Maschinelle Beatmung und NIV

Abstract

Die maschinelle Beatmung oder Atemunterstützung wird für die Behandlung der respiratorischen Insuffizienz des Intensivpatienten eingesetzt. Dabei übernehmen Beatmungsgeräte oder Respiratoren eine Teilfunktion der Atmung, nämlich die Belüftung der Lunge oder Ventilation. Bei der kontrollierten Beatmung wird die Ventilation vollständig vom Gerät übernommen, bei der assistierten oder unterstützten Atmung dagegen die erhaltene Spontanatmung des Patienten nur unterstützt. Die Beatmung wird als invasiv bezeichnet, wenn der Patient über einen Tubus oder eine Trachealkanüle mit dem Beatmungsgerät verbunden ist und als non-invasiv oder nichtinvasiv, wenn sie über einen Helm oder eine Gesichtsmaske erfolgt.

Die maschinelle Beatmung oder Atemunterstützung wird für die Behandlung der respiratorischen Insuffizienz des Intensivpatienten eingesetzt. Dabei übernehmen Beatmungsgeräte oder Respiratoren eine Teilfunktion der Atmung, nämlich die Belüftung der Lunge oder Ventilation. Bei der kontrollierten Beatmung wird die Ventilation vollständig vom Gerät übernommen, bei der assistierten oder unterstützten Atmung dagegen die erhaltene Spontanatmung des Patienten nur unterstützt. Die Beatmung wird als invasiv bezeichnet, wenn der Patient über einen Tubus oder eine Trachealkanüle mit dem Beatmungsgerät verbunden ist und als non-invasiv oder nichtinvasiv, wenn sie über einen Helm oder eine Gesichtsmaske erfolgt.

Unterschied zwischen Spontanatmung und Beatmung

Bei der Spontanatmung (Abb. 56.1) strömt nur dann Luft in die Lungen, wenn der Druck in den Alveolen niedriger ist als in Mund und Nase. Bleiben alle übrigen Bedingungen konstant, so bestimmt die Größe der Druckdifferenz die Größe des Atemzugvolumens: je höher der Druck im Mund- und Nasenbereich, desto stärker der Einstrom von Luft in die Lungen (10.1007/978-3-662-50444-4_52). Die Spontanatmung ist somit eine „Unterdruckatmung“.

Luft kann jedoch auch in die Lungen einströmen, wenn man den Druck in der Lunge zu Beginn der Inspiration nicht erniedrigt, sondern unverändert lässt und gleichzeitig den Druck in den oberen Atemwegen über den Atmosphärendruck erhöht (Abb. 56.1). Hierdurch entsteht ebenfalls ein Druckgefälle zwischen Mund und Alveole und die Luft muss entlang diesem Gefälle in die Alveolen einströmen. Dieses Verfahren ist das Prinzip der Überdruckbeatmung. Für die Belüftung der Lungen (Ventilation) ist es somit unerheblich, ob ein Sog (Spontanatmung) oder ein Überdruck (Beatmung) einwirkt. Entscheidend für die Luftströmung ist einzig und allein das Druckgefälle, an dem die Luft entlang strömen muss. Dennoch ist eine normale „Unterdruckatmung“ der maschinellen Beatmung überlegen, weil sie ein natürlicher Vorgang ist und nicht, wie die maschinelle Beatmung, mit unerwünschten Wirkungen auf den Organismus einhergeht.

Die Beatmung des Intensivpatienten ist eine Überdruckbeatmung: Bei der Inspiration wird das Atemhubvolumen („Atemzugvolumen“) mit Überdruck in die Lungen „gepresst“; die Exspiration erfolgt dagegen passiv durch die Rückstellkräfte von Lunge und Thorax. Sie bewirken, dass der Atemstrom sich umkehrt und die Luft aus der Lunge ausströmt.

Beatmungsformen

Folgende Beatmungsformen werden unterschieden, je nachdem, welcher Mechanismus die Inspiration auslöst und beendet und wie hoch die eigene Atemarbeit des Patienten ist:

• mandatorischer Atemtyp,

• unterstützter Atemtyp,

• spontaner Atemtyp.

Atemtypen

Kontrollierter oder mandatorischer Atemtyp

Hierbei wird die Inspiration vom Respirator ausgelöst und beendet. Das Gerät übernimmt vollständig die Atemarbeit des Patienten. Die kontrollierte Beatmung muss immer angewandt werden, wenn der Patient nicht selbst atmet oder die Eigenatmung durch Medikamente ausgeschaltet ist.

Assistierter und spontaner Atemtyp

Hierbei löst der Patient durch eigene Atembewegungen die Inspiration am Respirator aus und beendet sie auch selbst wieder: Er triggert das Beatmungsgerät und übernimmt einen Teil der Atemarbeit. Die Inspiration wird vom Gerät unterstützt.

Beim spontanen Atemtyp wird die Atemarbeit nahezu vollständig vom Patienten aufgebracht.

Kontrollvariablen

Das Atemzugvolumen (korrekt: das Atemhubvolumen) wird dem Patienten vom Respirator entweder druckkontrolliert oder volumenkontrolliert verabreicht.

Druckkontrolliertes Atemzugvolumen

Das Beatmungsgerät erzeugt einen Überdruck bis zu einer voreingestellten Höhe. Hierdurch strömt das Atemgas in die Lunge. Der Gasflow und das zugeführte Atemzugvolumen hängen von der Resistance und der Compliance ab. Dies ist die sog. druckkontrollierte Beatmung (PCV, „pressure controlled ventilation“).

Volumenkontrolliertes Atemzugvolumen

Das Beatmungsgerät erzeugt solange einen voreingestellten Flow, bis das ebenfalls vorgewählte Atemzugvolumen erreicht worden ist. Abhängig von der Resistance und der Compliance ergibt sich hieraus der Atemwegsdruck. Dies ist die sog. volumenkontrollierte Beatmung (VCV, „volume controlled ventilation“).

Steuerung der Beatmung

Der Ablauf vom Beginn bis zum Ende eines maschinellen Atemhubs wird – wie bei der Spontanatmung – als Atemzyklus bezeichnet. Jeder Atemzyklus besteht aus 2 Phasen: der Inspirations- und der Exspirationsphase.

Die Steuerung der maschinellen Beatmung erfolgt, wie bei der Spontanatmung, v. a. während der Inspirationsphase, d. h. durch Auslösung, Begrenzung und Beendigung der Inspiration. Die entsprechenden inspiratorischen Phasenvariablen (Druck, Flow, Volumen, Zeit) können jeweils vom Gerät oder vom Patienten gesteuert sein (Abb. 56.2).

Bei der Maschinensteuerung werden die Phasenvariablen unabhängig von der Aktivität des Patienten festgelegt.

Bei der Patientensteuerung steuert dagegen der Patient das Beatmungsgerät: Der erhaltene Atemantrieb des Patienten und die Kontraktion seiner Atemmuskulatur erzeugen Druck-, Flow- und Volumenverschiebungen in den Atemwegen, auf die der Respirator nach vorgegebenen Einstellungen reagiert (Abb. 56.3).

Steuerung des Inspirationsbeginns

Die Triggervariable steuert den Beginn der Inspiration. Grundsätzlich kann der Beginn der Inspiration durch den Respirator oder durch den Patienten ausgelöst oder gesteuert werden.

Gerätetriggerung

Der Beginn der folgenden Inspiration wird durch den Respirator ausgelöst, unabhängig von Atemaktivitäten des Patienten. Nach Ablauf einer bestimmten Zeit wird die Exspiration beendet und die nächste Inspiration beginnt. Die Gerätetriggerung ist daher stets zeitgetriggert (exspiratorische Zeitsteuerung; Triggervariable: Zeit).

Patiententriggerung

Das Gerät registriert Inspirationsbewegungen des Patienten, durch die dann die Inspiration ausgelöst wird. Eine Patiententriggerung ist also nur bei erhaltener Spontanatemaktivität möglich. Entscheidend für die Funktion eines Triggers sind seine Empfindlichkeit („sensitivity“) oder Schwelle und die Latenz oder Verzögerungszeit, die vergeht, bis ein ausreichend hoher Flow erzeugt wird. Die Triggerung kann nach folgenden Prinzipien erfolgen:

• Flowtriggerung: Das Gerät erkennt die Inspirationsbewegungen des Patienten durch die Änderung eines vorgewählten geräteseitigen Flows. Meist wird die Triggerschwelle zwischen 2 und 5 l/min eingestellt.

• Druck- oder Sogtriggerung: Fällt der Druck in den Atemwegen ab, wird der Trigger ausgelöst. Ab welchem Druckabfall die Triggerung des Inspirationsbeginns erfolgen soll, kann entweder am Gerät angewählt werden oder aber der Wert ist geräteseitig bereits vorgegeben.

Unterteilung der Inspirationsphase

Bei der Inspirationsphase kann eine Phase mit und eine Phase ohne Flow unterschieden werden Abb. 56.2). Während der Flowphase strömt das Volumen mit der vom Gerät erzeugten Geschwindigkeit entsprechend dem transpulmonalen Druckgradienten in die Lunge ein. In der No-flow-Phase erzeugt der Respirator keinen Flow mehr, es entsteht eine inspiratorische Pause, in der es zum Druckausgleich zwischen Beatmungsgerät und den Atemwegen sowie zur Umverteilung des Atemhubvolumens in der Lunge kommt: Lungenbezirke mit hoher Zeitkonstante (verzögerter Belüftung) füllen sich durch Umverteilung aus Bezirken mit niedriger Zeitkonstante (rasche Belüftung) und es bildet sich ein inspiratorischer Plateaudruck aus, der sog. „endinspiratory pressure“ (EIP).

Im Gegensatz zur Flowphase ist die Phase der inspiratorischen Pause nicht obligat, d. h. es gibt Beatmungsmuster mit und ohne inspiratorische Pause.

Beendigung der Inspirationsphase (Steuerung)

Die Inspirationsphase kann durch das Beatmungsgerät beendet werden (= Gerätesteuerung) oder durch den Patienten (= Patientensteuerung). Die Zyklusvariable gibt an, wodurch die Inspiration beendet wird. Zyklusvariablen sind Zeit und Flow.

Umgeschaltet wird bei Erreichen eines bestimmten Flows oder einer bestimmten Zeit (Abb. 56.3). Die Variable kann wiederum durch die Maschine oder durch den Patienten gesteuert werden.

Ablauf der Exspirationsphase

Die Exspiration erfolgt bei der maschinellen Beatmung, wie bei der Spontanatmung, passiv durch die Rückstellkräfte (Retraktionskräfte) der Lunge. Grundsätzlich kann auch die Exspiration in eine Phase mit Flow (exspiratorische Flowphase) und eine Phase ohne Flow (exspiratorische Pause) unterteilt werden (Abb. 56.2). Die Flowrichtung während der Exspirationsphase ist der inspiratorischen Flowrichtung entgegengesetzt. Daher wird der Exspirationsflow in Flow-Zeit-Diagrammen negativ, d. h. unterhalb der Nulllinie abgebildet.

Der Druck ist am Ende der Exspiration entweder Null („zero endexspiratory pressure“, ZEEP) oder positiv („positive endexpiratory pressure“, PEEP).

Intrinsischer PEEP

Beginnt die nächste Inspiration, bevor die exspiratorische Flowphase beendet ist, d. h. bevor die Flowkurve die Nulllinie erreicht hat, liegt ein sog. intrinsischer (ein nicht von außen vorgegebener, sondern „von innen heraus“ entstehender) PEEP vor.

Beatmungsmuster

Während des Beatmungszyklus verändern sich aufgrund der Steuerungsmechanismen des Respirators der Druck, das Volumen und der Gasflow. Der zeitliche Verlauf dieser 3 Variablen wird als Beatmungsmuster bezeichnet und kann als Diagramm dargestellt werden. Das Beatmungsmuster, also die Veränderungen von Druck, Volumen und Flow in den Atemwegen während des Beatmungszyklus (Abb. 56.3), ergeben sich aus folgenden Einstellgrößen des Respirators:

• Atemhubvolumen,

• Beatmungsfrequenz,

• Inspirationsflow,

• Inspirationsdruck,

• Verhältnis von In- zu Exspiration (Atemzeitverhältnis),

• endexspiratorischer Druck.

Mechanismus der Atemzug- oder Hubvolumenerzeugung

Im Deutschen bezeichnet Zugvolumen das spontan eingeatmete Volumen, Hubvolumen hingegen das vom Respirator zugeführte Atem- oder Beatmungsvolumen. Bei partiellen (teilweisen) Formen der Beatmung ist beides oft vermischt: Entweder zieht der Patient selbsttätig ein gewisses Volumen aus dem Beatmungssystem und löst hierdurch die Verabreichung eines Hubvolumens aus oder aber der Respirator unterstützt den Patienten beim Einatmen des Zugvolumens durch Erzeugung eines Überdrucks.

Erhöhung des Atemwegsdrucks

Dies ist das Grundprinzip der maschinellen Beatmung: die maschinelle Beatmung ist in der Regel eine Überdruckbeatmung. Im Gegensatz zur Spontanatmung, die durch Sog erfolgt, wird hierbei während der Inspiration der Druck in den Atemwegen erhöht und das vom Respirator erzeugte Hubvolumen strömt unter Druck in die Lunge ein (Abb. 56.4).

Die Überdruckbeatmung ist das Standardverfahren der maschinellen Beatmung. Hierbei wird der Lunge das Atemhubvolumen vom Respirator mit Überdruck zugeführt.

Klassifikation der Beatmungsformen

Bei der kontinuierlichen kontrollierten (mandatorischen) Beatmung (CMV) können 2 grundlegende Formen unterschieden werden:

• druckkontrollierte Beatmung,

• volumenkontrollierte Beatmung.

Druckkontrollierte Beatmung („pressure controlled ventilation“,PCV)

Die Kontrollvariable ist der Druck (Abb. 56.5). Das Beatmungsgerät erzeugt einen Überdruck bis zu einer voreingestellten Höhe p_max.; dieser Druck wird während der Inspirationszeit konstant gehalten. Wenn der eingestellte inspiratorische Druck erreicht ist, fällt der anfangs hohe Flow zunehmend ab. Die Umschaltung auf die Exspiration ist zeitgesteuert.

Eine druckkontrollierte Beatmung (PCV) ist immer auch druckbegrenzt und umgekehrt. Daher können beide Begriffe in der Praxis austauschbar benutzt werden, nicht jedoch, wenn Steuerungsaspekte des Respirators beschrieben werden sollen.

Volumenkontrollierte Beatmung („volume controlled ventilation“, VCV)

Bei der volumenkontrollierten Beatmung ist das Volumen die Kontrollvariable (Abb. 56.6), d. h. der Patient erhält ein vorgewähltes Atemhubvolumen mit konstantem Flow. Der Einfachheit halber kann auch die flowkontrollierte Beatmung als volumenkontrolliert“ bezeichnet werden.

Bei der volumengesteuerten Beatmung schaltet der Respirator ab, wenn das eingestellte Atemzugvolumen erreicht worden ist.

Neben diesen beiden Grundformen gibt es noch Mischformen wie „dual control mode“, druckbegrenzte Beatmung und die druckbegrenzte, volumenkontrollierte Beatmung.

Bei der druckbegrenzten Beatmung ist der Druck die Begrenzungsvariable; er kann den jeweils eingestellten Wert nicht überschreiten. Eine druckbegrenzte Beatmung ist immer druckkontrolliert. Die druckunterstützte Beatmung (besser: druckunterstützte Atmung, “pressure supported ventilation“) ist eine patientengetriggerte und patientengesteuerte Sonderform der druckkontrollierten, druckbegrenzten Beatmung.

Respiratorische Eigenleistung des Patienten

Je nach dem Anteil der respiratorischen Eigenleistung des Patienten werden die Beatmungsmodi häufig in mandatorische und partielle Beatmungsformen und Spontanatmungsformen unterteilt.

Kontrollierte oder mandatorische Beatmung

Hierbei übernimmt die Maschine die gesamte Atemarbeit und die Atemsteuerung.

Bei der kontrollierten Beatmung übernimmt der Respirator die gesamte Belüftung der Lunge. Der Patient ist an der Ventilation nicht beteiligt.

Die Anpassung des Patienten an den Respirator erfolgt mit Medikamenten, z. B. Sedativa, Hypnotika und Opioiden; Muskelrelaxanzien sind dagegen nur selten erforderlich. Einige Patienten passen sich auch ohne medikamentöse Unterstützung dem Respirator an. Schlechte Anpassung oder gar ein „Kampf gegen den Respirator“ muss jedoch vermieden werden, da hierdurch die Belüftung der Lunge beeinträchtigt wird und außerdem ein erheblicher „Stress“ für den Patienten entstehen kann.

Partielle Beatmungsformen

Bei den partiellen (teilweisen) Beatmungsformen ist die Atemkontrolle des Patienten aktiv und der Respirator unterstützt seine Spontanatmung oder lässt sie zu (Abb. 56.7). Die Unterstützung der Atmung erfolgt in der Regel während der Inspiration; nur bei der APRV wird die Exspiration ebenfalls unterstützt.

