P. F. Stahel

Current Concepts of Polytrauma Management

AbstractIn recent years, the implementation of standardized protocols of polytrauma management led to a significant improvement of trauma care in European countries and to a decrease in posttraumatic morbidity and mortality. As such, the “Advanced Trauma Life Support” (ATLS®) protocol for the acute management of severely injured patients has been established as a gold standard in most European countries since the 1990s. Continuative concepts to the ATLS® program include the “Definitive Surgical Trauma Care” (DSTC™) algorithm and the concept of ”damage control” surgery for polytraumatized patients with immediate life–threatening injuries. These phase–oriented therapeutic strategies appraise the injured patient in the whole extent of the sustained injuries and are in sharp contrast to previous modalities of “early total care” which advocate immediate definitive surgical interventions. The approach of “damage control” surgery takes the influence of systemic posttraumatic inflammatory and metabolic reactions of the organism into account and is aimed at reducing both the primary and the secondary – delayed – mortality in severely injured patients. The present paper shall provide an overview on the current state of management algorithms for polytrauma patients.

The Role of Neuroinflammation in Traumatic Brain Injury

In industrialized countries, traumatic brain injury (TBI) still represents the leading cause of death and persisting neurologic impairment among young individuals < 45 years of age. Patients who survive the initial injury are susceptible to sustaining secondary cerebral insults which are initiated by the release of neurotoxic and inflammatory endogenous mediators by resident cells of the central nervous system (CNS). The presence of hypoxia and hypotension in the early resuscitative period further aggravates the inflammatory response due to ischemia/reperfusion-mediated injuries. These are induced by the intrathecal generation of free radicals and activation of the complement cascade. Posttraumatic neuroinflammation is further exacerbated by the subsequent intracranial recruitment of blood-derived immunocompetent cells, leading to secondary cerebral edema and increased intracranial pressure. The profound endogenous neuroinflammatory response after TBI, which is phylogenetically aimed at defending the CNS from invading pathogens and repairing lesioned tissue, is, in large part, responsible for the development of secondary brain damage and adverse outcome. However, aside from these deleterious effects, posttraumatic inflammation mediates neuroreparative mechanisms after TBI as well. This “dual effect” of neuroinflammation has been the focus of extensive experimental and clinical research in the past years and has led to an expanded basic knowledge on the cellular and molecular mechanisms which regulate the intracranial inflammatory response after trauma. The present article provides an up-to-date overview on the pathophysiological mechanisms of neuroinflammation after TBI. New potential therapeutic strategies for reducing the extent of secondary brain damage after neurotrauma are discussed.

[Current concepts of polytrauma management: from ATLS to "damage control"].

ZusammenfassungIn den letzten Jahren hat die Implementierung standardisierter Protokolle für das Management polytraumatisierter Patienten zu einer signifikanten Verbesserung der Traumaversorgung und zu einer Reduktion der posttraumatischen Sterblichkeit geführt. Das Advanced-Trauma-Life-Support- (ATLS-)Protokoll des American College of Surgeons wurde seit den 1990er Jahren in den meisten europäischen Ländern als „golden standard“ für die Akutversorgung schwerverletzter Patienten etabliert. Zu den weiterführenden Konzepten — über das ATLS-Programm hinaus — gehört der „Definitive-Surgical-Trauma-Care“- (DSTC)Kurs sowie das Konzept der „Damage control“ (Schadensbegrenzung) für schwerstverletzte Patienten mit akut lebensbedrohlichem Gesamtverletzungsmuster. Diese Phasen-orientierten diagnostischen und therapeutischen Strategien respektieren den Polytraumapatienten im gesamten Ausmaß der erlittenen Verletzungen und stehen in scharfem Kontrast zur klassischen Modalität der primären definitiven chirurgischen Versorgung (sog. „early total care“). Das „Damage control“-Konzept berücksichtigt hierbei die systemischen inflammatorischen und metabolischen Reaktionen des verletzten Organismus und ist auf das einzige primäre Ziel des Überlebens schwerstverletzter Patienten abgerichtet. Die vorliegende Arbeit soll eine Übersicht der aktuellen Konzepte des Polytraumamanagements anbieten, mit einem Fokus auf die Standardkonzepte von ATLS und „Damage control“.AbstractIn recent years, the implementation of standardized protocols for polytrauma management has led to a significant improvement in trauma care as well as to a decrease in post-traumatic morbidity and mortality. As such, the “Advanced Trauma Life Support” (ATLS) protocol of the American College of Surgeons for the acute management of severely injured patients has been established as a gold standard in most European countries since the 1990s. Continuative concepts to the ATLS program include the “Definitive Surgical Trauma Care” (DSTC) algorithm and the concept of “damage control” surgery for polytraumatized patients with immediate life-threatening injuries. These phase-oriented therapeutic strategies appraise the injured patient of the whole extent of the sustained injuries and are in sharp contrast to previous modalities of “early total care” which advocate immediate definitive surgical intervention. The approach of “damage control” surgery takes into account the influence of systemic post-traumatic inflammatory and metabolic reactions of the organism and is aimed at reducing both the primary and the secondary, delayed, mortality in severely injured patients. The present paper provides an overview of the current state of management algorithms for polytrauma patients, with a focus on the standard concepts of ATLS and “damage control”.

