthesia. Other options consist of use of warming blankets and also the use of warmed infusions. An adhesive plastic sheet is used more often in open surgery. Ultimately, however, these measures do not affect the peritoneum-lined body cavity. Especially during more protracted laparoscopic operations, additional warming and humidification of the insufflation gas can lead to better maintenance of body temperature and avoidance of hypothermia in the second half of the operation and should therefore be used in addition. The authors of a recently published review also come to this conclusion 20 .

Accordingly, there are conflicting publications regarding the question we investigated, sometimes with opposite conclusions. Previous studies are difficult to compare, however, as the patient populations were heterogeneous, the use of additional warming methods differed, the operation times differed markedly, and temperatures were also measured in various ways.

Even though the focus of the present study was on the intraoperative temperature profile and the occurrence of any hypothermia, it should be noted that further beneficial effects are associated with the use of warmed and humidified laparoscopy gas: reduction of postoperative wound infections, postoperative pain and postoperative analgesic consumption have been described. Because of this, the duration of patient hospitalisation can be reduced, which is of great economic significance 6 ,  10 . Avoidance of mesothelial damage due to drying of the peritoneum can prevent the consequent inflammatory reaction with the development of a fibrin matrix, which acts as the basis for adhesions 9 .

A precise evaluation of the aforementioned effects, especially from the economic aspect, is still the object of research and must be studied in larger numbers of patients.

Conclusion

An overall tendency to positive assessment of warming and humidification of insufflation gas is apparent in the literature. By excluding as many confounding factors as possible, the present study delivers the important finding that warming and humidification of the insufflation gas CO 2 can make an important contribution to intraoperative temperature maintenance, including avoidance and reduction of intraoperative hypothermia. The small case number due to the strict inclusion and exclusion criteria and the retrospective study design are disadvantages, which will be put into perspective in the prospective randomised clinical TePaLa study (Temperature and Pain in Laparoscopy, ClinicalTrials.gov Identifier: NCT02781194) and other clinical studies.

Einleitung

Die intraoperative Hypothermie wird definiert als ein Absinken der Körperkerntemperatur auf unter 36 °C. Ohne den Einsatz wärmeerhaltender Maßnahmen sinkt durch das Ausschalten der körpereigenen Thermoregulation die Temperatur der allermeisten Patientinnen während einer Operation um 1 – 2 °C 1 . Durch die Wirkung der Allgemeinanästhesie ist der Körper nicht mehr in der Lage, durch Zittern oder Vasokonstriktion der Temperaturabsenkung entgegenzuwirken 1 . Hinzu kommen die häufig niedrige Raumtemperatur und das Auskühlen über die Wundflächen. Die Hautinzisionen sind bei der Laparoskopie zwar deutlich kleiner also bei offenen chirurgischen Eingriffen, doch kommt die gesamte innere abdominelle Körperoberfläche mit dem eingeleiteten, kalten und trockenen Insufflationsgas (CO 2 ) in Berührung. Der Temperaturabfall bei laparoskopischen Operationen unterscheidet sich daher nicht wesentlich von offenen Operationen 2 ,  3 . Bereits milde Formen intraoperativer Hypothermie können zu einer deutlichen Erhöhung der Morbidität und Mortalität führen. Die negativen Folgen von intraoperativer Hypothermie sind gut untersucht und beinhalten unter anderem: Störung der Blutgerinnung mit erhöhtem Blutverlust und einer erhöhten Rate an Transfusionen, myokardiale Dysfunktionen, Arrhythmien und Hypokaliämien. Es kommt zudem gehäuft zu einer verzögerten Wundheilung und Wundinfektionen und dadurch bedingt zu einer verlängerten Krankenhausverweildauer 4 ,  5 ,  6 .