Andere Bezeichnungen für partielle Beatmungsverfahren sind:

• augmentative Beatmungsformen,

• augmentierende Beatmung,

• augmentierte Spontanatmung.

Einteilung der partiellen Beatmungsformen

Die partiellen Beatmungsformen lassen sich nach dem Mechanismus der Ventilationsunterstützung und der Respirator-Patienten-Interaktion in hubvolumenorientierte und minutenvolumenorientierte Modi unterteilen:

• hubvolumenorientierte Beatmungsformen: hierbei wird jeder Atemzug des Patienten unterstützt, z. B.: PSV, ASB,

• minutenvolumenorientierte Beatmungsformen: hierbei wird der nichtunterstützten Spontanatmung ein bestimmtes Minutenvolumen durch Beatmung hinzugefügt, z. B.: SIMV, APRV.

Beide Prinzipien können miteinander kombiniert werden, z. B. SIMV + PSV.

Eine partielle Beatmung liegt nur dann vor, wenn ein wesentlicher Anteil der Atemarbeit oder der Atemregulation vom Patienten selbst erbracht wird.

Partielle Beatmungsformen werden nicht nur zur Entwöhnung vom Respirator, sondern auch bei der länger dauernden Beatmung eingesetzt.

Vorteile der partiellen Beatmung

Die partiellen Beatmungsformen weisen gegenüber der kontrollierten Beatmung zahlreiche Vorteile auf:

• die Hämodynamik und die Organdurchblutung werden weniger beeinträchtigt,

• der Patient kann besser an den Respirator angepasst werden,

• die Atemmuskulatur atrophiert nicht oder weniger als bei kontrollierter Langzeitbeatmung,

• keine Störungen der Atemkoordination, wie häufig nach kontrollierter Langzeitbeatmung,

• bessere pulmonale Zirkulation und Lymphdrainage,

• kontinuierliche, möglicherweise auch einfachere und sicherere Entwöhnung vom Respirator,

• größere Patientenakzeptanz und dadurch häufig geringerer Sedativaverbrauch,

• patientenangepasstere Therapieform.

Nachteile der partiellen Beatmung

Trotz aller Vorteile müssen bei den partiellen Beatmungsformen folgende potenziellen Nachteile oder Gefahren beachtet werden:

• Zu geringe Triggerempfindlichkeit, z. B. ältere Geräte, zu große Latenzphase (Zeit bis zur ausreichenden Flowgenerierung) oder schlecht eingestellter Modus können die Atemarbeit und den O₂-Verbrauch der Atemmuskulatur erhöhen und hierdurch zur Ermüdung der Atemmuskulatur führen.

• Bei Herzinsuffizienz kann ein zu hoher Spontanatmungsanteil den intrathorakalen Druck zu stark erniedrigen und hierdurch die Funktion des linken Ventrikels verschlechtern.

• Erhöhter Pflege-, Betreuungs- und Überwachungsaufwand (kontinuierliche Patientenanleitung, und Therapieanpassungen notwendig).

• Bei ungenügender Überwachung wird eine Verschlechterung der Atemfunktion, insbesondere des Atemantriebs möglicherweise nicht rechtzeitig bemerkt, evtl. mit tödlichen Folgen.

• Andererseits können eine zu starke maschinelle Unterstützung oder ein gesteigerter Atemantrieb, z. B. durch Angst oder zerebrale Störungen zu Hyperventilation und respiratorischer Alkalose führen.

Einstellgrößen am Respirator

O₂-Konzentration

Die O₂-Konzentration im Inspirationsgasgemisch (F_IO₂) lässt sich bei allen Respiratoren zwischen 21 und 100% einstellen. Aus klinischen Gründen muss unterschieden werden zwischen der O₂-Konzentration, die das Gerät abgibt (F_dO₂) und der Konzentration oder Fraktion, die der Patient tatsächlich einatmet (F_IO₂). Nur wenn das Atemsystem dicht ist und der Patient keine Nebenluft einatmet, stimmen beide Fraktionen überein. Dies ist bei Beatmung über einen Endotrachealtubus meist der Fall, bei Maskenbeatmung jedoch nicht immer. Besonders groß ist die Differenz zwischen F_IO₂ und F_dO₂ bei Spontanatmung mit O₂-Anreicherung über eine Maske und bei der Beatmung mit einem Atembeutel. In beiden Fällen ist die F_IO₂ immer erheblich kleiner als die F_dO₂.

Einstellung der O₂-Konzentration: Abschn. 56.13.2.

Atemzugvolumen

Das Atemzugvolumen (V_T) kann bei volumenkontrollierten Atemmodi entweder direkt eingestellt werden oder es ergibt sich aus dem eingestellten Atemminutenvolumen (AMV) und der Atemfrequenz (f): V_T = AMV/f. Bei den druckkontrollierten Beatmungsformen kann kein Atemzugvolumen eingestellt werden; V_T ergibt sich vielmehr aus der Höhe des Beatmungsmodus und der Impedanz des respiratorischen Systems.

Normalerweise wird bei der volumenkontrollierte Beatmung ein Atemzugvolumen von 6–8 ml/kg Idealgewicht (!) eingestellt.

Einzelheiten: Abschn. 56.11.

Atemfrequenz

Die Atemfrequenz bzw. Beatmungsfrequenz (f) und Atemzugvolumen sollten so eingestellt werden, dass sich der angestrebte p_aCO₂ ergibt (Abschn. 56.7.4). Hierfür sind je nach gewähltem V_T, Stoffwechselzustand und Alter des Patienten sowie dem Ausmaß der Totraumventilation sehr unterschiedliche Einstellungen erforderlich.

Die eingestellte Beatmungsfrequenz beträgt üblicherweise 8–15/min, wenn erforderlich bis max. 25/min.

Wann soll eine hohe, wann eine niedrige Beatmungsfrequenz eingestellt werden?

Bei stark sedierten oder narkotisierten Patienten kann mit niedrigen Frequenzen meist eine Normoventilation erreicht werden, ebenso bei Unterkühlten. Hingegen sind bei vermehrter CO₂-Produktion bzw. gesteigertem Stoffwechsel hohe Beatmungsfrequenzen erforderlich (Vorsicht: Gefahr des Auto-PEEP). Ist die Lunge sehr steif, kann versucht werden, mit niedrigen Atemzugvolumina und hohen Atemfrequenzen die CO₂-Elimination zu verbessern. Hierbei sollten Frequenzen von 25/min nicht überschritten werden, weil darüber hinaus keine klinisch wesentlichen Effekte zu erreichen sind. Weiterhin ist zu beachten, dass bei hohen Atemfrequenzen und kurzen Exspirationszeiten evtl. keine vollständige Ausatmung mehr möglich ist und ein „air trapping“ (Zunahme des endexspiratorischen Lungenvolumens) mit Überblähung der Lunge auftritt.

Atemminutenvolumen

Das Atemminutenvolumen (AMV) kann an einigen Geräten direkt eingestellt werden, bei anderen ergibt es sich aus der eingestellten Atemfrequenz und dem Hubvolumen. Dies gilt jedoch nur für die reine volumenkontrollierte Beatmung (VC-CMV). Bei allen anderen Beatmungsformen hängt das tatsächliche AMV von der Eigenatmung des Patienten (partielle Beatmungsmodi) und/oder der jeweiligen Compliance und Resistance (druckkontrollierte Modi) ab.

Grundsätzlich wird das AMV so eingestellt, dass sich der gewünschte p_aCO₂ – normalerweise 35–45 mmHg – ergibt. Beim Erwachsenen beträgt das AMV etwa 80 ml/kg Idealgewicht bezogen auf die Körpergröße/min bzw. 6 l/min.

Je nach Stoffwechselzustand (Fieber, Hypothermie) kann das Atemminutenvolumen zwischen 4 und 30 l/min variieren.

Positiver endexspiratorischer Druck (PEEP)

An allen Intensivrespiratoren lässt sich das exspiratorische Druckniveau über den Einstellparameter „PEEP“ regulieren (Abb. 56.8).

Ein positives endexspiratorisches Druckniveau (PEEP) wird durch ein sog. PEEP-Ventil während der Exspirationsphase aufrechterhalten. An den meisten Respiratoren kann ein endexspiratorischer Druck zwischen 0 und etwa 35–50 mbar eingestellt werden. Ohne PEEP entspricht der endexspiratorische Druck dem Atmosphärendruck (Druck im Behandlungszimmer) bzw. Null (ZEEP).

Extrinsischer und intrinsischer PEEP

Für praktische Zwecke muss zwischen extrinsischem und intrinsischem PEEP unterschieden werden: Der am Respirator eingestellte PEEP wird als „externer“ oder „extrinsischer“ PEEP (PEEP_e) bezeichnet, im Gegensatz zum intrinsischen PEEP (PEEP_i), der sich bei obstruktiven Atemwegserkrankungen und/oder bestimmten Atemmodi mit kurzen Exspirationszeiten und unvollständiger Ausatmung gewissermaßen von selbst aufbauen kann (Abb. 56.9).

Die Auswirkungen von PEEP_e und PEEP_i auf die meisten der weiter unten erläuterten Parameter (z. B. Gasaustausch) sind im Prinzip ähnlich. Wird ein externer PEEP angewandt und besteht gleichzeitig ein interner PEEP, so ist für die meisten Wirkungen der Gesamt-PEEP (PEEP_total) entscheidend. Zu beachten ist die Wechselwirkung bei unterschiedlichen Erkrankungen.

Restriktive Lungenerkrankung

PEEP_i und PEEP_e verhalten sich weitgehend additiv:

PEEP_total = PEEP_i + PEEP_e

Obstruktive Lungenerkrankung

PEEP_i und PEEP_e verhalten sich nicht additiv. Der PEEP_e führt erst dann zu einer Erhöhung des totalen PEEP, wenn er höher ist als der PEEP_i („Wasserfalleffekt“):

PEEP_total < PEEP_i + PEEP_e

Wirkungen auf das intrapulmonale Gasvolumen und den intrathorakalen Druck

PEEP bewirkt, dass sich bei der Exspiration das eingeatmete Volumen nicht bis zum Ausgleich mit dem Atmosphärendruck entleert. Es bleibt vielmehr ein gewisser Anteil des Volumens in der Lunge zurück. Dieser Anteil korreliert mit der Höhe des PEEP, d. h. je höher der PEEP, desto größer das zurückbleibende Volumen. Dieses Volumen kommt zur funktionellen Residualkapazität hinzu. Der intrathorakale Druckanstieg ist bei normaler Lunge und normalem Thorax etwa halb so groß wie der am Respirator eingestellte PEEP, bei verminderter Dehnbarkeit der Lunge jedoch geringer.

Wirkungen auf die Lungenfunktion

Die Hauptwirkung von PEEP ist die Erhöhung der FRC, also des nach einer normalen Exspiration in der Lunge zurückbleibenden Volumens. Hierdurch wird die Oxygenierung des Blutes meistens verbessert. Daneben weist PEEP aber auch unerwünschte Wirkungen auf.

Wirkungen auf das Herz-Kreislauf-System

Die kardiovaskulären Wirkungen des PEEP entstehen ausschließlich durch den erhöhten intrathorakalen Druck:

• Hemmung des venösen Rückstroms,

• Senkung der Vorlast des rechten und indirekt auch des linken Ventrikels; hierdurch Abfall des HZV bei gesundem Herzen möglich,

• Zunahme der Vorlast des rechten Ventrikels durch Kompression der Lungenkapillaren; dadurch Anstieg des pulmonalen Gefäßwiderstands,

• Verschiebung des Ventrikelseptums in Richtung linker Kammer möglich wegen der Druckbelastung des rechten Ventrikels; hierdurch Abnahme der Volumendehnbarkeit des linken Ventrikels,

• Senkung der Nachlast des linken Ventrikels: günstig bei Herzinsuffizienz.

Wirkungen auf Hirn, Leber und Niere

Durch den erhöhten intrathorakalen Druck wird der Einstrom des Blutes in die obere Hohlvene gehemmt, sodass der intrakranielle Druck ansteigen kann.

Gehemmt wird weiterhin der Abfluss des Blutes in der unteren Hohlvene. Hierdurch können die Drücke in Lebervenen, Pfortader- und Splanchnikusgebiet und Nierenvene ansteigen und die Durchblutung der betroffenen Organe abnehmen.

Weiterhin beeinträchtigt PEEP die Nierenfunktion: renaler Blutfluss, glomeruläre Filtrationsrate und Natriumausscheidung können abnehmen, bedingt durch Druckerhöhung in der Nierenvene, Abfall des Herzzeitvolumens und humorale Mechanismen.

Indikationen für PEEP

PEEP wird in der Intensivmedizin v. a. bei Störungen der Oxygenierung. Zahlreiche Intensivmediziner empfehlen die Anwendung eines niedrigen PEEP bei jeder maschinellen Beatmung über einen Endotrachealtubus, um die durch die Intubation erniedrigte FRC zu normalisieren. Meist genügt hierfür ein PEEP von 4–8 mbar. Dieser niedrige PEEP wird auch als „physiologischer PEEP“ bezeichnet, da die ungünstigen Auswirkungen auf die Lunge meist vernachlässigt werden können.

Oxygenierungsstörungen und restriktive Lungenerkrankungen

Sind bei einer Oxygenierungsstörung die Compliance und die FRC erniedrigt, kann durch Anwendung von PEEP die O₂-Aufnahme in der Lunge meist verbessert werden. Daher ist PEEP bei folgenden Störungen bzw. Erkrankungen indiziert:

• nichtkardial bedingtes Lungenödem,

• kardial bedingtes Lungenödem,

• ARDS,

• Atemnotsyndrom des Neugeborenen,

• Pneumonie,

• Lungenkontusion,

• postoperativ bei Oberbauch- und Thoraxeingriffen.

Ventilationsstörungen und obstruktive Erkrankungen

Bei obstruktiven Erkrankungen wie Asthma und COPD besteht bereits ein intrinsischer PEEP; andererseits können durch Einstellen eines extrinsischen PEEP unterhalb des PEEP_i ohne zusätzliche Erhöhung der FRC die kleinen Atemwege offengehalten, die Exspiration erleichtert und die Atemarbeit vermindert werden.

Höhe des PEEP

Grundsätzlich nehmen die unerwünschten Wirkungen mit der Höhe des PEEP zu oder treten erst bei hohen PEEP-Werten von mehr als 10–15 mbar auf. Daher sollte das PEEP-Niveau so gewählt werden, dass sich ein günstiges Verhältnis von erwünschten zu unerwünschten Nebenwirkungen ergibt. Ein unnötig hoher PEEP muss auf jeden Fall vermieden werden. Auch ist zu beachten, dass die günstigen Wirkungen von PEEP auf p_aO₂, s_aO₂ und c_aO₂ (O₂-Gehalt im arteriellen Blut) durch einen PEEP-bedingten Abfall des Herzzeitvolumens wieder aufgehoben werden können.

Der PEEP sollte nur so hoch gewählt werden, dass bei einer F_IO₂ von <0,6 ein p_aO₂ von >60 mmHg oder eine arterielle O₂-Sättigung von >90% erreicht wird. Normalerweise reichen hierfür 5–15 mmHg aus.

Maximaler Inspirationsdruck (p_max.)

Die Höhe von p_max. richtet sich nach der Größe des gewünschten Atemzugvolumens. Um Druckschädigungen und eine Überdehnung der Lunge zu vermeiden, sollte aber die Druckbegrenzung nur so hoch wie nötig bzw. so niedrig wie möglich gewählt werden.

Ein p_max. bzw. ein Plateaudruck von 30 mbar sollte möglichst nicht überschritten werden.

Bei extremen Störungen der Compliance und Resistance sind allerdings höhere Drücke erforderlich, um eine Mindestventilation der Lunge aufrechtzuerhalten. Wichtig ist jedoch, solche Drücke nur kurzfristig anzuwenden und möglichst bald auf ein niedriges Niveau zu reduzieren, das ein erneutes Kollabieren der Alveolen verhindert.

Inspiratorische Druckunterstützung (IPS)

Das Synonym (sinnverwandter Begriff) für inspiratorische Druckunterstützung ist „assisted spontaneous breathing“ (ASB).

An jedem modernen Respirator lässt sich die Höhe der inspiratorischen Druckunterstützung („inspiratory pressure support“, IPS) für die druckunterstützte Beatmung („pressure support ventilation“, PSV) einstellen. IPS kann dabei als alleiniger Atemmodus, aber auch in Kombination mit anderen Modi, wie SIMV und MMV, angewandt werden.

IPS wird entweder als gesonderter Parameter eingestellt oder er ist mit dem eingestellten oberen inspiratorischen Druckniveau für die druckkontrollierte Beatmung identisch. IPS sollte so hoch eingestellt werden, dass dem Patienten die Atemarbeit im gewünschten Ausmaß abgenommen wird. Für die optimale Einstellung des Druckniveaus gibt es unterschiedliche Empfehlungen:

• Das Druckniveau bei PSV wird so gewählt, dass der Einsatz der Atemhilfsmuskulatur, erkennbar an der Kontraktion des M. sternocleidomastoideus, gerade nicht notwendig ist.