Aktuelle Konzepte des Polytraumamanagements: Von ATLS zu „Damage Control“

ZusammenfassungIn den letzten Jahren hat die Implementierung standardisierter Protokolle für das Management polytraumatisierter Patienten zu einer signifikanten Verbesserung der Traumaversorgung und zu einer Reduktion der posttraumatischen Sterblichkeit geführt. Das Advanced-Trauma-Life-Support- (ATLS-)Protokoll des American College of Surgeons wurde seit den 1990er Jahren in den meisten europäischen Ländern als „golden standard“ für die Akutversorgung schwerverletzter Patienten etabliert. Zu den weiterführenden Konzepten — über das ATLS-Programm hinaus — gehört der „Definitive-Surgical-Trauma-Care“- (DSTC)Kurs sowie das Konzept der „Damage control“ (Schadensbegrenzung) für schwerstverletzte Patienten mit akut lebensbedrohlichem Gesamtverletzungsmuster. Diese Phasen-orientierten diagnostischen und therapeutischen Strategien respektieren den Polytraumapatienten im gesamten Ausmaß der erlittenen Verletzungen und stehen in scharfem Kontrast zur klassischen Modalität der primären definitiven chirurgischen Versorgung (sog. „early total care“). Das „Damage control“-Konzept berücksichtigt hierbei die systemischen inflammatorischen und metabolischen Reaktionen des verletzten Organismus und ist auf das einzige primäre Ziel des Überlebens schwerstverletzter Patienten abgerichtet. Die vorliegende Arbeit soll eine Übersicht der aktuellen Konzepte des Polytraumamanagements anbieten, mit einem Fokus auf die Standardkonzepte von ATLS und „Damage control“.AbstractIn recent years, the implementation of standardized protocols for polytrauma management has led to a significant improvement in trauma care as well as to a decrease in post-traumatic morbidity and mortality. As such, the “Advanced Trauma Life Support” (ATLS) protocol of the American College of Surgeons for the acute management of severely injured patients has been established as a gold standard in most European countries since the 1990s. Continuative concepts to the ATLS program include the “Definitive Surgical Trauma Care” (DSTC) algorithm and the concept of “damage control” surgery for polytraumatized patients with immediate life-threatening injuries. These phase-oriented therapeutic strategies appraise the injured patient of the whole extent of the sustained injuries and are in sharp contrast to previous modalities of “early total care” which advocate immediate definitive surgical intervention. The approach of “damage control” surgery takes into account the influence of systemic post-traumatic inflammatory and metabolic reactions of the organism and is aimed at reducing both the primary and the secondary, delayed, mortality in severely injured patients. The present paper provides an overview of the current state of management algorithms for polytrauma patients, with a focus on the standard concepts of ATLS and “damage control”.

Emergency management of thoracic trauma

ZusammenfassungDas Thoraxtrauma stellt einen wesentlichen Faktor dar, der zur Sterblichkeit während der „goldenen Stunde“ nach Trauma beiträgt. Viele Patienten mit thorakalen Verletzungen sterben erst nach Eintreffen in der Klinik. Weniger als 10% aller stumpfen Thoraxtraumen erfordern eine Thorakotomie.Der Großteil aller potentiell letalen Verletzungen kann durch einfache Prozeduren, wie der Einlage einer Bülau-Drainage, behoben werden. Dies impliziert, dass viele Todesfälle durch eine rasche, akkurate und standardisierte Abklärung und Therapie im Schockraum verhindert werden können. Von entscheidender Bedeutung hierfür ist das frühe Erkennen der potentiell lebensbedrohlichen Verletzungsmuster, basierend auf einem hohen Verdachtsmoment anhand des Unfallmechanismus und der klinischen Präsentation, zumal eine akute pulmonale Dysfunktion nach Thoraxtrauma rasch letal enden kann.Standardisierte diagnostische und therapeutische Leitlinien, wie das international etablierte „Advanced Trauma Life Support-“ (ATLS®)-Protokoll, haben zu einer signifikanten Reduktion der frühen Todesfälle von Patienten mit Thoraxtrauma geführt.AbstractThoracic injuries are a major cause of mortality during the “golden hour” of trauma. Many patients with chest trauma die after reaching the hospital. Less than 10% of all blunt thoracic injuries require a thoracotomy, and many potentially life-threatening conditions can be relieved by simple procedures, such as chest tube insertion.Thus, many cases of traumatic deaths due to chest injury may be prevented by prompt diagnosis and a standardized therapeutic approach in the emergency room. A high index of suspicion for lethal injury patterns, based on the mechanism of trauma and the clinical presentation, is a crucial prerequisite for an adequate initial assessment and management of patients with chest trauma.The worldwide implementation of standardized diagnostic and therapeutic guidelines, such as the “Advanced Trauma Life Support” (ATLS®) protocol, has led to a significant reduction of early deaths attributed to thoracic injuries.