In der laparoskopischen Chirurgie wird üblicherweise zur Insufflation des Pneumoperitoneums raumwarmes CO 2 verwendet, das im Verhältnis zur Körpertemperatur relativ kalt und trocken ist. Dieser Faktor wird bei der Entstehung intraoperativer Hypothermie häufig vernachlässigt. Hinweise aus Studien, die mit Schweinen durchgeführt wurden, zeigen jedoch, dass durch die Verwendung von angewärmtem und befeuchteten Infufflationsgas das Risiko einer Hypothermie gesenkt werden kann 7 ,  8 ,  9 ,  10 . Die Fragestellung hat im Bereich der Gynäkologie besondere Relevanz, da vor allem Frauen zu intraoperativer Hypothermie neigen 11 .

Ziel der retrospektiv konzipierten Fallkontrollstudie war es, die Auswirkung von körperwarmem und humidifiziertem CO 2 auf den intraoperativen Temperaturverlauf zu untersuchen, um die mögliche Prävention einer Hypothermie aufzuzeigen.

Material und Methoden

Die retrospektive, nicht randomisierte Fallkontrollstudie wurde in der Klinik für Gynäkologie und Geburtsmedizin der Uniklinik RWTH Aachen durchgeführt. Die Zuweisung zur Versuchs- oder Kontrollgruppe erfolgte anhand der unabhängigen Variable „Verwendung von HumiGard ® “. Der Versuchsgruppe waren dabei alle Patienten zugeordnet, bei deren Laparoskopie HumiGard ® verwendet worden war. Bei Patienten der Kontrollgruppe war dieses System nicht zum Einsatz gekommen.

Patientinnenkollektiv

In die Studie wurden Patienten aufgenommen, die sich vor dem 01.05.2011 und ab dem 12.07.2013 einer operativen Laparoskopie unterzogen hatten, da für den dazwischen liegenden Zeitraum die etwaige Anwendung von HumiGard ® anhand der Dokumentation nicht nachzuvollziehen war.

Für die Kontrollgruppe wurden Patientinnen ausgewählt, die nach dem 04.01.2009, aber vor der ersten Anwendung des HumiGard-Systems (01.05.2011) in der Uniklinik RWTH Aachen operiert wurden.

Für die Versuchsgruppe wurden die Patientinnen ausgewählt, bei denen ab 12.07.2013 die Anwendung von HumiGard ® dokumentiert war.

Weiteres Einschlusskriterium war die dokumentierte Anwendung des Warmluftgebläses 3M ™ Bair Hugger ™ Warming Unit (3M, Neuss, Deutschland), das zum standardisierten Wärmemanagement der Uniklinik RWTH Aachen gehörte.

Ausschlusskriterien waren sekundäre Laparotomien, wiederholte Laparoskopien derselben Patientin, eine geplante OP-Dauer unter 60 Minuten, mangelnde Dokumentation der intraoperativen Temperatur, zusätzliche Wärmemaßnahmen in Form einer Wärmematte, von gewärmten Infusionen oder einer Kombination beider Parameter.

In der Kontrollgruppe wurde das Pneumoperitoneum unter Verwendung von kaltem (Raumtemperatur) und trockenem (bis 20% Luftfeuchte) CO 2 aufgebaut und aufrechterhalten. In der Versuchsgruppe wurde warmes (35 ± 2 °C) und befeuchtetes (98 ± 2% Luftfeuchte) CO 2 verwendet. Diese Werte wurden mit dem HumiGard MR860 Surgical Humidifaction System ® (Fisher & Paykel Healthcare Limited, Auckland, Neuseeland) erreicht.

Temperaturmessungen wurden intraoperativ alle 10 Minuten intraösophageal durchgeführt. Als Starttemperatur wurde die erste Temperaturmessung nach der Hautinzision definiert. Die Endtemperatur war die letzte Messung vor dem Ablassen des Pneumoperitoneums und dem Wundverschluss.