• Das Druckniveau wird so eingestellt, dass die Atemfrequenz des Patienten unter 30 Atemzügen pro min liegt.

• Das Druckniveau wird so gewählt, dass bei wachen Patienten eine etwaige Atemnot verschwindet.

• Bei der Einstellung muss vermieden werden, dass der Patient das Gerät nur triggert, aber keine eigene Atemarbeit leistet.

Atemzeitverhältnis, Inspirationszeit und Exspirationszeit

Atemzeitverhältnis

Das Atemzeitverhältnis (I : E) bestimmt das Verhältnis von Inspirationszeit (tI) zu Exspirationszeit (tE). Es kann je nach Respiratortyp bei den einzelnen Atemmodi in unterschiedlicher Weise eingestellt werden.

Zu beachten ist, dass I : E nicht bei allen Beatmungsmodi eingestellt werden kann, sondern grundsätzlich nur bei der zeitgetriggerten, zeitgesteuerten mandatorischen Beatmung. Eine Triggerung bei assistierter Beatmung verkürzt stets die Exspirationszeit und vergrößert so das I:E-Verhältnis. Normalerweise ist die Exspirationsphase etwas länger als die Inspirationsphase: Das physiologische I:E-Verhältnis beträgt 1 : 1,5 bis 1 : 2.

Einstellung des Atemzeitverhältnisses I:E

• Standardeinstellung: 1 : 1 bis 1 : 2

• Schwere Oxygenierungsstörung: 2 : 1 bis 3 : 1, wenn IRV beabsichtigt

• Obstruktive Lungenerkrankungen: 1 : 2 bis 1 : 4

Inspiratory hold

Bei vielen Respiratoren kann die Inspirationsphase manuell durch Drücken einer „Inspiratory-hold-Taste“ vorübergehend verlängert werden, um die Lunge zu blähen. Ein „inspiratory hold“ kann außerdem nach Absaugvorgängen, zur Extubation oder beim Röntgen des Thorax in Inspirationsstellung angewandt werden. Zur Sicherheit sollte der „inspiratory hold“ nur nach strenger Indikationsstellung und bei entsprechender Patientenüberwachung eingesetzt werden.

Erniedrigung des I : E-Verhältnisses

Eine relative Verlängerung der Exspirationszeit und Verkürzung der Inspirationszeit hat folgende Auswirkungen:

• Bei druckkontrollierter, druckbegrenzter Beatmung nimmt das Atemzugvolumen meist ab.

• Bei volumenkontrollierter Beatmung nimmt je nach Einstellung und Konstruktionsprinzip des Respirators bei gleichbleibendem Flow zunächst die Dauer der Plateauphase ab oder das Inspirationsvolumen kann nur durch Steigerung des Flows und Erhöhung des Spitzendrucks aufrechterhalten werden.

• Der Atemwegsmitteldruck wird erniedrigt.

• Die Entleerung der Lunge wird bei obstruktiven Störungen verbessert, eine dynamische Lungenüberdehnung verringert.

• Die Kreislaufbelastung bei obstruktiven Ventilationsstörungen wird durch Reduktion eines intrinsischen PEEP vermindert.

• Die Lunge kann durch höhere Spitzendrücke evtl. geschädigt werden. Die Oxygenierung kann sich verschlechtern.

Eine Verlängerung der Exspirationszeit bzw. eine Verringerung des Atemzeitverhältnisses ist v. a. bei obstruktiven Ventilationsstörungen, wie Asthma bronchiale oder COPD, indiziert.

Erhöhung des I : E-Verhältnisses

Ist die Inspirationszeit länger als die Exspirationszeit, liegt eine Umkehr des Atemzeitverhältnisses vor. Eine solche Erhöhung des I : E-Verhältnisses auf Werte von >1 : 1 wird als inverse oder „inversed ratio ventilation“, IRV, bezeichnet.

Air trapping und intrinsischer PEEP

Bei IRV wird die nächste Inspiration bereits begonnen, obwohl das ursprüngliche Exspirationsvolumen noch nicht ausgeatmet worden ist, d. h. es bleibt ein erhöhtes Exspirationsvolumen in der Lunge zurück. Hierdurch kommt es zum „air trapping“ (Zurückhalten von Exspirationsluft) und zur Ausbildung eines intrinsischen PEEP (Auto-PEEP); die FRC nimmt zu. Daneben können alle erwünschten und unerwünschten Wirkungen eines PEEP auftreten.

Indikationen für IRV: Abschn. 56.9.1.

Inspiratorische Pause

Während der inspiratorischen Pause fließt, wie bereits beschrieben, kein Atemgas und es bildet sich ein Druckplateau, der endinspiratorische Druck, EIP, aus. Die inspiratorische Pause wird auch als No-flow-Phase oder Plateauphase bezeichnet.

Inspirationsflow bzw. Gasgeschwindigkeit

Der continuous inspiratorische Gasflow bzw. der Spitzenflow bei einem Nichtrechteckflow bestimmt die Geschwindigkeit, mit der ein bestimmtes Hubvolumen verabreicht wird: Flow (l/min) = V/t. Die Dehnung der Lunge erfolgt umso rascher, je höher der Flow ist.

Die Geschwindigkeit kann an vielen Geräten für einen flow-/volumenkontrollierten Atemhub direkt als Begrenzungsvariable eingestellt werden. Bei anderen ergibt er sich aus dem eingestellten Hubvolumen, der Frequenz und der Inspirationsdauer.

Normalerweise wird bei der volumenkontrollierten Beatmung ein Flow zwischen 20 und 60 l/min eingestellt, abhängig von der Atemfrequenz und dem Atemzugvolumen.

Hoher Inspirationsflow

Ein hoher Inspirationsflow führt zu einer schnellen Belüftung der Lunge mit relativ hohen Atemwegsspitzendrücken und einer relativ langen Plateauphase, ohne dass sich der Plateaudruck ändert.

Niedriger Inspirationsflow

Ein niedriger Inspirationsflow bewirkt eine weniger turbulente Verteilung des verabreichten Atemzugvolumens und vermindert den Spitzendruck und den mittleren Atemwegsdruck, besonders bei erhöhtem Atemwegswiderstand. Er wird jedoch vom Patienten oft nicht gut toleriert und kann das Gefühl der Atemnot auslösen. Außerdem kann die Atemarbeit aufgrund vergeblicher zusätzlicher Einatembemühungen gesteigert werden. Daher ist oft eine stärkere Sedierung erforderlich, um diese unerwünschten Wirkungen auszuschalten.

Triggerempfindlichkeit

Damit der Patient am Beatmungsgerät selbstständig atmen oder eine Inspiration auslösen kann, muss ihm das Gerät genügend Frischgas zur Verfügung stellen. Hierfür stehen zwei Verfahren zur Verfügung:

• Continuous-flow-Systeme,

• Demand-flow-Systeme.

Continuous-flow-Systeme für Spontanatmung

Das Gerät erzeugt kontinuierlich, d. h. während In- und Exspiration einen ausreichend hohen Flow. Eine Triggerung ist nicht erforderlich, daher gibt es auch kein Triggerventil.

Diese Geräte werden zur CPAP-Atmung eingesetzt. Von Vorteil ist der Wegfall der Atemarbeit für das Öffnen der Triggerventile. Nachteilig sind der hohe Frischgasverbrauch und Schwierigkeiten bei der Messung des Atemminutenvolumens.

Demand-flow-Systeme für Spontanatmung und Beatmung

Respiratoren erzeugen normalerweise während der Exspiration keinen Flow. Der Inspirationsflow muss durch Triggerung angefordert werden („demand“). Die Trigger sind druck- oder volumengesteuert und reagieren auf Druck- oder Volumenschwankungen im System.

Einstellung der Triggerempfindlichkeit

Bei einigen Beatmungsgeräten ist die Triggerempfindlichkeit fest auf einen möglichst günstigen Wert eingestellt und kann vom Anwender nicht verändert werden, während bei anderen Geräten die Empfindlichkeit je nach Bedarf eingestellt werden kann. Der Trigger des Beatmungsgeräts sollte so empfindlich wie möglich eingestellt werden, ohne dass es zur Selbsttriggerung des Respirators kommt. Eine zu geringe Empfindlichkeit muss ebenfalls vermieden werden, denn sie führt zu unnötiger Atemarbeit des Patienten mit der Gefahr der Ermüdung der Atemmuskulatur oder zum „Kampf mit dem Respirator“. Auch sollte der Trigger nicht ausgeschaltet werden.

Bei Drucksteuerung beträgt die Triggerempfindlichkeit –0,5 bis –2 mbar, bei der Flowsteuerung 1–4 l/min.

Alarme

Wegen ihrer vitalen Bedeutung ist eine lückenlose Überwachung der Beatmung erforderlich. Bei allen modernen Respiratoren können für die wichtigsten Beatmungsparameter obere und untere Alarmgrenzen eingestellt werden, während ältere Geräte und Continous-flow-CPAP-Systeme oft nicht mit integriertem Alarmsystem ausgestattet sind.

Druckalarm

Die obere Alarmgrenze sollte stets etwa 10 mbar oberhalb des als tolerabel angesehenen Atemwegsspitzendrucks eingestellt werden, also meist bei 30–35 mbar. Dies ist für die Patientensicherheit besonders bei der volumenkontrollierten Beatmung erforderlich.

Mögliche Ursachen für das Erreichen der oberen Druckalarmgrenze

• Anstieg des Atemwegswiderstands

• Abnahme der Compliance

• Husten des Patienten

• Verlegung des Tubus

• Abknickungen im Tubus-/Schlauchsystem

Volumenalarm

Meist kann ein oberes und unteres exspiratorisches AMV eingestellt werden, bei dessen Über- oder Unterschreiten ein Alarm ausgelöst wird. Diese Alarme sind besonders bei druckkontrollierten Beatmungsformen und Modi mit überwiegendem Spontanatmungsanteil wichtig. Der untere Alarm sollte etwa 10–20% unter dem gewünschten Mindestminutenvolumen eingestellt werden. Die obere Volumenalarmgrenze muss nicht so eng eingestellt werden, da eine Mehrventilation des Patienten im Gegensatz zur Minderventilation in der Regel keine akut bedrohlichen Auswirkungen hat.

Mögliche Ursachen für das Unterschreiten des unteren Minutenvolumens

• Diskonnektion vom Beatmungsgerät

• Hypoventilation oder Apnoe im Spontanatmungsmodus

• Akuter Anstieg des Atemwegswiderstands im druckkontrollierten Modus

• Akute Abnahme der Compliance im druckkontrollierten Modus

• Verlegung des Tubus

Apnoealarm

Respiratoren lösen immer Alarm aus, wenn innerhalb einer bestimmten Zeit – meist 15 s – keine Ventilation erfolgt bzw. vom Gerät nicht erkannt wird. An einigen Respiratoren kann eine sog. Apnoeventilation vorgewählt werden, die nach einer Apnoe von 15–60 s Dauer automatisch eine kontrollierte Beatmung auslöst.

Hechelüberwachung

Bei vielen Geräten lässt sich ein Alarm für eine obere Atemfrequenz einstellen. Hierdurch wird vermieden, dass sehr hohe Atemfrequenzen mit sehr kleinen Hubvolumina fälschlich als ausreichende Minutenventilation gewertet werden.

O₂-Alarm

Die O₂-Konzentration im Inspirationsgas muss immer überwacht werden. Einige Respiratoren erlauben die Einstellung von Mindest- und Maximalwerten für die F_IO₂, bei deren Unter- bzw. Überschreiten Alarm ausgelöst wird. Andere Respiratoren geben dann Alarm, wenn die gemessene O₂-Konzentration um einen bestimmten Betrag von der eingestellten Konzentration abweicht.

Standardformen der Beatmung

Kontrollierte Beatmung („continuous mandatory ventilation“, CMV)

Bei der kontrollierten Beatmung übernimmt der Respirator die gesamte Atemarbeit des Patienten. Entsprechend wird nur der mandatorische, d. h. obligatorische Atemtyp verwendet.

Bei der kontrollierten Beatmung ist der Atemzyklus maschinengetriggert, maschinenbegrenzt und maschinengesteuert.

Beginn und Ende der Inspiration sind meist zeitgesteuert; der Patient kann daher bei CMV weder das vorgewählte Atemmuster noch den Atemzyklus verändern. Oft ist eine tiefe Sedierung, gelegentlich sogar eine Muskelrelaxierung erforderlich, um den Patienten an den Respirator anzupassen. Ein „Ankämpfen des Patienten gegen den Respirator“ muss auf jeden Fall erkannt, bzw. vermieden werden, weil hierdurch die (ineffektive) Atemarbeit und der O₂-Verbrauch zunehmen. Kontrollierte Langzeitbeatmung kann zur Atrophie der Atemmuskulatur führen.

Die CMV kann volumenkontrolliert (VC-CMV) oder druckkontrolliert (PC-CMV) durchgeführt werden. Bei VC-CMV können unterschiedliche Flowformen angewandt werden, bei PC-CMV ergibt sich immer ein dezelerierender (abnehmender) Flow.

Volumenkontrollierte CMV

Die volumenkontrollierte Beatmung (VC-CMV) gehört zu den häufig verwendeten Beatmungsformen.

Vorteile

Die VC-CMV ermöglicht die genaue Kontrolle des Hub- und Minutenvolumens – unabhängig von Änderungen der Compliance der Lunge oder des Thorax, weiterhin des p_aCO₂ und indirekt auch des pH-Werts im Blut.

Nachteile

Bei erhöhtem Atemwiderstand besteht die Gefahr des pulmonalen Baro- bzw. Volotraumas, denn mit Abnahme der Compliance und Zunahme des Atemwegswiderstands steigt der Beatmungsdruck an. Bei Leckagen im Beatmungssystem wird die Ventilation um den Betrag des entweichenden Volumens vermindert.

Grundeinstellung bei VC-CMV

• Atemhubvolumen 6–8 ml/kg Idealgewicht

• Atemfrequenz 10–15/min (je nach p_aCO₂ oder etpCO₂)

• Niedriger Inspirationsflow: 30-40 l/min (kurze endinspiratorische Pause)

• I : E-Verhältnis: 1 : 1 bis 1 : 2

• PEEP: 5–8 mbar

• Inspirationsdruckbegrenzung: 30 mbar

• F_iO₂: 0,5 bzw. nach Höhe des p_aO₂

Druckkontrollierte CMV

Die druckkontrollierte Beatmung (PC-CMV) wird häufig bei schweren Lungenerkrankungen eingesetzt.

Vorteile

Bei dieser Beatmungsform werden Druckanstiege über das vorgewählte Niveau (p_max.) hinaus vermieden. Entsprechend kann durch Einstellung niedriger Inspirationsdrücke (meist <30 mbar) eine Druckschädigung und Überdehnung der Lunge häufig verhindert werden. Besteht eine Undichtigkeit im System (Leck in den Schläuchen, Atemwegen oder der Lunge), werden Druckniveau und Ventilation innerhalb gewisser Grenzen dennoch aufrechterhalten. Außerdem können das kontinuierliche Druckniveau und der abnehmende Flow günstiger für die Eröffnung der Alveolen sein als der Druckverlauf bei volumenkontrollierter Beatmung mit konstantem Flow.

Nachteile

Das vom Respirator gelieferte Hubvolumen hängt ganz wesentlich von der thorakopulmonalen Dehnbarkeit und dem Atemwegswiderstand ab. Daher verändern Schwankungen des Atemwegswiderstands das Hubvolumen: Nimmt die Volumendehnbarkeit des Atemapparats (Compliance) zu, steigt auch das Atemzugvolumen an, und es besteht die Gefahr der Hyperventilation und respiratorischen Alkalose, evtl. auch der Lungenüberdehnung. Umgekehrt nimmt bei einer Abnahme der Compliance das Atemzugvolumen ab, und es kann eine Hypoventilation mit Hyperkapnie und respiratorischer Azidose auftreten.

Grundeinstellung bei PC-CMV

• Inspirationsdruck: 12–15 mbar über PEEP

• Atemfrequenz 10–15 min

• Druckanstiegsgeschwindigkeit: 80–120 l/min

• PEEP: 5–8 mbar

• I : E-Verhältnis: 1 : 1 bis 1 : 2

• F_iO₂: 0,5 bzw. nach Höhe des p_aO₂

Druckregulierte volumenkontrollierte Beatmung

Bei dieser Beatmungsform erzeugt der Respirator automatisch den geringstmöglichen Druck, mit dem das eingestellte Hubvolumen zugeführt werden kann. Durch dieses Verfahren werden das jeweils vorgewählte Atemzug- und Minutenvolumen sichergestellt und gleichzeitig hohe, die Lunge schädigende Atemwegsdrücke verhindert.

Klinische Bewertung der kontrollierten Beatmung

Die kontrollierte Beatmung gehört nach wie vor zu den Standardverfahren der Respiratortherapie in der Intensivmedizin. Es gilt aber:

Wegen der bekannten Nachteile und ungünstigen Nebenwirkungen sollte eine reine kontrollierte Beatmung möglichst nicht über einen längeren Zeitraum durchgeführt werden, sondern nur in Ausnahmefällen und bei besonderen Indikationen.