Die Notfallversorgung des Thoraxtraumas

ZusammenfassungDas Thoraxtrauma stellt einen wesentlichen Faktor dar, der zur Sterblichkeit während der „goldenen Stunde“ nach Trauma beiträgt. Viele Patienten mit thorakalen Verletzungen sterben erst nach Eintreffen in der Klinik. Weniger als 10% aller stumpfen Thoraxtraumen erfordern eine Thorakotomie.Der Großteil aller potentiell letalen Verletzungen kann durch einfache Prozeduren, wie der Einlage einer Bülau-Drainage, behoben werden. Dies impliziert, dass viele Todesfälle durch eine rasche, akkurate und standardisierte Abklärung und Therapie im Schockraum verhindert werden können. Von entscheidender Bedeutung hierfür ist das frühe Erkennen der potentiell lebensbedrohlichen Verletzungsmuster, basierend auf einem hohen Verdachtsmoment anhand des Unfallmechanismus und der klinischen Präsentation, zumal eine akute pulmonale Dysfunktion nach Thoraxtrauma rasch letal enden kann.Standardisierte diagnostische und therapeutische Leitlinien, wie das international etablierte „Advanced Trauma Life Support-“ (ATLS®)-Protokoll, haben zu einer signifikanten Reduktion der frühen Todesfälle von Patienten mit Thoraxtrauma geführt.AbstractThoracic injuries are a major cause of mortality during the “golden hour” of trauma. Many patients with chest trauma die after reaching the hospital. Less than 10% of all blunt thoracic injuries require a thoracotomy, and many potentially life-threatening conditions can be relieved by simple procedures, such as chest tube insertion.Thus, many cases of traumatic deaths due to chest injury may be prevented by prompt diagnosis and a standardized therapeutic approach in the emergency room. A high index of suspicion for lethal injury patterns, based on the mechanism of trauma and the clinical presentation, is a crucial prerequisite for an adequate initial assessment and management of patients with chest trauma.The worldwide implementation of standardized diagnostic and therapeutic guidelines, such as the “Advanced Trauma Life Support” (ATLS®) protocol, has led to a significant reduction of early deaths attributed to thoracic injuries.

Stellenwert der Gentherapie in Unfallchirurgie und Orthopädie

ZusammenfassungMit Hilfe molekularbiologischer und gentechnologischer Methoden kann durch den Transfer von spezifischen Genen das Erbgut einer Zelle verändert werden. Hierdurch werden die Zellfunktionen so moduliert, dass die Zelle, die durch das implantierte Gen verschlüsselte Funktionen erhält, Proteine synthetisiert, die sie normalerweise nicht oder nur in geringen Mengen produziert.Wie erste tierexperimentelle Studien zeigen, kann die Gentherapie die Heilungs- und Regenerationsfähigkeit der Haut, von Sehnen, Knorpel und Knochen unterstützen und beschleunigen. In jüngster Zeit werden in Tierversuchen neue Vektoren mit einer geringeren Immunogenität und verbesserten Steuerbarkeit sowie einer erhöhten Transfersicherheit getestet. Es ist zu erwarten, dass die Gentherapie in den nächsten Jahrzehnten bei der Frakturheilung, der Sanierung von Knorpelschäden und für die Behandlung von Infektionen einen bedeutenden Stellenwert einnehmen wird.AbstractModern molecular and genetic technologies enable the modification of a cellular genome through transfer of specific genes. The various procedures alter specific cell functions, which allow the transfected cell to produce any encoded transgene information. The transfected cell then synthesizes proteins that are normally not produced or only in very small amounts.Numerous animal studies have demonstrated that gene therapy may support and accelerate the healing and regeneration of specific tissues such as skin, tendons, cartilage, and bones. Currently, further animal studies are evaluating new vectors with reduced immunogenicity in the continuous effort to improve the efficacy and safety of gene transfer. In the forthcoming decade we expect gene therapy to have an important influence on the treatment of fractures, cartilage lesions, and infection.