110 Patientinnen konnten eingeschlossen werden, von denen 59 der Versuchsgruppe und 51 der Kontrollgruppe angehörten. Bei den Fällen der Kontrollgruppe wurden außer einem Warmluftgebläse keine weiteren wärmenden Maßnahmen angewendet. Es lag zudem eine vollständige Dokumentation der intraoperativen Temperatur vor. Aufgrund des statistischen Fallkontrollabgleichs wurden später nur solche Fälle in der Analyse verwendet, für die im Patientinnenkollektiv ein statistischer Zwilling gefunden werden konnte (n = 33 pro Gruppe) ( Abb. 1 ).

Abb. 1

 Ein- und Ausschlusskriterien. Für die 110 eingeschlossenen Fälle konnten 33 statistische Zwillingspaare evaluiert werden, sodass 66 Patientinnen für die statistischen Analysen herangezogen wurden.

Statistische Analyse

Um Störfaktoren bei der statistischen Analyse auszuschalten, wurde ein Gruppenabgleich zwischen Versuchs- und Kontrollgruppe durchgeführt. Beim Fallkontrollabgleich wiesen lediglich die folgenden 2 der untersuchten Kriterien einen Spearman-Korrelationskoeffizienten von > 0,15 mit der zentralen Zielvariablen „Start-End-Differenz der Temperatur“ auf und wurden daher als Matching-Kriterien verwendet: „Operationsdauer“ und „Raucherstatus (ja/nein)“. Das Matching erfolgte durch das Programm IBM ® SPSS ® Statistics 23.0.0. Der Toleranzbereich der Operationsdauer wurde auf 5 Minuten festgelegt, in denen sich die beiden Fälle unterscheiden durften. Patienten, denen kein statistischer Zwilling aus der jeweils anderen Gruppe zugewiesen werden konnte, wurden aus dem Datenkollektiv ausgeschlossen. Damit wurde für die Steigerung der internen Validität eine Reduktion der Fallzahl von 110 auf 66 in Kauf genommen.

Im Zuge der induktiven Analysen wurden die Temperaturdaten auf ihre statistische Signifikanz hin untersucht. Durch den Fallkontrollabgleich entstanden 2 voneinander abhängige Stichproben, sodass die Differenzen der Zielvariablen zwischen den jeweiligen Zwillingspaaren auf eine Normalverteilung hin geprüft wurden. War diese gegeben, konnte ein parametrisches Verfahren zur Anwendung kommen (verbundener T-Test). Bei nicht normalverteilten Differenzen der Zielvariablen zwischen den Matching-Partnern wurde entsprechend der Wilcoxon-Vorzeichen-Rang-Test verwendet. Folgende Kenndaten wurden als Zielvariablen zwischen den beiden Gruppen verglichen: Alter zum Operationszeitpunkt, Dauer der Anästhesie, Anzahl an Voroperationen, ASA-Klassifikation, Diabetes (ja/nein), Hauptdiagnose, intraoperativ erhaltene Infusionen, Operationstechnik der Hysterektomie, Raucher (ja/nein), tief infiltrierende Endometriose (ja/nein) und die Vorbereitungszeit bis zur Operation.

Demografische Übersicht

Insgesamt wurden 66 Patientinnen in die Analysen integriert. Aufgrund des Fallkontrollabgleichs waren diese gleichmäßig auf beide Kollektive verteilt, sodass sich in den Gruppen eine Fallzahl von je 33 ergab. Bei den 66 Patientinnen der Studie handelte es sich ausschließlich um Frauen. Das mittlere Alter belief sich auf 43,6 Jahre (± 11,9 Jahre) mit einer Altersspanne von 20 bis 81 Jahren. Der Median betrug 42 Jahre.

Operationen

Bei etwa der Hälfte aller Eingriffe handelte es sich um Hysterektomien (34/66). Während die laparoskopische suprazervikale Hysterektomie (LASH) in 7 Fällen durchgeführt wurde, kam die totale laparoskopische Hysterektomie (TLH) 27 Mal zur Anwendung. Die Zeit zwischen Operationsbeginn und -ende betrug im Durchschnitt 124,1 Minuten (± 48,9 Minuten), wobei die kürzeste Laparoskopie 42 und die längste 240 Minuten dauerte. Der Median lag bei 118,5 Minuten.