Indikationen für die kontrollierte Beatmung

• Sehr schwere respiratorische Störungen

• Vollständiger Ausfall der Atemmuskulatur einschließlich Triggerung

• Schwere Störungen der Atemregulation

• Therapeutische Hyperventilation, z. B. bei erhöhtem Hirndruck

• Notwendigkeit der Muskelrelaxierung

Allerdings kann auch in den meisten dieser Fälle die Beatmung gleichwertig im A/C-Modus, oft sogar im SIMV-Modus durchgeführt werden.

Assistierte/kontrollierte Beatmung („assist/control ventilation“, A/C)

Bei der assistierten/kontrollierten Beatmung besteht die Möglichkeit der Triggerung (Auslösung des Respirators) durch den Patienten (Abb. 56.10). Das Verfahren vereint mandatorische (kontrollierte) und assistierte Atemtypen und wird nach wie vor wegen seiner Einfachheit sehr häufig eingesetzt.

Bei A/C wird dem CMV-Modus eine Triggermöglichkeit für den Patienten zugeschaltet. Hierdurch kann der Patient vor Ablauf einer bestimmten Zeitspanne den Respirator triggern, d. h. durch eigene Inspirationsaktivität (Sog) einen volumen- oder druckkontrollierten Atemhub auslösen.

A/C ist volumen- oder druckkontrolliert, maschinen- oder patientengetriggert, maschinenbegrenzt und maschinengesteuert. Erfolgt eine Triggerung, erhält der Patient im volumenkontrollierten Modus stets das vollständige an der Maschine eingestellte Hubvolumen.

Eine patientengetriggerte A/C wird als assistierte Atmung bezeichnet. A/C vereint die Vorteile der CMV mit der Möglichkeit einer besseren Synchronisation von Patient und Respirator

Nachteile

Jede wirksame Triggerung des Patienten löst einen vollständigen Atemhub der Maschine aus. Hierdurch kann es – besonders bei Patienten mit gesteigertem Atemantrieb – zur Hyperventilation und Hypokapnie kommen. Bei Patienten mit COPD oder Asthma tritt häufig ein „air trapping“ auf. Volumenkontrollierte A/C mit niedrig eingestelltem Flow kann zu Atemnot und erhöhter Atemarbeit führen. Diese Komplikation kann durch druckkontrollierte A/C mit initial hohem Flow meist verhindert werden.

Intermittierend mandatorische Beatmung – IMV und SIMV

Bei den intermittierend (mit Unterbrechung erfolgenden) mandatorischen Beatmungsverfahren werden maschinelle Beatmungshübe mit der erhaltenen Spontanatmung des Patienten kombiniert. Hierbei kann der jeweilige Anteil je nach Zustand des Patienten variiert werden kann. SIMV ist eine Kombination von maschineller Beatmung mit Spontanatmung, setzt also eine erhaltene Atemaktivität des Patienten voraus.

Die Frequenz der vom Respirator zwangsweise („mandatory“) zugeführten Atemhübe wird fest vorgegeben. Die Atemhübe können volumenkontrolliert (VC-SIMV) oder druckkontrolliert (PC-SIMV) verabreicht werden. Zwischen den maschinellen Beatmungshüben kann der Patient spontan atmen, meist auf einem am Gerät eingestellten PEEP-Niveau. Die SIMV besteht aus mandatorischen, assistierten und spontanen Atemzügen (Abb. 56.11). Die Beatmung erfolgt innerhalb eines bestimmten Zeitraums zusammen, also synchronisiert, mit einer Inspirationsbewegung des Patienten. Bleibt der spontane Atemzug des Patienten aus, wird der Atemhub maschinengetriggert verabreicht. SIMV-Atemhübe sind somit entweder patienten- oder maschinengetriggert.

Werden alle oder einige maschinelle Atemzüge durch Inspirationsbewegungen des Patienten getriggert, ist die tatsächliche Frequenz der maschinellen Atemhübe immer etwas höher als die eingestellte SIMV-Frequenz, da eine Inspiration innerhalb des eingestellten Zeitintervalls die Dauer zwischen zwei Inspirationen verkürzt.

Praktisches Vorgehen bei SIMV

Die Spontanatmung erfolgt meist getriggert nach dem Demand-flow-Prinzip. Bei vielen Geräten kann zusätzlich eine Druckunterstützung der spontanen Atemzüge eingestellt werden (SIMV + PSV).

Grundeinstellung bei druckkontrollierter SIMV

• SIMV-Frequenz: 8–12/min

• Inspirationsdruck: 12–15 mbar über PEEP

• Dauer des kontrollierten Atemhubs: 1,5–2 s

• Triggerschwelle: 2 l/min bzw. ≤1 mbar unter PEEP

• Druckanstiegsgeschwindigkeit: 80–120 l/min

• PEEP: 5–8 mbar

• Inspirationsdruckbegrenzung: 30 mbar

Grundeinstellung bei volumenkontrollierter SIMV

• SIMV-Frequenz: 8–12/min

• Atemzugvolumen: 6–(8) ml/kg Idealgewicht

• Dauer des kontrollierten Atemhubs: 1,5–2 s

• Triggerschwelle: 2 l/min bzw. ≤1 mbar unter PEEP

• Inspirationsflow: 30–40 l/min

• PEEP: 5–8 mbar

• Inspirationsdruckbegrenzung: 30 mbar

Am häufigsten wird die volumenkontrollierte SIMV eingesetzt, oft kombiniert mit der PSV. Hierdurch können zahlreiche Nachteile der SIMV vermieden werden.

Durch Einstellen einer hohen SIMV-Frequenz (>8/min) lässt sich auch im SIMV-Modus praktisch eine kontrollierte Beatmung durchführen. Hingegen nimmt durch Einstellen immer geringer werdender Beatmungsfrequenzen der Atemanteil des Patienten und damit seine Atemarbeit immer mehr zu. Dieser Effekt kann bei Bedarf durch gleichzeitige Druckunterstützung abgeschwächt werden. Praktisch gilt Folgendes:

SIMV-Frequenzen <4/min bei normalen arteriellen Blutgaswerten mit einer F_IO₂ von <0,4, geringem PEEP (<8 mbar) und geringer Druckunterstützung (weniger als 10 mbar über PEEP) weisen auf eine ausreichende Atemfunktion des Patienten hin, die einen Extubationsversuch meist rechtfertigt!

SIMV eignet sich gut zur Entwöhnung von der Beatmung; allerdings wird hierdurch die Entwöhnungsphase im Vergleich mit anderen Methoden nicht wesentlich verkürzt.

Vor- und Nachteile von SIMV

Vorteile

Bei den intermittierenden Beatmungsformen kann der Patient seinen Atemrhythmus weitgehend selbst bestimmen; gleichzeitig ist eine vorwählbare Mindestventilation gewährleistet. Die Atemarbeit des Patienten kann durch schrittweise Änderung der SIMV-Frequenz seinen jeweiligen Fähigkeiten angepasst werden, und zwar von der vollständig kontrollierten Beatmung (hohe SIMV-Frequenz) bis hin zur weitgehenden Spontanatmung (sehr niedrige SIMV-Frequenz).

Nachteile

Ist die SIMV-Frequenz zu hoch eingestellt, besteht, wie bei A/C, die Gefahr der Hyperventilation mit respiratorischer Alkalose. Andererseits können niedrig eingestellte SIMV-Frequenzen bei nicht beachteter Abnahme der Spontanatmungsaktivität des Patienten auch zur Hypoventilation und respiratorischen Azidose führen.

Schlecht ansprechende oder zu wenig empfindlich eingestellte Triggerventile können die Atemarbeit des Patienten erhöhen. Weiterhin kann die nicht unterstützte Spontanatmung zwischen den maschinellen Atemhüben den Patienten überanstrengen und zur Erschöpfung führen.

Mandatorische Minutenbeatmung (MMV)

Bei MMV kann der Patient vollständig spontan atmen; gleichzeitig wird am Respirator zur Sicherheit ein Mindestminutenvolumen eingestellt und durch einen Mikroprozessor innerhalb enger Grenzen aufrechterhalten. MMV eignet sich als Sicherheitsmodus für CPAP oder PSV.

Einstellung

Meist wird mit der SIMV-Frequenz und dem Atemhub, V_T, des Respirators ein Mindestminutenvolumen eingestellt, das zur Normo- oder leichten Hypoventilation (p_aCO₂ 40–50 mmHg) führt. Hierdurch wird eine ausreichende Ventilation gesichert und außerdem die p_aCO₂-Steuerung der Atmung aufrechterhalten.

Grundeinstellung bei MMV

• Atemfrequenz: 12–15/min

• Atemzugvolumen: 6–8 ml/kg Idealgewicht

• Dauer des kontrollierten Atemhubs: 1,5–2 s

• Triggerschwelle: 2 l/min

• Inspirationsflow: 30–40 l/min

• PEEP: 5–8 mbar

• Inspirationsdruckbegrenzung: 30 mbar

Druckunterstützte Atmung (PSV/ASB)

Andere Bezeichnungen für die druckunterstützte Atmung sind:

• PSV – „pressure support ventilation“,

• IPS – „inspiratory pressure support“,

• PS – „pressure support“,

• ASB – „assisted spontaneous breathing“,

• IFA – „inspiratory flow assistance“,

• IHS – „inspiratory help system“,

• IA – „inspiratory assist“,

• Druckunterstützung.

Bei der PSV wird jeder Atemhub vom Patienten getriggert und so lange vom Respirator mit Druck unterstützt, bis die Inspiration durch den Patienten beendet wird, längstens aber bis zum Erreichen eines vorgewählten Druckniveaus (Abb. 56.12).

Ein Unterschreiten von 25% des inspiratorischen Spitzenflows oder eines bestimmten, nicht veränderbaren Mindestflows von z. B. 5 l/min ist für den Respirator Signal für das Ende der Inspiration.

Das Ausmaß der ventilatorischen Unterstützung bei PSV hängt von der Höhe der eingestellten inspiratorischen Druckunterstützung, IPS, ab.

Bleibt eine Triggerung durch den Patienten aus, wird auch kein Hubvolumen verabreicht. Daher ist Folgendes zu beachten:

Für PSV muss der Atemantrieb des Patienten weitgehend erhalten sein!

Je nach Höhe der Druckunterstützung wird dem Patienten die Atemarbeit praktisch vollständig oder nur wenig abgenommen. Das Spektrum von PSV reicht somit von der druckkontrollierten, patientengetriggerten, flowgesteuerten „vollständigen“ Beatmung bis zur leicht unterstützten Spontanatmung.

Grundeinstellung von PSV (ASB)

• Inspiratorische Druckunterstützung: 10–12 mbar über PEEP

• Angestrebtes Atemhubvolumen 6–(8) ml/kg Idealgewicht

• Druckanstiegsgeschwindigkeit: <0,2 s

• Triggerschwelle: 2–5 l/min bzw. ≤1 mbar unter PEEP

• PEEP: 5–8 mbar

• F_iO₂ 0,5 bzw. nach p_aO₂

PSV kann als eigener Atemmodus verwendet oder mit anderen Atemmodi, wie SIMV und MMV, kombiniert werden.

Vor- und Nachteile von PSV

Vorteile

Bei den meisten Intensivpatienten ist die Atemregulation primär nicht oder nur wenig gestört, sodass eine vollständig kontrollierte Beatmung oft nicht erforderlich ist. Entsprechend weist PSV im Vergleich zu CMV oder A/C folgende Vorteile auf:

• Der Patient kann Atemrhythmus, Atemzyklus und Inspirationsdauer weitgehend selbst bestimmen, sein Spielraum ist also größer. Hierdurch wird oft eine bessere Synchronisation mit dem Respirator erreicht, sodass oft auf eine tiefe, gelegentlich sogar auf jegliche Sedierung verzichtet werden kann.

• Der mittlere Atemwegsdruck ist häufig niedriger und die Kreislaufbelastung entsprechend geringer.

• Die Oxygenierung kann sich bei Übergang von CMV oder A/C auf PSV verbessern.

Im Vergleich zu CPAP und reinem SIMV oder MMV vermindert die Druckunterstützung der spontanen Atemzüge die Atemarbeit und den O₂-Verbrauch der Atemmuskulatur. Hierdurch wird einer Erschöpfung der Atemmuskulatur vorgebeugt.

In der Entwöhnungsphase ermöglicht PSV eine stufenlose Verminderung der ventilatorischen Unterstützung von maximal bis minimal oder keiner Unterstützung. Unter Umständen verläuft hierdurch die Entwöhnungsphase besonders bei schwierigen Patienten einfacher, sicherer und kürzer.

Nachteile

Wegen der fehlenden maschinellen Kontrolle des Atemhub- und Minutenvolumens kann eine Hypoventilation bis hin zur Apnoe auftreten. Die Apnoegefahr kann bei einigen Respiratoren durch Einstellen einer sog. „Apnoeventilation“ als Sicherheitsfunktion („Back-up“-Modus) vermieden werden. Alternativ kann PSV mit MMV kombiniert werden.

Die Synchronisation mit der Maschine kann bei Patienten mit sehr starkem Atemantrieb auch im PSV-Modus so schlecht sein, dass es zur ausgeprägten Hyperventilation oder zum „Kampf mit dem Respirator“ kommt.

Bei hohen inspiratorischen Atemwegswiderständen kann der hohe Inspirationsflow zusammen mit der Zyklusvariablen die Inspiration zu rasch beenden, sodass die verabreichten Hubvolumina zu klein sind.

Proportional pressure support (PPS) oder proportional assist ventilation (PAV)

Bei dieser Variante der PSV erfolgt die Druckunterstützung proportional zur Atemarbeit des Patienten: Je höher die Atemarbeit des Patienten, desto größer die Druckunterstützung während der Inspiration und umgekehrt. Die Druckunterstützung ist also nicht konstant, sondern variabel – je nach Atemarbeit des Patienten. Sie ändert sich also von Atemzug zu Atemzug und wird unmittelbar vom Atemantrieb des Patienten kontrolliert. PPS kann nur angewandt werden, wenn ein ausreichend starker Atemantrieb vorliegt. Im Gegensatz zu PSV endet die maschinelle Volumen- oder Flowunterstützung mit dem Ende der aktiven Inspiration und passt sich somit theoretisch besser dem ventilatorischen Unterstützungsbedarf des Patienten an.

Biphasic positive airway pressure (BiPAP)

Grundsätzlich ähnelt BiPAP der Demand-flow-CPAP-Atmung, jedoch mit dem wesentlichen Unterschied, dass der Patient im BiPAP-Modus auf zwei unterschiedlich hohen Atemwegsdruckniveaus spontan atmen kann (Abb. 56.13). Durch den Druckunterschied zwischen den beiden Niveaus wird zusätzlich zur evtl. vorhandenen Spontanatmung ein Atemhubvolumen erzeugt. Daher gilt:

BiPAP ist eine Kombination aus Spontanatmung und maschineller Beatmung, wobei die Beatmung kontrolliert oder assistiert erfolgen kann.

Die Möglichkeit für den Patienten, gleichzeitig spontan zu atmen und maschinell beatmet zu werden, unterscheidet BiPAP von allen anderen Mischformen aus spontaner und kontrollierter Ventilation, bei denen beide Atemmodi nur nacheinander erfolgen können, so z. B. bei SIMV. Im BiPAP-Modus ist praktisch jedes Maß an Unterstützung der Ventilation möglich – von kontrollierter Beatmung über zahlreiche partielle Beatmungsformen bis hin zur ausschließlichen Spontanatmung.

Einstellgrößen bei BiPAP

BiPAP ist ein druckkontrollierter, maschinen- oder patientengetriggerter, maschinenbegrenzter und maschinengesteuerter Atemmodus. Um das Atemmuster zu bestimmen, werden folgende vier Variablen am Respirator eingestellt:

• oberes (inspiratorisches) Druckniveau: p_i,

• unteres (exspiratorisches) Druckniveau: p_e,

• Zeitdauer des oberen Druckniveaus: t_i,

• Zeitdauer des unteren Druckniveaus: t_e.

Innerhalb eines bestimmten Zeitraums kann der Patient den Wechsel zwischen den beiden Druckniveaus triggern.

Grundeinstellung von BiPAP

• Oberes Druckniveau: 10–12 mbar über PEEP

• Angestrebtes Atemhubvolumen 6–8 ml/kg Idealgewicht

• Unteres Druckniveau (PEEP): 5–8 mbar

• Dauer des oberen Druckniveaus t_i: 2 s

• Dauer des unteren Druckniveaus t_e: 4 s oder

• Kontrollierte Atemfrequenz: 10/min

• Triggerschwelle: 2–5 l/min

• F_iO₂: 0,5 bzw. nach Höhe des p_aO₂

Flexibilität von BiPAP

Der Intensivmediziner hat bei BiPAP die Möglichkeit, durch geeignete Wahl der vier Parameter eine Vielzahl druckkontrollierter Modi zu verwirklichen. Der Patient wiederum kann in jedem dieser Modi auf jedem Druckniveau spontan atmen. Folgende Beatmungsformen können im BiPAP-Modus nachgeahmt werden (Abb. 56.14):

• PC-CMV: BiPAP-CMV,

• PC-IRV: BiPAP-IRV,

• PC-SIMV: BiPAP-SIMV,

• PRV: BiPAP-APRV,

• BiPAP als eigene Atemform,

• Spontanatmungsmodus: CPAP.