Role of gene therapy in trauma and orthopedic surgery

ZusammenfassungMit Hilfe molekularbiologischer und gentechnologischer Methoden kann durch den Transfer von spezifischen Genen das Erbgut einer Zelle verändert werden. Hierdurch werden die Zellfunktionen so moduliert, dass die Zelle, die durch das implantierte Gen verschlüsselte Funktionen erhält, Proteine synthetisiert, die sie normalerweise nicht oder nur in geringen Mengen produziert.Wie erste tierexperimentelle Studien zeigen, kann die Gentherapie die Heilungs- und Regenerationsfähigkeit der Haut, von Sehnen, Knorpel und Knochen unterstützen und beschleunigen. In jüngster Zeit werden in Tierversuchen neue Vektoren mit einer geringeren Immunogenität und verbesserten Steuerbarkeit sowie einer erhöhten Transfersicherheit getestet. Es ist zu erwarten, dass die Gentherapie in den nächsten Jahrzehnten bei der Frakturheilung, der Sanierung von Knorpelschäden und für die Behandlung von Infektionen einen bedeutenden Stellenwert einnehmen wird.AbstractModern molecular and genetic technologies enable the modification of a cellular genome through transfer of specific genes. The various procedures alter specific cell functions, which allow the transfected cell to produce any encoded transgene information. The transfected cell then synthesizes proteins that are normally not produced or only in very small amounts.Numerous animal studies have demonstrated that gene therapy may support and accelerate the healing and regeneration of specific tissues such as skin, tendons, cartilage, and bones. Currently, further animal studies are evaluating new vectors with reduced immunogenicity in the continuous effort to improve the efficacy and safety of gene transfer. In the forthcoming decade we expect gene therapy to have an important influence on the treatment of fractures, cartilage lesions, and infection.

Die pharmakologische Inhibition der intrazerebralen Entzündungsreaktion durch systemische Administration des rekombinanten Komplement-Inhibitors Crry-Ig vermittelt eine Neuroprotektion im experimentellen Schädel-Hirn-Trauma in der Maus

Activation of complement plays a central role in the pathogenesis of neuroinflammation leading to secondary brain injury following a traumatic insult to the brain. In a previous study, we were able to show improved neurological recovery in brain-injured transgenic mice with central nervous system-targeted overexpression of the soluble inhibitor of complement C3 convertases, sCrry. Here, we present the first data on systemic administration of recombinant Crry-Ig in a model of closed-head injury (CHI). Thirty-seven C57BL/6 mice were randomized into 4 cohorts: group 1 — normal mice without CHI; group 2 — sham-operated mice without CHI; group 3 — CHI with posttraumatic i.p. injection of 0.4 ml PBS (vehicle); group 4 — CHI with posttraumatic i.p. injection of recombinant Crry-Ig (1mg in 0.4 ml PBS). Vehicle-injected mice with experimental CHI (group 3) showed massive histomorphological signs of neuroinflammation associated with neuronal apoptosis. Western-Blot analysis of homogenized mouse brains revealed significant mismatch of mitochondrial anti- and pro-apoptotic proteins (Bcl-2, Bax, Bcl-Xs) favouring programmed cell death up to one week post trauma. In contrast, administration of Crry-Ig (group 4) induced a decrease of pro- and an increase of anti-apoptotic protein levels, with as- sociated attenuation of histomorphological tissue damage and improved neurological recovery.

Einfluss von TNF auf die intrakranielle Regulation von IL-18 nach Schädel-Hirn-Trauma bei Patienten und im experimentellen Modell

Interleukin-18 (IL-18) and tumor necrosis factor (TNF) are potent mediators of intracerebral inflammation following brain injury. Regulation of IL-18 expression in the intracranial compartment through TNF has not yet been evaluated. We examined the posttraumatic release of IL-18 and TNF in cerebrospinal fluid of 28 patients following severe traumatic brain injury. Using a model of intracranial TNF injection in C57BL/6 mice, the effects of TNF on IL-18 expression were investigated. In addition, IL-18 concentrations were assessed in brains of wild-type C57BL/6 and TNF/ lymphotoxin-α – /– mice in a model of closed head injury for up to 7 days after trauma. Significant inverse correlations for IL-18 and TNF levels were found in patients following traumatic brain injury (r= -0.6 to -0.8, P< 0.05). In the experimental setting, increased IL-18 concentrations were detected in brain homogenates of mice injected PBS (vehicle) only, while the intracerebral injection of 200 ng mouse-recombinant TNF blocked IL-18 increase significantly. Both groups subjected to experimental brain injury showed significant increase of IL-18 concentrations, however no significant differences between wild-type and TNF/lymphotoxin-α – /– mice were found. Based on the proposed „dual“ role of TNF as pro- and anti-inflammatory mediator in neuroinflammation, we suggest that the TNF-mediated inhibition of IL-18 expression may represent a so far unknown anti-inflammatory mechanism after brain injury.