Kenndaten der Patientinnen

Für die in Tab. 1 aufgeführten Kenndaten der Patientinnen ergab sich kein signifikanter Unterschied zwischen den beiden Gruppen. Die Vergleichbarkeit der Versuchs- und der Kontroll-Gruppe bezüglich der in Tab. 2 aufgeführten Variablen war somit gegeben.

Tab. 1  Gegenüberstellung grundlegender Kenngrößen der untersuchten Gruppen. Gruppe H: Versuchsgruppe, Gruppe 0: Kontrollgruppe

Variable	Gruppe 0	Gruppe H	p-Wert
1 verbundener T-Test (normalverteilte Daten) 2 Wilcoxon-Vorzeichen-Rang-Test (keine normalverteilten Daten)
Alter zum Operationszeitpunkt (Jahre)	45	42	0,313 1
Body-Mass-Index (kg/m 2 )	28	25	0,079 1
Raucher (ja/nein)	5	5
Diabetes (ja/nein)	3	1
Anzahl der Voroperationen	4	4	0,715 1
ASA-Klassifikation (1 – 5)
1	9	18
2	19	12
3	5	3
kategoriale Hauptdiagnosen
Uterusmyom(e)	11	12
Endometriose	7	8
Ovarialtumor	7	4
Blutungsstörung	5	0
weitere	3	9
tief infiltrierende Endometriose (ja/nein)	2	3 [32]
Vorbereitungszeit auf die Operation (min)	78	74	0,476 1
Anästhesiedauer (min)	178	175	0,542 1
Schnitt-Naht-Zeit (min)	124	124	0,867 2
kristalloide Lösungen	1,36	1,61	0,254 1
kolloide Lösungen	0,12	0,06	0,423 1

Tab. 2  Start-, Mittel- und Endtemperatur. Die Messungen wurden intraösophageal durchgeführt. Angaben in °C.

	Starttemperatur	Mitteltemperatur	Endtemperatur
Kontrollgruppe	36,10 (± 0,46)	36,07 (± 0,42)	36,01 (± 0,40)
Versuchsgruppe	35,94 (± 0,46)	35,98 (± 0,49)	36,04 (± 0,49)

Temperaturanalyse

Beim Vergleich des Temperaturverlaufs in den beiden Gruppen zeigte sich, dass der Mittelwert in der Kontrollgruppe stetig sank, während dieser in der Versuchsgruppe anstieg ( Abb. 2 ). Zur Bestätigung der gegenläufigen Temperaturverläufe wurde eine Signifikanztestung durchgeführt ( Tab. 3 ). Dabei wurden sowohl die Start-End- als auch in einzelnen Abschnitten die Start-Mittel- und die Mittel-End-Differenz mithilfe des verbundenen T-Tests untersucht. Die Start-End-Differenz erwies sich in der Versuchsgruppe mit 0,09 °C als signifikant größer als in der Kontrollgruppe mit − 0,09 °C (p = 0,011). Von der Start- zur Mitteltemperatur konnte keine Signifikanz nachgewiesen werden (p = 0,122). Im zweiten untersuchten Zeitraum lag der Wert der Mittel-End-Differenz in der Versuchsgruppe um mehr als 0,11 °C hoch signifikant über dem der Kontrollgruppe (p = 0,003).

Abb. 2

 Temperaturverlauf von Kontroll- und Versuchsgruppe. Gezeigt sind die Temperaturkurven anhand der 3 Zeitpunkte Start, Mitte und Ende der Operation. Die Messung erfolgte intraösophageal.