Durch die druckkontrollierte Beatmung soll die Gefahr der Baro- bzw. Volotraumatisierung der Lunge vermindert werden, durch Erhalt der Spontanatmung der Bedarf an Sedativa auch bei sonst eher als unangenehm empfundenen Atemmodi, wie etwa IRV. Ansonsten entsprechen die Vor- und Nachteile spezieller BiPAP-Einstellungen im Wesentlichen denen der hierdurch entstehenden Beatmungsformen. Da sich praktisch jede Form der druckkontrollierten Beatmung mit BiPAP durchführen lässt, ist BiPAP in einigen Zentren die überwiegend verwendete Form der Beatmung von Intensivpatienten.

Airway pressure release ventilation (APRV)

Bei APRV wird, wie bei CPAP, ein vorwählbarer Atemwegsdruck erzeugt, bei dem der Patient spontan atmen kann (Abb. 56.15). Der Atemwegsdruck wird in bestimmten Abständen für kurze Zeit freigegeben („released“) und fällt dadurch auf ein niedrigeres Druckniveau ab. Hierdurch wird die Ventilation des Patienten unterstützt.

APRV ist Spontanatmung auf hohem PEEP-Niveau (20–30 mbar) mit regelmäßiger, kurz dauernder PEEP-Entlastung für die Abatmung von CO₂.

Während der Entlastungsphase fällt der Druck in den oberen Atemwegen bis auf ein niedriges PEEP-Niveau oder auf den Atmosphärendruck bzw. Null (ZEEP) und die „schnellen“ Alveolarkompartinente können ausatmen. Demgegenüber bildet sich in den unteren Atemwegen während der „Release-Phase“ ein höheres Druckniveau aus als am Gerät vorgewählt, d. h. es entsteht ein intrinsischer PEEP, durch den die „langsamen“ Alveolarkompartimente gebläht bleiben.

APRV kann bei ARDS eingesetzt werden. Eindeutige Vorteile von APRV gegenüber anderen Atemmodi sind nicht erwiesen.

Bei COPD und Asthma ist APRV kontraindiziert.

CPAP – Spontanatmung bei kontinuierlich erhöhtem Atemwegsdruck)

CPAP, „continuous positive airway pressure“, bedeutet Spontanatmung (SV) unter kontinuierlichem positiven Atemwegsdruck bzw. Spontanatmung auf einem einstellbaren PEEP-Niveau (CPAP = SV + PEEP, Abb. 56.16). Die Einstellungen und Auswirkungen des PEEP sind in Abschn. 56.7.5 dargestellt.

CPAP: Praxis

CPAP kann technisch auf drei Arten verwirklicht werden:

• Continuous-flow,

• Demand-flow,

• Flow-by-System.

Continuous-flow-CPAP

Dieses System benötigt keinen Respirator. Es besteht aus einer Frischgasquelle mit ausreichend hohem Fluss (etwa 2- bis 3-mal so hoch wie das Atemminutenvolumen des Patienten), einem elastischen Reservoirbehältnis, einem T- oder Y-Stück sowie einem PEEP-Ventil (z. B. Federventil oder Wasserschloss). Von Vorteil sind die Einfachheit des Systems und die fehlenden Triggerventile. Allerdings bestehen folgende Nachteile:

• erschwerte Überwachung des Patienten,

• keine Messung von Atemwegsdruck, Atemzugvolumen und Atemminutenvolumen,

• keine Möglichkeit, bei Hypoventilation oder Apnoe auf stärker unterstützende oder kontrollierte Atemmodi umzustellen.

Masken-CPAP

Neben der herkömmlichen Anwendung über einen Endotrachealtubus oder eine Trachealkanüle lässt sich v. a. der Continuous-flow-CPAP gut über eine dicht sitzende Gesichtsmaske durchführen. Dieses Verfahren wird als Masken-CPAP bezeichnet (Abschn. 56.9.4).

Demand-flow-CPAP

Alle Respiratoren bieten die Möglichkeit der Spontanatmung auf vorwählbarem PEEP-Niveau. Dabei muss jedoch der Inspirationsflow erst durch Aktivierung eines Triggerventils angefordert werden (meist Drucktriggerung). Hierdurch kann aber die Atemarbeit zunehmen. Andererseits kann die Atmung bei Demand-flow-CPAP gut überwacht werden, auch kann bei Hypoventilation oder Apnoe einfach auf andere Beatmungsformen übergegangen werden; oder die eingestellte Apnoeventilation oder MMV wird aktiviert.

Demand-flow-CPAP kann gut mit einer Druckunterstützung kombiniert werden; hieraus ergibt sich eine Druckunterstützung der Spontanatmung mit PEEP, also PSV mit PEEP.

Vor- und Nachteile von CPAP

Vorteile

Bei restriktiven (die Lungenfläche einschränkenden) Lungenerkrankungen erhöht CPAP meistens die FRC und verbessert die Oxygenierung. Wird hierbei die Ventilation in einen günstigeren Bereich der Druck-Volumen-Kurve angehoben, nimmt gleichzeitig die Atemarbeit ab.

Bei Patienten mit obstruktiven Lungenerkrankungen und Ausbildung eines „air trapping“ bzw. einer dynamischen Lungenüberdehnung kann CPAP auf einem Druckniveau wenig unterhalb des Auto-PEEP den Druckgradienten zwischen Mund und Alveolen vermindern, sodass die Atemarbeit ebenfalls abnimmt.

In der präklinischen Situation können Patienten mit kardialem Lungenödem durch den frühzeitigen Einsatz von CPAP profitieren.

Nachteile

Zu hohe PEEP-Level können zu Lungenüberdehnung, Volotrauma und Zunahme der Atemarbeit führen. Unempfindliche oder schlecht eingestellte Triggerventile sowie ein kleiner Endotrachealtubus steigern die Atemarbeit und den O₂-Verbrauch, evtl. bis hin zur muskulären Erschöpfung.

Außerdem sollte Folgendes beachtet werden:

CPAP ist ein reiner Spontanatmungsmodus und schützt nicht vor Hypoventilation oder Atemstillstand!

Einsatz von CPAP

Steht bei restriktiven Lungenerkrankungen die Störung der Oxygenierung im Vordergrund, reicht CPAP oft aus, um die O₂-Aufnahme und damit den arteriellen pO₂ zu verbessern. Dies gilt in ähnlicher Weise für Patienten mit COPD, allerdings nur bei vorsichtiger Wahl des PEEP-Niveaus! Oft wird den Demand-Systemen eine Druckunterstützung zugeschaltet, um die Atemarbeit weiter zu vermindern. Außerdem wird CPAP bei der Entwöhnung vom Respirator für einige Stunden oder Tage vor der Extubation angewandt, um zu überprüfen, ob die Spontanatmung des Patienten ausreichen wird.

Bei intubierten oder tracheotomierten Patienten kann CPAP ebenfalls angewandt werden, selbst wenn keine Lungenfunktionsstörung vorliegt. Denn durch einen niedrigen PEEP von 5–8 mbar kann die wegen des Tubus oder der Trachealkanüle erniedrigte FRC im physiologischen Bereich gehalten werden

Alternative Beatmungsverfahren

Hierbei handelt es sich um spezielle Beatmungsverfahren, die meist erst dann eingesetzt werden, wenn mit den Standardverfahren keine ausreichende Beatmung des Patienten möglich ist. Die Grenzen zwischen den konventionellen und den alternativen Beatmungsverfahren sind allerdings nicht starr festgelegt.

Alternative Beatmungsformen

• IRV – „inverse ratio ventilation“

• ILV – „independant lung ventilation“

• PHC – permissive Hyperkapnie

• NIV – noninvasive Ventilation

• NINPV – noninvasive “negative pressure ventilation”

Beatmung mit umgekehrtem Atemzeitverhältnis (“inverse ratio ventilation“, IRV)

Im Gegensatz zur konventionellen Beatmung und normalen Spontanatmung ist bei der IRV, einer Variante der kontrollierten Beatmung, die Inspirationszeit (I) länger als die Exspirationszeit (E), das Verhältnis von I : E somit größer als 1 (Abb. 56.17).

IRV wird nur bei schweren Störungen des pulmonalen Gasaustausches angewandt.

Einfluss von IRV auf den pulmonalen Gasaustausch

IRV verbessert v. a. die O₂-Aufnahme in das Lungenblut, im günstigen Fall auch die Elimination von CO₂. Diese erwünschten Effekte beruhen auf folgenden Mechanismen:

• Verlängerung der Inspirationszeit mit gleichmäßigerer Verteilung der Atemluft und längerer Kontaktzeit für den Gasaustausch,

• Ausbildung eines intrinsischen PEEP,

• Erhöhung des mittleren Atemwegsdrucks.

Einstellung von IRV

Die Einstellung von IRV oder des I : E-Verhältnisses richtet sich nach der Schwere der Oxygenierungsstörung. Je länger die Inspirationszeit im Verhältnis zur Exspirationszeit, desto ausgeprägter ist die Verbesserung des pulmonalen O₂-Austausches bzw. der Anstieg des arteriellen pO₂. Meist reicht ein I : E von 3 : 1 aus, jedoch sind bei vielen Respiratoren Einstellungen bis 4 : 1 oder mehr möglich.

IRV kann grundsätzlich druckkontrolliert (PC-IRV, Abb. 56.18) oder volumenkontrolliert (VC-IRV) durchgeführt werden. Die Anwendung eines PEEP ist ebenfalls möglich.

Nachteile der IRV

Grundsätzlich beeinträchtigt IRV die Herz-Kreislauf-Funktion stärker als die konventionelle Beatmung mit einem I : E <1 und vergleichbaren oberen Atemwegsdrücken. Die kardiozirkulatorischen Effekte sind umso ausgeprägter, je höher der mittlere Atemwegsdruck ist.

Bei wachen Patienten ruft IRV, besonders die VC-IRV mit langsamem Flow, Luftnot hervor, sodass bei einigen Patienten neben tiefer Sedierung sogar eine Muskelrelaxierung erforderlich ist, um spontane Atemzüge zu verhindern.

IRV verstärkt bei obstruktiven Lungenerkrankungen das „air trapping“. Daher ist IRV bei Asthma und COPD kontraindiziert.

Seitengetrennte Beatmung („independent lung ventilation“, ILV)

Praktisch keine Lungenerkrankung ist völlig homogen über die gesamte Lunge verteilt. Dennoch muss in der Regel die gesamte Lunge, d. h. gesunde und kranke Anteile zur gleichen Zeit und mit dem gleichen Atemmodus beatmet werden. Aus anatomischen Gründen ist eine Ausnahme hiervon nur möglich, wenn die Hauptschädigung vorwiegend einen Lungenflügel betrifft, während der andere weitgehend gesund ist. In diesen Fällen kann mit einem Doppellumentubus (10.1007/978-3-662-50444-4_22) intubiert und seitengetrennt beatmet werden. Beim gesunden und kranken Lungenflügel können unterschiedliche Beatmungsmodi angewandt werden.

Permissive Hyperkapnie PHC)

Wichtigstes Ziel aller konventionellen Beatmungstechniken sind normale Blutgaswerte. Bei schwersten Formen des akuten Lungenversagens, z. B. ARDS und obstruktiven Lungenerkrankungen, kann allerdings die Normoventilation oft nur mit massiv erhöhten inspiratorischen Atemwegsdrücken erreicht werden. Hohe Drücke überdehnen regionale Lungenbezirke und führen zum Baro- bzw. Volotrauma.

Die Druck- und Volumenbelastungen der Lunge können durch Beatmung mit niedrigen Atemhubvolumina oder einer niedrig eingestellten Druckbegrenzung vermieden werden.

Hierdurch entsteht jedoch zwangsläufig eine Hyperkapnie, die auch durch Erhöhung der Atemfrequenz nicht vollständig kompensiert werden kann. Der arterielle p_aO₂ hingegen bleibt meistens im Normbereich, wenn die inspiratorische O₂-Konzentration entsprechend erhöht wird.

Bei der permissiven (zulassenden) Hyperkapnie wird mit niedrigen Atemhubvolumina (4–6 ml/kg Idealgewicht) und Inspirationsdrücken von max. 30 mbar beatmet und die hierdurch entstehende Hyperkapnie (hoher p_aCO₂) hingenommen, um die lungenschädigende Wirkung hoher inspiratorischer Atemwegsdrücke bzw. hoher Atemzugvolumina zu vermeiden.

Meistens steigen die p_aCO₂-Werte nicht höher als 100 mmHg an, jedoch sind im Extremfall auch Beatmungstherapien mit p_aCO₂-Werten von mehr als 150 mmHg erfolgreich eingesetzt worden. Der Anstieg des p_aCO₂ sollte in Schritten von 10 mmHg erfolgen.

Auswirkungen der Hyperkapnie

Hauptwirkung der Hyperkapnie ist die respiratorische Azidose. Weitere Auswirkungen sind nachfolgend zusammengestellt.

Ungünstige Auswirkungen und Gefahren der permissiven Hyperkapnie

• Respiratorische Azidose

• Anstieg des pulmonalen Gefäßwiderstands

• Zunahme der Hirndurchblutung und des Hirndrucks

• Zerebrale Krampfanfälle (bei p_aCO₂ >150–200 mmHg)

• Ventrikuläre und supraventrikuläre Arrhythmien

• Beeinträchtigung der Myokardkontraktilität

• Tachypnoe oder Dyspnoe (bei Spontanatmung)

• Hyperkaliämie

• Verschlechterung der O₂-Aufnahme des Hämoglobins in der Lunge (Rechtsverschiebung der O₂-Bindungskurve)

• Hypoxie (wenn F_IO₂ zu niedrig)

Günstige Auswirkungen

Als günstig werden die Zunahme der Splanchnikusdurchblutung und die Verbesserung der O₂-Abgabe des Hämoglobins im Gewebe (Rechtsverschiebung der O₂-Bindungskurve) angesehen.

Begleitende Maßnahmen

Zu den begleitenden Maßnahmen bei permissiver Hyperkapnie gehören die Verminderung der CO₂-Produktion im Stoffwechsel und die Anhebung des abfallenden pH-Werts (wenn <7,2).

Durch Senkung der CO₂-Produktion kann der Anstieg des p_aCO₂ bzw. die Hyperkapnie vermindert werden. Hierzu gehören Sedierung, Analgesie, Muskelrelaxierung, Ernährung mit hohem Fett- und niedrigem Kohlenhydratanteil, Senkung der erhöhten Körpertemperatur, z. B. durch ASS oder Ibuprofen und kühlende Maßnahmen.

Indikationen

Die permissive Hyperkapnie kann bei allen schweren Lungenfunktionsstörungen erwogen werden, bei denen eine Normoventilation ohne Anstieg des oberen Atemwegsdrucks auf >30 mbar nicht aufrechterhalten werden kann, z. B. beim ARDS oder Status asthmaticus.

Meist wird die permissive Hyperkapnie in Kombination mit druckkontrollierten Beatmungsverfahren, wie PCV, PSV und IRV, angewandt. Bei obstruktiven Erkrankungen ist IRV kontraindiziert.

Kontraindikationen

Als Kontraindikationen für die permissive Hyperkapnie gelten:

• Schädel-Hirn-Trauma,

• hoher intrakranieller Druck,

• koronare Herzerkrankung,

• schwere Herzinsuffizienz,

• zerebrales Krampfleiden.

In kritischen Fällen müssen jedoch diese Kontraindikationen gegen die Gefahren einer erzwungenen Normoventilation abgewogen werden.

Begrenzung des Atemwegsdrucks

Der endinspiratorische Plateaudruck sollte auf Werte von etwa 30 mbar begrenzt werden; die Höhe des PEEP richtet sich nach der Schwere der Oxygenierungsstörung. Insgesamt scheint die Baro-/Volotraumatisierung der Lunge unter permissiver Hyperkapnie geringer zu sein als unter erzwungener Normoventilation mit hohen Atemwegsdrücken.

Noninvasive Beatmung (“noninvasive ventilation”, NIV)1

Die noninvasive Beatmung ist eine maschinelle Atemunterstützung ohne endotracheale Intubation, Tracheotomie oder andere Atemwegshilfsmittel. NIV wird v. a. in drei Bereichen eingesetzt:

• Heimbeatmung bei chronischen respiratorischen Erkrankungen,

• Behandlung akuter respiratorischer Erkrankungen oder akuter Dekompensation chronischer respiratorischer Erkrankungen in der Intensivmedizin,

• präklinische Notfallmedizin.

Indikationen für die noninvasive Beatmung

Bei folgenden Erkrankungen ist eine NIV indiziert:

• alveoläre Hypoventilation durch Störungen des Atemantriebs (z. B. Schlafapnoesyndrom, Undines-Fluch-Syndrom, Pickwick-Syndrom),

• hohe Querschnittlähmung,

• Poliomyelitis,

• beidseitige Phrenikusparese,

• neuromuskuläre Erkrankungen,

• schwere Skoliose oder andere deformierende Brustkorberkrankungen,

• amyotrophe Lateralsklerose,

• COPD,

• hyperkapnisches Lungenversagen und kardial bedingtes Lungenödem.