Tab. 3  Signifikanztestung der Temperaturdifferenzen zu den 3 Zeitpunkten Start-, Mittel- und Endtemperatur. Getestet wurden die Start-End-, Start-Mittel- und Mittel-End-Differenzen mittels verbundenem T-Test. Statistische Signifikanz wurde bei p < 0,05 angenommen.

	Kontrollgruppe	Versuchsgruppe	T	df	p-Wert
df: degrees of freedom
Start-End-Differenz	− 0,09	0,09	2,70	32	0,011
Start-Mittel-Differenz	− 0,03	0,04	1,59	32	0,122
Mittel-End-Differenz	− 0,06	0,05	3,21	32	0,003

In beiden Gruppen wurde der Anteil der intraoperativen Hypothermien zu Beginn und Ende der Operation untersucht. Bei der Versuchsgruppe nahm der Anteil hypothermer Patientinnen von mehr als 54,22 auf 36,36% deutlich ab. Im Gegensatz dazu stieg in der Kontrollgruppe der Anteil hypothermer Patienten von 36,36 auf 42,42% an ( Tab. 4 ).

Tab. 4  Anteil hypothermer Patienten zu den 3 Zeitpunkten der Messung (Start-, Mittel- und Endtemperatur). Angaben in Prozent.

Hypothermie (in %)	Gruppe 0	Gruppe H
Anteil der Starttemperaturen	36,36	54,55
Anteil der Mitteltemperaturen	39,39	42,42
Anteil der Endtemperaturen	42,42	36,36

Diskussion

Dem Temperaturabfall bei laparoskopischen Operationen liegen 3 Ursachen zugrunde: Der Einfluss der Allgemeinanästhesie, von Umgebungsfaktoren und der Insufflation trockenen Gases bei Raumtemperatur. Die Allgemeinanästhesie macht den Hauptanteil aus, indem sie die körpereigene Thermoregulation unterbindet und die metabolische Wärmeproduktion um etwa 30% herabsetzt. Hinzu kommt eine häufig niedrige Raumtemperatur im Operationssaal. Das Humigard ® -System fokussiert auf die drittgenannte Ursache: den Temperaturverlust durch Insufflation kalten, trockenen Gases. Dieses wird sekundär in der Bauchhöhle erwärmt und befeuchtet, bis es der Temperatur und Feuchtigkeit des Abdomens entspricht und somit ein Gleichgewicht erreicht ist. Wärme und auch Wassergehalt des Peritoneums werden intraoperativ kontinuierlich gemindert. Dieser Energieverlust kann zur Entwicklung einer Hypothermie beitragen 7 . Da die peritoneale Fläche in etwa der äußeren Körperoberfläche entspricht, wird die Wichtigkeit eines intraabdominellen wärmeprotektiven Ansatzes deutlich.

Laut Sessler (2016) kann die Körperkerntemperatur die sichersten Angaben über den Wärmestatus eines Patienten machen. Für ihre genaue Bestimmung eignen sich die folgenden 4 Messstellen: der Nasopharynx, der distale Ösophagus, das Trommelfell mittels Kontaktthermometer sowie die Pulmonalarterie. Die Werte unserer Analysen basieren auf Messungen im Nasopharynx und können demzufolge valide Aussagen zur Körperkerntemperatur treffen 1 .

In der vorliegenden Studie konnte gezeigt werden, dass durch den Einsatz von Humigard ® ein Absinken der Körpertemperatur verhindert werden kann. Die Temperaturverlaufskurven verliefen gegenläufig zu denen der Kontrollgruppe. In der letzteren kam es gerade in der 2. Operationshälfte zu einem Abfall der Körpertemperatur. Das HumiGard ® -System, welches das einzige seiner Art auf dem europäischen Markt ist, konnte die Rate an Hypothermien stetig reduzieren. Im Gegensatz dazu stieg in der Kontrollgruppe die Rate an Hypothermien im Verlauf der Operation stetig an. Der hohe präoperative prozentuale Anteil an Hypothermie von ca. 55% in der HumiGard-Gruppe ist bemerkenswert. Mögliche Gründe stellen eine lange Zeitspanne zwischen Einschleusung und tatsächlichem Operationsbeginn sowie ein inadäquat ausgeführtes oder unterlassenes Prewarming dar. Allerdings differieren die Mittelwerte der Vorbereitungszeit bis zur Operation nur minimal zwischen den beiden Gruppen, weshalb das Prewarming als Erklärung naheliegender erscheint. Durch eventuelle Unterschiede im präoperativen Vorgehen zur Zeit der historischen Kontrollen kann der geringere prozentuale Anteil an Hypothermie dieser Gruppe zu Beginn der Operationen begründet sein. Effektives Prewarming resultiert in einer um 0,4 °C höheren intraoperativen Körpertemperatur im Vergleich zu Kontrollen 1 . Das HumiGard-System konnte die Hypothermie jedoch im Gegensatz zur Kontrollgruppe mit alleinigem Warmluftgebläse im Verlauf stetig reduzieren.

In tierexperimentellen Studien, bei denen in erster Linie die ausschließliche Erwärmung untersucht wurde, konnten keine signifikanten Effekte zur Vermeidung von Hypothermie festgestellt werden. In diesen tierexperimentellen Studien wurde aber kein aufwendiges Wärmemanagement (z. B. Warmluftgebläse) verwendet. Die Schnitt-Naht-Zeit lag bei diesen Studien im Mittel bei über 120 Minuten 9 ,  12 ,  13 .

Die positiven Effekte des konditionierten Gases auf den humanen Temperaturhaushalt wurden schon in der Veröffentlichung zu erwärmtem und befeuchtetem Kohlendioxid von Ott et al. 1998 proklamiert. Von dieser Arbeitsgruppe wurde das Insuflow ® -System verwendet, das dem Humigard ® -System vergleichbar ist und das in den Vereinigten Staaten zugelassen ist. Diese prospektiv-randomisierte multizentrische Studie zeigte unter zusätzlichem Wärmemanagement für beide Gruppen einen signifikanten Temperaturunterschied zugunsten von Insuflow ® , welches die intraoperative Hypothermierate senken konnte 14 . Eine weitere kürzlich publizierte randomisierte Studie konnte bei der zusätzlichen Anwendung eines Warmluftgebläses und von warmen Infusionen keinen signifikanten Temperaturunterschied durch die Verwendung von HumiGard ® zeigen. Allerdings lässt sich diese Studie nicht zum Vergleich heranziehen, da es sich um sehr kurze Operationszeiten (durchschnittlich 15 Minuten Insufflationszeit) handelte 15 .

Demgegenüber konnten wir die wesentlichen Temperaturunterschiede erst in der 2. Operationshälfte beobachten. In unserer Studie betrug die geplante Mindestdauer aller Eingriffe 60 Minuten.

Studien am Menschen, die bariatrische Patienten bei laparoskopischen Operationen zur Verkleinerung des Magens einschlossen, konnten keinen positiven Effekt auf den intraoperativen Temperaturerhalt zeigen 16 ,  17 . Hier ist allerdings zu beachten, dass übergewichtige Patientinnen aufgrund der isolierenden Wirkung des Fettgewebes generell seltener zu intraoperativen Hypothermien neigen 18 .

Entsprechend unserer retrospektiven Fallkontrollstudie konnten in einer aktuellen Cochrane-Analyse 2016 statistisch signifikant höhere Kerntemperaturwerte bei der Verwendung von angewärmtem und befeuchtetem Insufflationsgas gezeigt werden. Da die Autoren die Qualität der bisherigen klinischen Studien bemängeln, gilt es, die Ergebnisse künftig im Rahmen weiterer Studien zu untersuchen 19 .