Intensivmedizin

Wegen der Nachteile und Komplikationsmöglichkeiten einer verlängerten Beatmung wird auch im Bereich der Intensivmedizin zunehmend versucht, die Atmung ohne endotracheale Intubation zu unterstützen. Drei Evidenzgrade (Beweisgrade) für den Einsatz von NIV können unterschieden werden:

Indikationen und Evidenzgrade für den Einsatz von NIV bei akuter respiratorischer Insuffizienz, ARI (S3-Leitlinie)

• Hohe Evidenz: NIV sollte bevorzugt werden bei:

  • Akut exazerbierte COPD
  • Akutes kardiogenes Lungenödem
  • ARI bei immungeschwächten Patienten
  • Zur Prophylaxe des Extubationsversagens bei COPD-Patienten
• Mittlere Evidenz: NIV kann eingesetzt werden:

  • Postoperative respiratorisches Versagen
  • Prophylaxe des Extubationsversagens
  • Bei Patienten, die nicht intubiert werden sollen
• Niedrige Evidenz: schwach bis nicht zu empfehlen

  • ARDS
  • Trauma
  • Zystische Lungenfibrose

Methoden der NIV

Prinzipiell stehen zwei Verfahren der NIV zur Verfügung:

• positive Druckbeatmung (Überdruckbeatmung) über eine Maske,

• negative Druckbeatmung über die Körperoberfläche (kaum noch angewandt).

Noninvasive Überdruckbeatmung

Die nachfolgend beschriebene noninvasive Überdruckbeatmung („noninvasive positive pressure ventilation“, NIPPV) bezieht sich auf den Bereich der Intensivmedizin, nicht auf die Heimbeatmung.

Masken

Die Überdruckbeatmung kann über Gesichtsmasken, die Nase und Mund umschließen, über Kopfhelme (Abb. 56.19) oder über reine Nasenmasken erfolgen. Bei Nasenmasken sollte der Mund während der CPAP-Atmung geschlossen bleiben. Die Gesichtsmasken müssen durchsichtig sein, um Erbrechen leichter erkennen zu können. Insgesamt scheinen beide Maskenarten für intensivmedizinische Zwecke gleichwertig zu sein, wobei die Bevorzugung durch die Patienten unterschiedlich ist.

Voraussetzungen für NIV

Für den sicheren Einsatz von NIPPV müssen folgende Bedingungen erfüllt sein:

• komfortabler und dichter Sitz der Maske,

• wacher und kooperativer Patient,

• erhaltener Atemantrieb und funktionierende Schutzreflexe (Schlucken, Husten),

• keine ausgeprägte hämodynamische Instabilität,

• keine größeren Verletzungen im Gesichtsbereich,

• intensive ärztliche und fachpflegerische Anleitung und Überwachung des Patienten,

• Möglichkeit der sofortigen endotrachealen Intubation.

Für agitierte und/oder unkooperative Patienten ist NIV nicht oder nur bedingt geeignet.

Beatmungsformen für NIV

Grundsätzlich können die meisten Beatmungsmodi, bei Beachtung einer oberen Druckbegrenzung, auch noninvasiv angewendet werden. Gebräuchlich sind folgende Formen:

• CPAP (sog. Masken-CPAP) zur Therapie von Störungen der Oxygenierung, erniedrigter Compliance, Atelektasen, nächtlicher Obstruktion der oberen Atemwege und akuter Exazerbation obstruktiver Lungenerkrankungen (Asthma, COLD).

• PSV, BiPAP und CMV bei Ventilationsstörungen, Schlaf-Apnoe-Syndromen sowie zusammen mit PEEP bei den unter CPAP erwähnten respiratorischen Störungen.

Kontraindikationen

• Absolute:

  • Atemstillstand, Schnappatmung,
  • Verlegung der Atemwege,
  • gastrointenstinale Blutung oder Ileus.
• Relative (NIV-Versuch im Einzelfall gerechtfertigt):

  • Schwere kardiozirkulatorische Instabilität bzw. Schock,
  • schwere Gesichtsverletzungen oder Hindernisse im Bereich der oberen Atemwege,
  • Z. n. Operation im oberen Gastrointestinaltrakt
  • schwere Sepsis,
  • schwere Hypoxämie oder Azidose (pH-Wert <7,1)
  • massiver Sekretverhalt bzw. wenn häufiges endobronchiales Absaugen erforderlich ist,
  • maligne Herzrhythmusstörungen, die durch Kardioversion behandelt werden müssen,
  • Agitiertheit oder Koma.

Gefahren der noninvasiven Beatmung

Zu den wichtigsten Komplikationen von NIV gehören: Verletzungen der Gesichtshaut durch den Maskendruck (v. a. des Nasenrückens), Konjunktivitis bei stark undichtem Maskensitz, klaustrophobische Reaktionen des Patienten, Überblähung des Magens sowie Erbrechen und pulmonale Aspiration.

Die Hauptrisiken einer NIV beruhen auf der fehlenden Sicherung der oberen Atemwege.

Um diese Risiken zu mindern, sollte der PEEP so niedrig wie möglich gewählt und der inspiratorische Spitzendruck auf etwa 20 mbar begrenzt werden. Eine kontinuierliche Überwachung des Patienten durch geschultes Fachpflegepersonal muss gewährleistet sein.

Erfolgskriterien der NIV

• Abnahme der Atemnot (Dyspnoe)

• Zunehmende Verbesserung des Wachheitsgrades (Vigilanz)

• Abnahme der erhöhten Atemfrequenz (Tachypnoe)

• Verbesserung der Ventilation: Abfall eines erhöhten p_aCO₂

• Verbesserung der Oxygenierung: Anstieg von s_aO₂ und p_aO₂

• Anstieg eines erniedrigten pH-Wertes in den Normbereich

• Abnahme einer erhöhten Herzfrequenz

Die Parameter sollten sich innerhalb von 2 h nach Beginn NIV verbessern. Wenn nicht, sollte der Patient intubiert und invasiv beatmet werden.

Praktisches Vorgehen

• Vor Beginn dem Patienten das Verfahren erklären,

• Maske zunächst per Hand aufsetzen bzw. den Patienten die Maske mit halten lassen,

• bei guter Akzeptanz und dichtem Sitz Maske mit Bandkonstruktion am Kopf befestigen.

• Grundeinstellung der Beatmungsparameter:

  • Inspirationsdruck (PSV) zunächst auf 10–12 mbar einstellen, bei Bedarf schrittweise auf 20–30 mbar erhöhen; der Druck ist hoch genug, wenn der Patient ruhiger atmet, seine Atemhilfsmuskulatur entspannt und die muskulären Einziehungen weniger werden,
  • PEEP 5 mbar,
  • steiler Anstieg des inspiratorischen Gasflows,
  • F_iO₂ nach Bedarf,
  • bei Bedarf kontrollierte Beatmung mit Atemzugvolumen von 3–5 ml/kgKG,

• Beobachten, ob der Patient größere Menge Luft verschluckt (Meteorismus?),

• zur Nahrungsaufnahme und zum Sprechen NIV unterbrechen,

• oft reichen intermittierende Anwendungen aus, z. B. über Nacht oder pro Stunde 15 min.

Wichtigstes Ziel der NIV ist die Vermeidung der endotrachealen Intubation; hierzu muss das Verfahren frühzeitig angewandt werden. Ist eine Intubation nicht zu vermeiden, kann NIV in das Konzept der frühzeitigen Extubation integriert werden. Hierbei werden die Patienten zunächst über den Tubus beatmet und bei Besserung des Zustands noninvasiv weiterbeatmet. Der Exubationszeitpunkt sollte so gewählt werden, dass eine Reintubation voraussichtlich nicht mehr erforderlich sein wird.

Abbruch der NIV

In folgenden Situationen muss die noninvasive Beatmung abgebrochen und durch eine invasive Beatmung ersetzt werden:

• zunehmende Intoleranz, Agitiertheit oder Lethargie des Patienten,

• fehlender Beatmungserfolg innerhalb angemessener Zeit (meist 2 h; ► Erfolgskriterien),

• ausgeprägte Sekretretention,

• pulmonale Aspiration,

• hämodynamische Instabilität,

• nicht beherrschbares Luftschlucken (Aerophagie),

Spätes Versagen (mehr als 48 h nach NIV für mindestens 6 h/Tag):

• akuter oder zunehmender Abfall des pH-Werts auf unter 7,34 mit Anstieg des p_aCO₂ um mehr als 15–20% vom Ausgangswert,

• Dyspnoe,

• Bewusstseinstrübung.

Sonstige Verfahren der respiratorischen Unterstützung

Als unkonventionell werden Verfahren der respiratorischen Unterstützung bezeichnet, bei denen von der physiologischen Norm sehr stark abweichende Atemfrequenzen oder Atemhubvolumina angewandt werden oder bei denen neben der konventionellen Beatmung zusätzlich ein künstliches Organ für den Gasaustausch eingesetzt wird, wobei sich das künstliche Organ außerhalb oder innerhalb des Körpers befinden kann.

Unkonventionelle Verfahren der respiratorischen Unterstützung

• Hochfrequenzbeatmung

• Beatmungstechniken mit konstantem Flow

• künstliche Lungenunterstützung, „artificial lung assist“, ALA:

  • extrakorporale Verfahren: „extracorporal lung assist“, ECLA
  • intrakorporale Verfahren: „intravascular oxygenation“, IVOX

Atemunterstützung mit konstantem Flow (CFV)

Hierzu gehören die apnoische Oxygenierung und die tracheale O₂-Insufflation sowie die „constant flow ventilation“, CFV. Während sich die apnoische Oxygenierung und die tracheale O₂-Insufflation nicht zur Langzeitbeatmung eignen, sondern nur als überbrückende Maßnahme in speziellen Situationen, um die Oxygenierung aufrechtzuerhalten, kann mit CFV über einen längeren Zeitraum die Normoventilation gewährleistet werden.

Tracheale O₂-Insufflation TRIO)

Bei der trachealen O₂-Insufflation, „tracheal insufflation of oxygen“ (TRIO), wird ein Katheter in der Trachea, etwa 1 cm oberhalb der Karina platziert und hierüber 2 l O₂/min zugeführt. Beim Tier können auf diese Weise Apnoezeiten bis zu 5 h erreicht werden. Ähnlich wie die Jet-Beatmung kann TRIO bei schwieriger Intubation oder massiver Verlegung der oberen Atemwege durch Punktion der Membrana cricothyroidea angewandt werden. Weiterhin kann mit TRIO bei noch ausreichend spontan atmenden Patienten mit COPD oder Lungenfibrose eine schwere Hypoxämie behandelt werden.

Beatmung mit konstantem Flow (CFV)

Ähnlich wie bei TRIO wird auch bei CFV Sauerstoff distal in die Trachea oder – besser – über zwei Katheter in die Hauptbronchien insuffliert. Die Flowrate ist mit 1 l/kgKG/min sehr hoch; hierdurch kommt es an der Katheterspitze zu einem Jet-Effekt. Der Gastransport und der Gasaustausch erfolgen durch Turbulenzen, Oszillationen des Herzens, molekulare Diffusion und kollaterale Ventilation; die Exspirationsluft entweicht über den Endotrachealtubus.

Bei CFV bleibt die Lunge bewegungslos, aufgrund des hohen Flows jedoch offen. Die CO₂-Elimination ist umso größer, je tiefer der Katheter in die Atemwege vorgeschoben wird.

Künstliche Lungenunterstützung (“artificial lung assist“, ALA)

Wie bereits dargelegt, können hohe inspiratorische O₂-Konzentrationen sowie hohe Atemwegsdrücke und Atemhubvolumina beim schweren akuten Lungenversagen die Lunge schädigen und die Funktion weiter verschlechtern. Auch kann bei einigen dieser Patienten selbst mit extremen Einstellungen des Beatmungsmusters kein ausreichender p_aO₂ aufrechterhalten werden. Dieser Zustand kann sich rasch, d. h. innerhalb weniger Stunden entwickeln oder innerhalb mehrerer Tage. Bei Versagen konventioneller Maßnahmen der Atemtherapie werden bei diesen Patienten in einigen wenigen Zentren extra- und gelegentlich auch intrakorporale Lungenersatzverfahren eingesetzt und gleichzeitig eine „lungenschonende“ Beatmung unter Vermeidung hoher Atemwegsspitzendrücke und Atemhubvolumina sowie hoher inspiratorischer O₂-Konzentration durchgeführt („Ruhigstellung der Lunge“). Zu diesen Verfahren gehören:

• extrakorporale Membranoxygenierung, ECMO: bei Neugeborenen und Kindern,

• extrakorporale CO₂-Elimination, ECCO₂-R,

• intravaskuläre Oxygenierung, IVOX (Synonym: intravenöse Membranoxygenierung).

Extrakorporale Membranoxygenierung und extrakorporale CO₂-Elimination werden auch als extrakorporale Lungenunterstützung („extracorporal lung assist“, ECLA) bezeichnet. Während mit der venovenösen (selten: venoarteriellen) ECMO und der venovenösen ECCO₂-R ein effektiver Gasaustausch erreicht werden kann, ist mit den intrakorporalen Verfahren (IVOX) derzeit nur eine partielle Oxygenierung und Elimination von CO₂ möglich.

Derzeit gilt der extrakorporale Gasaustausch als indiziert, wenn trotz optimaler konventioneller Beatmungstechniken der p_aO₂ bei einer F_IO₂ von 1,0 konstant unter 50–60 mmHg liegt bzw. bei einem Oxygenierungsindex von <80 mmHg.

Praxis der Beatmung

Beatmungsziele

Grundlegendes Ziel jeder Beatmungstherapie ist die Aufrechterhaltung eines ausreichenden pulmonalen Gasaustausches, also der Oxygenierung des Blutes und der alveolären Ventilation, d. h. der Ausatmung von CO₂. Daneben wird die Beatmung häufig für spezielle Zwecke eingesetzt, auch wenn keine Störung der Lungenfunktion vorliegt, so z. B. bei der kontrollierten Hyperventilation zur Senkung des intrakraniellen Drucks.

Die drei Hauptziele der Beatmung

• Ausreichende Oxygenierung: p_aO₂ >60 mmHg, s_aO₂ >90%

• Ausreichende alveoläre Ventilation: p_aCO₂ 35–45 mmHg, pH-Wert 7,35–7,45

• Senkung der Atemarbeit, Beseitigung von Luftnot

Ausnahmen für die alveoläre Ventilation sind die kontrollierte Hyperventilation (p_aCO₂ <35 mmHg) und die permissive Hyperkapnie, bei denen stark abweichende pCO₂-Werte aus therapeutischen Gründen akzeptiert werden.

Erhöhung des Lungenvolumens

Die individuell angepasste Wahl des endinspiratorischen und endexspiratorischen Volumens ist bei der maschinellen Beatmung besonders wichtig, um eine ausreichende alveoläre Ventilation zu gewährleisten, die Compliance zu verbessern, Atelektasen zu verhindern oder zu beseitigen und eine weitere Schädigung der Lunge so gering wie möglich zu halten.

Die Einstellung der Lungenvolumina erfolgt durch folgende Parameter:

• endinspiratorischer Druck,

• Atemzugvolumen,

• endexspiratorischer Druck.

Das Atemzugvolumen sollte nicht zur Überdehnung der Lunge und zum Volutrauma führen. Der endexspiratorische Druck muss ausreichend hoch sein, damit die Alveolen endexspiratorisch nicht kollabieren. Ist die FRC erniedrigt, wie z. B. beim ARDS oder nach schmerzhaften Oberbauch- und Thoraxeingriffen, sollte sie durch PEEP erhöht werden.

Verminderung der Atemarbeit

Niedrige Compliance (Volumendehnbarkeit) oder erhöhte Resistance (Widerstand) können die Atemarbeit steigern und zur Ermüdung der Atemmuskulatur bis hin zu ungenügender Spontanatmung führen. Ist die Atemmuskulatur erschöpft, kann durch überbrückende maschinelle Unterstützung der Atmung die Atemarbeit vermindert und eine Erholung der ermüdeten Atemmuskulatur erreicht werden.

Neben den beschriebenen klinischen Hauptzielen der maschinellen Beatmung können sich weitere Gründe für eine Unterstützung der Atemfunktion ergeben. Hierzu gehören:

• Verhinderung und Wiedereröffnung von Atelektasen,

• Erholung der ermüdeten Atemmuskulatur,

• Ermöglichung von Sedierung und Muskelrelaxierung,

• Verminderung des systemischen oder myokardialen O₂-Bedarfs,

• Senkung eines erhöhten intrakraniellen Drucks,

• Stabilisierung des Thorax.

Kurzzeit- und Langzeitbeatmung

Die Ziele der Beatmung gelten für die kurzfristige Beatmung ebenso wie für die Langzeitbeatmung, wobei diese Begriffe allerdings nicht eindeutig definiert sind. Eine Beatmung von mehr als 48 h wird als Langzeitbeatmung bezeichnet, eine Beatmungsdauer von <48 h als Kurzzeitbeatmung. Im Vergleich zur Kurzzeitbeatmung bestehen bei der Langzeitbeatmung folgende Besonderheiten:

• Mit zunehmender Liegedauer nehmen die durch den Endotrachealtubus bedingten Komplikationen zu. Daher sollte bei einer längeren Beatmungsdauer eine Tracheotomie erwogen werden.

• Die Komplikationen der Beatmung (Infektionen, Lungenschädigung durch Baro-/Volotrauma) nehmen mit zunehmender Beatmungsdauer ebenfalls zu. Auch wirken sich Fehler bei der Einstellung der Beatmungsparameter rascher ungünstig auf die Lunge aus als bei kurzfristiger Beatmung.

• Die Entwöhnung vom Respirator ist nach Langzeitbeatmung häufig schwieriger als nach Kurzzeitbeatmung.

Indikationen für die Beatmung

Ob ein Patient beatmet werden muss, hängt v. a. von der Grunderkrankung, und von der Schwere der Gasaustauschstörung ab.

Grunderkrankung

Die akute respiratorische Insuffizienz (ARI) gehört zu den grundlegenden Indikationen für eine Beatmung. ARI kann ohne wesentliche respiratorische Erkrankungen auftreten oder aber als akute Dekompensation einer chronischen Erkrankung der Lunge. Im Folgenden sind die wichtigsten pulmonalen und extrapulmonalen Indikationen für eine Beatmungstherapie zusammengestellt.

Indikationen für die Beatmung und Atemtherapie

• Extrapulmonale Ursachen:

  • Zentrale Atemlähmung:

    • Sedativa
    • Opiate
    • Anästhetika
    • Zerebrale Erkrankungen
    • Schädel-Hirn-Trauma
    • Hirnödem
    • Hirnblutung
    • Hirntumor
  • Periphere Atemlähmung oder Atembehinderung:

    • Muskelrelaxanzien
    • Instabiler Thorax
  • Neurologische Erkrankungen:

    • Myasthenia gravis
    • Guillain-Barré-Syndrom
  • Schwerer Schock

    • Kardiogener
    • Hypovolämischer
    • Septischer
  • Kardiopulmonale Reanimation
  • Durchführung einer Narkose
  • Postoperative Nachbeatmung, z. B. des unterkühlten Patienten
• Pulmonale Ursachen:

  • Erkrankungen der Atemwege:

    • Status asthmaticus
    • Dekompensierte COPD bzw. COLD
  • Erkrankungen des Lungenparenchyms:

    • ALI, ARDS
    • IRDS
    • Pneumonie
    • Atelektasen
    • Aspiration
    • Ertrinken

Wann soll mit der Beatmung begonnen werden?

Selbst für den Erfahrenen ist der richtige Zeitpunkt, zu dem mit der Beatmung begonnen werden soll, im Einzelfall schwierig festzulegen, auch wenn eine Vielzahl von Parametern zur Verfügung steht. Weiterhin ergibt sich bei Patienten mit terminaler oder unheilbarer Erkrankung nicht selten die Frage, ob bei einer respiratorischen Dekompensation überhaupt eine Beatmung eingeleitet werden sollte (Tab. 56.1).

Parameter	Normwerte ohne Beatmung	Noninvasive Atemtherapie	Beatmung
Atemfrequenz	12–25	25–35	>35
Vitalkapazität (ml/kgKG)	30–70	15–30	<15
Inspirationskraft (Sog in mbar)	50–100	25–50	<25
FEV1 (ml/kgKG)	50–60	10–50	<10
paO2 (mmHg)	75–100 (bei RL)	<75 (bei RL)	<60 bei O2-Insuflation über Maske oder Nasensonde)
paCO2 (mmHg)	35–45	45–55	>55

RL = Raumluft, F_IO₂: 0,21

Mit der Atemunterstützung sollte möglichst begonnen werden, bevor sich eine respiratorische Dekompensation mit Hypoxie und Azidose entwickelt. Ist eine akute respiratorische Insuffizienz zu erwarten oder sehr wahrscheinlich, sollte frühzeitig beatmet werden.

Durchführung der Beatmung

Die verschiedenen Störungen der Lungenfunktion und Erkrankungen erfordern ein angepasstes Vorgehen bei der Beatmungstherapie. Hierbei richtet sich die Invasivität der Atem- und Respiratortherapie in erster Linie nach dem Schweregrad der respiratorischen Insuffizienz.

Grundsätzlich sollte die Beatmungstherapie so wenig invasiv wie möglich sein, um eine Schädigung der Lunge durch die Beatmung zu vermeiden. Jedoch darf es hierdurch nicht zur Hypoxie und schweren respiratorischen Azidose kommen.

Konzept der Beatmung –schrittweise zunehmende Invasivität

• Atemtherapie (z. B. inzentive Spirometrie)

• Noninvasive Atemhilfe (z. B. O₂-Zufuhr über Maske oder Sonde)

• Noninvasive (Be)atmung über Maske (z. B. Masken-CPAP, Masken-PSV) oder CPAP über Tubus

• Partielle Beatmung (z. B. SIMV, MMV, PSV, BiPAP, APRV)

• Kontrollierte Beatmung (CMV, IRV)

• Unkonventionelle Methoden (z. B. HFV, ECLA, IVOX)

Die Invasivität der Beatmung nimmt mit jedem Schritt zu. Kann mit einer weniger invasiven Methode der pulmonale Gasaustausch nicht aufrechterhalten werden, muss zur nächsten Stufe übergegangen werden.

Wenn erforderlich, werden die einzelnen Schritte der Beatmungstherapie durch weitere Maßnahmen wie Lagerungen, Physiotherapie oder PEEP ergänzt.

Überwachung der Beatmung

Durch respiratorisches Monitoring sollen beatmungsbedingte Komplikationen rechtzeitig erkannt und außerdem die Atem- und Beatmungstherapie optimiert werden. Die Überwachung der Beatmung erfolgt klinisch, durch Geräte und durch Laboranalysen. Im Mittelpunkt des respiratorischen Monitorings steht Folgendes:

• Funktion des Beatmungsgerätes,

• Interaktion von Patient und Respirator,

• Überwachung des Beatmungserfolgs, d. h. der Oxygenierung, der Elimination von Kohlendioxid (Ventilation) und des Säure-Basen-Gleichgewichts.

Monitoring

• Respirator (Maschinenmonitoring)

  • O₂-Konzentration
  • Beatmungsdruck
  • Flowverlauf
  • Atemzugvolumen
  • Atemminutenvolumen
  • Atemfrequenz
  • Compliance von Lunge und Thorax
  • Resistance
  • weitere Funktionen
• Überwachung des pulmonalen Gasaustausches

  • Oxygenierung: arterielle Blutgasanalyse, Pulsoxymetrie
  • Elimination von CO₂: arterielle Blutgasanalyse, Kapnometrie, Säure-Basen-Status
• Überwachung von Atemwegen, Lunge und Thorax

  • Klinische Beobachtung und Untersuchung
  • Röntgenbild des Thorax
  • Computertomographie des Thorax
  • Mikrobiologische Untersuchungen des Bronchialsekrets
  • Bestimmung des Lungenwassers
• Überwachung der Herz-Kreislauf-Funktion

  • Arterieller Blutdruck
  • Herzfrequenz
  • Zentraler Venendruck
  • Pulmonalarteriendrücke
  • Lungenkapillarenverschlussdruck (Wedge-Druck)
  • Herzzeitvolumen
  • O₂-Angebot und -verbrauch
• Überwachung anderer Organfunktionen

  • Niere: Diurese, Retentionswerte
  • Gehirn: intrakranieller Druck, O₂-Sättigung im Bulbus V. jugularis
  • Leberfunktion

Der Umfang der eingesetzten Überwachungsmaßnahmen und deren Invasivität richtet sich in erster Linie nach der Gesamtheit der zugrunde liegenden Funktionsstörungen verschiedener Organe, v. a. der Lunge und des Herz-Kreislauf-Systems, aber auch anderer wichtiger Organe. Hierbei sollten nichtinvasive Verfahren wegen der geringeren Komplikationsmöglichkeiten bevorzugt werden, sofern hiermit für die Überwachung und Therapie ausreichende Informationen erlangt werden können. Ist die kardiopulmonale Funktion unter Beatmung weitgehend stabil, genügen häufig Pulsoxymetrie und Kapnometrie als respiratorisches Monitoring, bei Bedarf ergänzt durch arterielle Blutgasanalysen.

Respiratorische Monitoring

• Basismonitoring

  • Klinische Beobachtung und Untersuchung
  • Respiratormonitoring: F_IO₂, Beatmungsdrücke, Frequenz, Atemminutenvolumen
  • Pulsoxymetrie
  • Kapnometrie
  • Thoraxröntgen
  • Thoraxsonographie
  • Mikrobiologische Überwachung bei Langzeitbeatmung
  • Wenn erforderlich: arterielle Blutgasanalysen
  • Herz-Kreislauf-Funktion: nichtinvasive Blutdruckmessung, Herzfrequenz; wenn erforderlich: invasive Blutdruckmessung; zentraler Venendruck
  • Urinausscheidung
• Erweitertes Monitoring

  • PICCO oder Pulmonaliskatheter: PAP, PCWP, Herzzeitvolumen
  • Messung des extravasalen Lungenwassers
  • Messung der gemischtvenösen O₂-Sättigung
  • Messung des intrakraniellen Drucks

Monitoring am Respirator

Das Respiratormonitoring besteht aus der „Selbstüberwachung“ des Beatmungsgerätes mit entsprechenden Alarmvorrichtungen und aus der Messung verschiedener Atemparameter durch die Maschine, mit deren Hilfe die Beatmungstherapie überwacht und die Auswirkungen der Beatmung teilweise eingeschätzt werden können. Hierzu gehören:

• Inspiratorische O₂-Konzentration (gesetzlich vorgeschrieben!),

• Atemwegsdrücke,

• Flussmessung,

• Atemzug- und Atemminutenvolumen,

• Atemfrequenz.

Atemwegsdrücke

Die Atemwegsdrücke sollten möglichst vor dem Tubus gemessen werden. Der gemessene Druck stimmt häufig nicht mit dem Druck in den tieferen Atemwegen oder den Alveolen überein. Während der Inspiration ist der Druck in den Alveolen stets geringer als der am Tubus gemessene Druck, während der Exspiration hingegen höher. Ein gleich hoher Druck herrscht nur, wenn im System kein Gasfluss mehr stattfindet und alle Verbindungen offen sind. Dies ist aber nur dann der Fall, wenn das inspiratorische Plateau bzw. die Exspiration ausreichend lange dauern.

Zu hohe Beatmungsdrücke können zu schwerwiegenden Komplikationen führen. Darum muss der Beatmungsdruck kontinuierlich überwacht werden.

Bei der Beatmung werden üblicherweise vier Druckwerte unterschieden, die an den Respiratoren teilweise direkt abgelesen werden können:

• Atemwegsspitzendruck,

• inspiratorischer Plateaudruck,

• Atemwegsmitteldruck,

• endexspiratorischer Druck, PEEP.

Plötzlicher Anstieg bzw. Abfall des Beatmungsdrucks

• Bei einem plötzlichen Anstieg des Beatmungsdrucks muss an folgende Ursachen gedacht werden:

  • Verlegung oder Abknicken des Beatmungsschlauchs oder des Tubus,
  • Cuffhernie,
  • Sekretstau in den Bronchien,
  • Bronchospasmus,
  • Pneumothorax,
  • Gegenatmen des Patienten.
• Die wichtigsten Ursachen für einen plötzlichen Abfall des Beatmungsdrucks sind:

  • Diskonnektion,
  • Undichtigkeiten im Beatmungssystem,
  • Undichtigkeit des Cuffs,
  • Funktionsstörungen des Beatmungsgeräts.

Plateaudruck, endinspiratorischer Druck

Der Plateaudruck wird nach Beendigung der Inspiration gemessen. Er entspricht etwa dem endinspiratorischen Alveolardruck, sofern für eine Mindestzeit von 0,5 s kein Flow stattfindet. Dies gilt für volumenkontrollierte und auch für druckkontrollierte Beatmung. Die Höhe des Plateaudrucks hängt von der Compliance, dem Hubvolumen und vom PEEP ab.

Der Plateaudruck (und möglichst auch der Spitzendruck) sollte unter 30 mbar gehalten werden.

Atemwegsmitteldruck

Der mittlere Atemwegsdruck entspricht dem mittleren Druckniveau, gemessen über den gesamten Atemzyklus; er ist normalerweise etwas niedriger als der mittlere alveoläre Druck. Der mittlere Atemwegsdruck repräsentiert alle Drücke, die vom Respirator auf die Atemwege des Patienten ausgeübt werden; er wird demnach im Wesentlichen von folgenden Faktoren beeinflusst:

• inspiratorischer Druckverlauf,

• Inspirationsdauer,

• PEEP.

Besteht kein PEEP, wird der Atemwegsmitteldruck vom inspiratorischen Druckverlauf und der Dauer der Inspiration bestimmt. Wird ein externer PEEP angewandt, addiert er sich über den gesamten Atemzyklus; demgegenüber wirkt sich ein Auto-PEEP lediglich für die Dauer der Inspiration auf den mittleren Atemwegsdruck aus, denn während der Exspiration fällt der Atemwegsdruck auf das Niveau des externen PEEP ab.

Atemzugvolumen und Atemminutenvolumen

Die kontinuierliche Überwachung des ausgeatmeten Atemhub- und Atemminutenvolumens ist besonders bei Spontanatemmodi und bei druckkontrollierter Beatmung wichtig und sollte durch entsprechende Alarme unterstützt werden. Die Alarmgrenzen sollten mit ±20% eng eingestellt werden.

Ursachen eines zu niedrigen Atemhub- und Atemminutenvolumens

• Bei druckkontrollierter Beatmung ist das Atemzugvolumen umso niedriger, je geringer die Compliance, je höher der Atemwegswiderstand, je niedriger der eingestellte Spitzendruck, je kürzer die Inspirationszeit und je höher der PEEP sind.

• Bei volumenkontrollierter Beatmung weist ein erheblich vermindertes Atemzug- und Atemminutenvolumen auf eine Leckage hin, z. B. bronchopleurale Fistel, Undichtigkeit des Cuffs oder Beatmungssystems.

Nach abrupter Erniedrigung eines PEEP oder Beendigung einer IRV können vorübergehend erhöhte Hubvolumina als eingestellt gemessen werden, weil das erhöhte Lungenvolumen zunächst entleert wird.

Atemfrequenz

Beim beatmeten Patienten kann die Atemfrequenz am Respirator abgelesen werden. Bei partiellen Atemmodi wird die Atemfrequenz häufig differenziert nach Spontanatemfrequenz und maschineller Atemfrequenz angezeigt; z. T. wird der maschinelle Anteil in % angegeben.

Daneben kann die Atemfrequenz mit dem EKG-Monitor über Impedanzänderungen des Thorax bestimmt werden, weiterhin mit Hilfe von Kapnometern. Das Auszählen der Atemfrequenz von spontan atmenden Patienten ist dagegen relativ unzuverlässig.

Die Messung der Atemfrequenz ist besonders wichtig bei Spontanatemmodi und bei SIMV-Beatmung mit sehr niedriger Maschinenfrequenz.

Niedrige Atemfrequenzen können durch Sedativa und Opioide bedingt sein, während hohe Atemfrequenzen viele Ursachen haben können. Hohe Atemfrequenzen bei kleinen Atemzugvolumina können Hinweis auf eine Erschöpfung der Atemmuskulatur sein.

Pulmonaler Gasaustausch

Der pulmonale Gasaustausch umfasst die O₂-Aufnahme in der Lunge und die Elimination von CO₂, also die Oxygenierung und die Ventilation. Da den Störungen dieser beiden Teilfunktionen unterschiedliche pathologische Mechanismen zugrunde liegen, müssen Oxygenierung und Ventilation differenziert überwacht werden. Hierfür werden v. a. folgende Verfahren eingesetzt:

• intermittierende Blutgasanalysen,

• kontinuierliche Pulsoxymetrie,

• kontinuierliche Kapnometrie und -graphie.

Arterielle Blutgasanalyse

Die arterielle Blutgasanalyse gehört zu den essenziellen Überwachungsverfahren bei beatmeten und spontan atmenden Patienten mit respiratorischer Insuffizienz. Sie ermöglicht die Beurteilung der O₂-Aufnahme in der Lunge (Oxygenierung) und der Elimination von Kohlendioxid (Ventilation).

Arterieller pO₂

Der pO₂ ist der wichtigste Parameter für die Oxygenierung des arteriellen Blutes. Ziel der Beatmungstherapie ist im Allgemeinen ein p_aO₂ von >60 mmHg. Werte zwischen 40 und 60 mmHg können in besonderen Fällen toleriert werden, allerdings nur bei ausreichend hohem Hb-Wert und ausreichender Herz-Kreislauf-Funktion. Über den Normalwert hinausgehende pO₂-Werte bieten hingegen – abgesehen von wenigen Ausnahmen, wie z. B. der Kohlenmonoxidvergiftung – keine Vorteile oder sind eher schädlich und sollten daher vermieden werden.