Wenn es sich auch bei unserer Studie um eine retrospektive Analyse handelt, liegt die Stärke vor allem bei dem genauen Matching der untersuchten Patientinnen, der OP-Dauer und der angewendeten Wärmemethode. Es besteht also eine hohe interne Validität durch die exzellente Vergleichbarkeit der beiden untersuchten Gruppen.

Die vorliegenden Ergebnisse zeigen, dass die externe Körperwärmung durch ein Warmluftgebläse den initialen Abfall der Körpertemperatur um 1 – 2 °C, der durch die Allgemeinanästhesie bedingt ist, gut abfangen kann. Weitere Möglichkeiten bestehen in der Anwendung von Wärmedecken und auch der Anwendung von gewärmten Infusionen. Eine aufgeklebte Plastikfolie wird häufiger in der offenen Chirurgie verwendet. Letztlich erreichen diese Maßnahmen aber nicht die peritoneal ausgekleidete Körperhöhle. Gerade bei länger dauernden laparoskopischen Operationen kann eine zusätzliche Anwärmung und Befeuchtung des Insufflationsgases zu einer besseren Aufrechterhaltung der Körpertemperatur und Vermeidung von Hypothermie in der 2. Operationshälfte führen und sollte daher zusätzlich verwendet werden. Zu diesem Schluss kommen die Autoren eines kürzlich publizierten Reviews 20 .

Zu der von uns untersuchten Fragestellung gibt es demnach widersprüchliche Publikationen mit zum Teil gegensätzlichen Schlussfolgerungen. Die bisherigen Studien lassen sich allerdings schlecht vergleichen, da die Patientenkollektive heterogen waren, die Anwendung zusätzlicher Wärmemethoden unterschiedlich gehandhabt wurde, die Operationszeiten sich mitunter deutlich unterschieden und auch die Temperaturmessungen auf unterschiedliche Weise durchgeführt wurde.

Wenn auch der Fokus der vorliegenden Studie auf dem intraoperativen Temperaturverlauf und dem etwaigen Auftreten von Hypothermien lag, sollte beachtet werden, dass mit der Verwendung von angewärmtem und befeuchtetem Laparoskopiegas weitere günstige Effekte verbunden sind: Die Reduktion postoperativer Wundinfekte, postoperativer Schmerzen und des postoperativen Analgetikaverbrauchs sind vorbeschrieben. Dadurch bedingt lässt sich die Verweildauer der Patientinnen im Krankenhaus reduzieren, was von großer gesundheitsökonomischer Bedeutung ist 6 ,  10 . Durch die Vermeidung von Mesothelschäden durch Austrocknung des Peritoneums kann die konsekutive Entzündungsreaktion mit Entstehung einer Fibrinmatrix, die als Grundlage der Adhäsionsentstehung dient, verhindert werden 9 .

Eine genaue Evaluation der genannten Effekte gerade auch aus gesundheitsöknomischer Sicht ist aktuell noch Forschungsgegenstand und muss an größeren Patientinnenkollektiven untersucht werden.

Schlussfolgerung

Insgesamt zeigt sich in der Literatur eine Tendenz, die Erwärmung und Befeuchtung des Insufflationsgases positiv zu bewerten. Die vorliegende Studie liefert dafür unter Ausschaltung von möglichst vielen Störfaktoren die wichtige Erkenntnis, dass die Wärmung und Befeuchtung des Insufflationsgases CO 2 einen wichtigen Beitrag zur intraoperativen Wärmeerhaltung bis hin zur Vermeidung und Verminderung intraoperativer Hypothermien leisten kann. Die aufgrund der strengen Ein- und Ausschlusskriterien dafür in Kauf genommene niedrige Fallzahl und der retrospektive Ansatz sind Nachteile, die es in der prospektiv-randomisierten klinischen TePaLa-Studie (Temperature and Pain in Laparoscopy, ClinicalTrials.gov Identifier: NCT02781194) und weiteren klinischen Studien zu relativieren gilt.