Der p_aO₂ kann 5–10 min nach Neueinstellung des Respirators überprüft werden.

Oxygenierungsindex

Dieser Index beschreibt das Verhältnis von p_aO₂ zur jeweiligen F_IO₂:

$$Oxygenierungsindex=\frac{{\text{p}}_{\text{a}}{\text{O}}_2}{{\text{F}}_{\text{i}}{\text{O}}_2}p.$$

Normalerweise beträgt der Index 350–450 mmHg; Werte von 300–200 mmHg kennzeichnen eine leichte Lungenschädigung (früher als ALI bezeichnet), Werte zwischen 200–100 mmHg eine moderate Lungenschädigung und Werte <100 mmHg eine schwere Lungenschädigung (sog. Berliner Klassifikation) (10.1007/978-3-662-50444-4_57).

Arterieller pCO₂

Dieser Parameter dient zur Beurteilung der Ventilation. Bei der maschinellen Beatmung wird in der Regel eine Normoventilation und Normokapnie mit p_aCO₂-Werten zwischen 35 und 45 mmHg angestrebt. Bei der Interpretation müssen Alter, pH-Wert und möglicherweise vorbestehende Lungenerkrankungen berücksichtigt werden.

pH-Wert

Die Beziehung zwischen Atmung und Säure-Basen-Haushalt ist in 10.1007/978-3-662-50444-4_52 dargestellt. Danach spielt die Lunge, neben den metabolischen Regulationsorganen Niere und Leber, eine zentrale Rolle bei der Aufrechterhaltung eines normalen pH-Werts von 7,35–7,45.

Der arterielle pH-Wert ist eine wichtige Zielgröße der Beatmungstherapie und sollte daher entsprechend kontrolliert werden.

Eine Azidose beim Lungenversagen kann respiratorisch und/oder metabolisch bedingt sein:

• respiratorische Ursachen: Hypoventilation mit Hyperkapnie und Abfallen des pH-Werts; Verstärkung durch vermehrte Atemarbeit, Zunahme des O₂-Verbrauchs mit Anstieg der CO₂-Produktion,

• metabolische Ursachen: Gewebehypoxie aufgrund einer unzureichenden O₂-Versorgung mit anaerober Energiegewinnung und Bildung von Laktat.

Ein niedriger pH-Wert unter Spontanatmung kann Alarmzeichen einer schweren respiratorischen Insuffizienz sein. Eine metabolische Azidose tritt bei respiratorischer Dekompensation oft früher auf als eine respiratorische Azidose.

Pulsoxymetrie

Die Pulsoxymetrie ist, wie in 10.1007/978-3-662-50444-4_7 erläutert, ein nichtinvasives Verfahren zur kontinuierlichen Überwachung der Oxygenierung des arteriellen Blutes. Gemessen wird die partielle O₂-Sättigung des arteriellen Hämoglobins, psO₂. Die Messwerte werden innerhalb weniger Sekunden angezeigt, die Fehlerbreite beträgt im Sättigungsbereich von 60–90% lediglich 1–2%. Dunkle Hautfarbe beeinflusst den Messvorgang nicht.

Der Normalwert der SpO₂ beträgt 98%.

Kapnometrie

Die Kapnometrie, d. h. die Messung der endexspiratorischen CO₂-Konzentration bzw. des endexspiratorischen pCO₂, gehört zum essenziellen Monitoring in der Anästhesie (10.1007/978-3-662-50444-4_7), während die Kriterien für den Einsatz beim Intensivpatienten derzeit nicht verbindlich definiert sind.

Beim Intensivpatienten mit respiratorischer Insuffizienz kann die Kapnometrie regelmäßige Kontrollen des p_aCO₂ nicht ersetzen.

Bei beatmeten Intensivpatienten mit respiratorischer Insuffizienz unterliegt der arterioalveoläre CO₂-Gradient vielfältigen Einflüssen, sodass der p_etCO₂ nicht mehr hinreichend genau dem p_aCO₂ entspricht. Der p_(a-et)CO₂ ist meistens erhöht und der p_etCO₂ deutlich niedriger als der p_aCO₂.

Überwachung von Lunge und Thorax

Klinische Untersuchung

Jeder beatmete Patient sollte mindestens 1-mal pro Schicht untersucht werden, zusätzlich bei allen wesentlichen Veränderungen des Zustands.

Fragestellung

Die Untersuchung sollte zielgerichtet sein und Folgendes erfassen:

• Besteht ein klinischer Anhalt für eine Hypoxie oder respiratorische Erschöpfung?

• Liegt der Tubus in der Trachea? Oder in einem Hauptbronchus?

• Sind beide Lungen ausreichend belüftet?

• Besteht Anhalt für einen Pneumothorax?

• Liegt ein Lungenödem vor?

• Besteht ein Pleuraerguss?

Praktisches Vorgehen

• Inspektion des Patienten

  • Zyanose?
  • Tachypnoe oder Bradypnoe?
  • Starkes Schwitzen?
  • Erschöpfungszeichen?
• Inspektion des Thorax

  • Symmetrisches Heben und Senken?
  • Abdominelle Einziehungen?
  • Einsatz der Atemhilfsmuskulatur?
  • Paradoxe Atmung?
  • Schaukelatmung?
• Palpation des Thorax

  • Schneeballknistern als Zeichen des subkutanen Emphysems?
• Auskultation des Thorax

  • Beide Lungen ausreichend belüftet?
  • Atemgeräusche laut oder leise? Nebengeräusche?
  • Pfeifen? Brummen? Giemen?
  • Rasselgeräusche?
• Perkussion des Thorax

  • Dämpfung?
  • Hypersonorer Klopfschall?
  • Sonographie?

Weiterführende Diagnostik

Röntgenbild des Thorax

Ist indiziert bei Verdacht auf eine klinisch relevante Störung der Lunge oder des Thorax. Sollte möglichst in halbsitzender Position des Patienten aufgenommen werden.

Computertomographie der Lunge

Besonders beim ARDS indiziert. Transportrisiko beachten!

Mikrobiologische Untersuchungen

Bei etwa 25% der beatmeten Patienten entwickelt sich im Behandlungsverlauf eine nosokomiale Pneumonie. Um eine Besiedelung oder Infektion der Atemwege zu erkennen und das Keimspektrum zu bestimmen, werden zumeist bis 3-mal pro Woche mikrobiologische Untersuchungen des Tracheal- bzw. Bronchialsekrets durchgeführt. Sekret für mikrobiologische Untersuchungen kann auf folgende Weise gewonnen werden:

• blindes Absaugen: häufig falsch positiv,

• geschützte Bürstentechnik („protected specimen brush“): zuverlässig, aufwendig, geübter Untersucher erforderlich,

• bronchoalveoläre Lavage: zuverlässig.

Cuffdruckmessung

Die Gefahr der Druckschädigung von Trachea und Larynx durch den Cuff von Tubus und Trachealkanüle ist in 10.1007/978-3-662-50444-4_55 ausführlich beschrieben, auch die Notwendigkeit der Messung des Cuffdrucks. Hierfür stehen besondere Cuffdruckmesser zur Verfügung.

Überwachung der Herz-Kreislauf-Funktion

Die Überwachung der Herz-Kreislauf-Funktion gehört zu den essenziellen Maßnahmen bei allen beatmeten Patienten, zumal die Beatmung selbst, wie dargelegt, zu zahlreichen Veränderungen der Hämodynamik führen kann. Die Invasivität des kardiovaskulären Monitorings richtet sich in erster Linie nach Art und Schweregrad der Erkrankung.

Auswirkungen und Komplikationen der Beatmung

Die maschinelle Beatmung beeinflusst nicht nur die Funktion zahlreicher Organe in ungünstiger Weise, sondern kann auch verschiedene, teils bedrohliche Komplikationen hervorrufen, die das eigentliche Zielorgan der Beatmungstherapie, nämlich die Lunge, selbst betreffen. Unerwünschte Wirkungen der maschinellen Beatmung auf die Funktion verschiedener Organe, v. a. das Herz-Kreislauf-System, entstehen in erster Linie durch die unphysiologischen intrathorakalen Druckschwankungen, während eine Schädigung der Lunge durch den Beatmungsdruck und das angewandte Atemhubvolumen hervorgerufen wird.

Auswirkungen und Komplikationen der maschinellen Beatmung

• Beeinträchtigung der Herz-Kreislauf-Funktion mit Abfall des Herzzeitvolumens durch den Anstieg des intrathorakalen Drucks

• Abnahme der Urinausscheidung und Flüssigkeitsretention

• Verminderung der Leber- und Splanchnikusdurchblutung

• Behinderung des hirnvenösen Abflusses mit Zunahme des intrakraniellen Drucks

• Pulmonales Baro- und Volotrauma

• Schädigung des Lungengewebes durch hohe inspiratorische O₂-Konzentrationen

• Verschlechterung des pulmonalen Gasaustausches

• Nosokomiale Pneumonien

• Schäden durch den Endotrachealtubus und die Trachealkanüle

Pulmonales Barotrauma

Der Begriff „pulmonales Barotrauma“ umfasst alle Komplikationen in Verbindung mit maschineller Beatmung, die zum extraalveolären Luftaustritt führen. Der Begriff ist allerdings irreführend, da Druck nicht der einzige ursächliche Faktor des sog. Barotraumas ist. Beim pulmonalen Barotrauma kommt es durch die Ruptur von Alveolen zu Luftansammlungen an verschiedenen Stellen des Körpers (Abb. 56.20).

Klinische Manifestationen des pulmonalen Barotraumas

• Interstitielles Emphysem

• Pneumomediastinum

• Pneumoperikard

• Subkutanes Emphysem („Hautemphysem“)

• Pneumoperitoneum und Pneumoretroperitoneum

• Pneumothorax

• Bronchopleurale Fistel

Mechanismen des pulmonalen Barotraumas

Nach derzeitiger Lehrmeinung entsteht das pulmonale Barotrauma nicht durch einen zu hohen Atemwegsspitzendruck, sondern primär durch Überdehnung der Alveolen aufgrund eines zu hohen Atemzugvolumens bzw. Atemhubvolumens. Es wird daher auch als Volutrauma bezeichnet.

Bei der maschinellen Beatmung sollten endinspiratorische Plateaudrücke von 30 mbar nicht überschritten werden, um eine Überdehnung und Zerreißung der Alveolen zu vermeiden.

Einfluss der Grunderkrankung

Die Art der Lungenerkrankung hat einen wesentlichen Einfluss auf die Entstehung des pulmonalen Barotraumas. Bei gesunden Lungen tritt unter Überdruckbeatmung nur sehr selten ein Barotrauma auf, während bei schweren obstruktiven Lungenerkrankungen und beim ARDS das Barotrauma zu den typischen Komplikationen gehört.

Risikofaktoren des pulmonalen Barotraumas

• ARDS

• Schwere COPD

• Lungenkontusion

• Aspirationspneumonie

• Nekrotisierende Pneumonie

• Rippenfrakturen

• Hoher transalveolärer Druck unter Beatmung

Behandlung des pulmonalen Barotraumas

An die Möglichkeit des Barotraumas muss bei gefährdeten Patienten immer gedacht werden.

Von den verschiedenen Formen des pulmonalen Barotraumas muss v. a. der Pneumothorax unter Beatmung umgehend behandelt werden. Die anderen klinischen Manifestationen bedürfen in der Regel keiner speziellen Therapie. Um weitere Schäden zu verhindern, sollte auch die Einstellung des Respirators geändert werden.

Prinzipien der Respiratoreinstellung beim pulmonalen Barotrauma:

• Verminderung des PEEP

• Erniedrigung des Atemzugvolumens

• Verminderung des Atemminutenvolumens so weit wie möglich

• Permissive Hyperkapnie, wenn erforderlich

Hieraus können sich folgende Nachteile ergeben:

• Abfall des p_aO₂ und der s_aO₂,

• Erhöhung der F_IO₂ erforderlich,

• Alveolarkollaps bei zu geringem PEEP,

• Hyperkapnie, Abfall des pH-Werts (respiratorische Azidose).

Pneumothorax

Aus einem Pneumothorax unter der Beatmung kann sich sehr rasch ein lebensbedrohlicher Spannungspneumothorax entwickeln. Daher gilt:

Beim Nachweis freier Luft im Pleuraspalt unter maschineller Beatmung muss umgehend eine Thoraxdrainage eingeführt werden.

Die Drainage sollte an einen Sog von etwa 20 mbar angeschlossen werden; wenn erforderlich muss der Sog erhöht werden, um die Lunge zu entfalten.

Bronchopleurale Fistel

Die bronchopleurale Fistel, d. h. der anhaltende Austritt von Luft nach Anlegen einer Thoraxdrainage, ist eine seltene Komplikation der maschinellen Beatmung. Sie kann spät im Verlauf der maschinellen Beatmung auftreten, besonders beim ARDS oder früh im Zusammenhang mit einer Verletzung der Lunge. Das Ausmaß der Luftleckage hängt v. a. vom Druckgradienten zwischen den Atemwegen und dem Pleuraspalt ab:

Je höher die Druckdifferenz, desto größer der Übertritt von Luft in den Pleuraspalt bzw. in das Thoraxdrainagesystem.

Entsprechend verstärken alle Maßnahmen, die der Entfaltung der Lunge und der Verbesserung des pulmonalen Gasaustausches bei schwerer respiratorischer Insuffizienz dienen, die austretende Luftmenge. Die klinischen Auswirkungen der Fistel können je nach Ausmaß und Grunderkrankung der Lunge komplex sein.

Mögliche Auswirkungen der bronchopleuralen Fistel:

• unvollständige Entfaltung der betroffenen Lunge mit Atelektasen, Störungen des Belüftungs-Durchblutungs-Verhältnisses und Behinderung des Fistelverschlusses,

• Verlust des effektiven Atemzugvolumens,

• ungenügende Ausatmung von CO₂ mit respiratorischer Azidose,

• Verlust von PEEP mit Atelektasenbildung und Hypoxämie,

• Infektionen des Pleuraspaltes durch Eindringen infizierter Atemwegsekrete,

• Störungen des Beatmungszyklus mit ungenügender Ventilation.

Wichtigstes Behandlungsziel ist die Förderung des Spontanverschlusses der Fistel. Hierfür sollte ein Atemmodus gewählt werden, bei dem der intrapulmonale Druck und damit auch die austretende Luftmenge so weit wie möglich reduziert werden.

Außerdem muss für eine ausreichende Drainage der Fistel durch eine, gelegentlich auch mehrere Thoraxdrainagen gesorgt werden.

Bei bronchopleuraler Fistel sollten Beatmungsmodi mit möglichst niedrigem PEEP, niedrigem p_max, niedrigem Atemwegsmitteldruck und kleinem Atemzugvolumen gewählt werden.

Bei sehr schlecht dehnbarer Lunge sind jedoch meist relativ hohe PEEP-Werte (>10 mbar) erforderlich, um die Lunge vollständig zu entfalten. Partielle Atemmodi mit hohem Spontanatmungsanteil sind günstiger als CMV. Hochfrequenzbeatmung und seitengetrennte Beatmung haben sich den anderen Beatmungsmodi bei bronchopleuraler Fistel nicht als überlegen erwiesen.

Pneumomediastinum, Pneumoperikard

Pneumomediastinum oder Pneumoperikard führen beim Erwachsenen nur extrem selten zu lebensbedrohlichen Störungen der Herz-Kreislauf-Funktion. Bei massivem Befund mit entsprechenden kardiovaskulären Störungen muss das Pneumomediastinum oder -perikard durch invasive Maßnahmen entlastet werden.

Subkutanes Emphysem, Pneumoperitoneum und Pneumoretroperitoneum

Zwar kann das subkutane Emphysem groteske Ausmaße annehmen, doch ist selbst in diesen Fällen keine spezielle Therapie erforderlich, um die subkutane Luftansammlung zu entlasten. Wichtigste Maßnahme ist vielmehr die Beseitigung der auslösenden Faktoren.

Dies gilt in ähnlicher Weise für intra- und retroperitoneale Luftansammlungen: Sie führen zu keiner Schädigung der Gewebe, können aber diagnostische Maßnahmen beeinträchtigen.

Maßnahmen zur Verhinderung des pulmonalen Barotraumas

Alle Intensivpatienten sollten lungenschonend bzw. lungenprotektiv beatmet werden.

Maßnahmen zur Prävention des pulmonalen Barotraumas

• Beatmungsdrücke so niedrig wie möglich; endinspiratorischer Plateaudruck <30 mbar

• Anwendung niedriger Atemzugvolumina (4–6 ml/kg Idealgewicht) bei Patienten mit schwerem ARDS, Asthma oder schwerer COPD oder bei Atemminutenvolumina von mehr als 12–15 l/min

• Keine Überblähung der Lunge, wenn erforderlich: permissive Hyperkapnie

• Vorsichtige Anwendung von PEEP bei gefährdeten Patienten

• Vermeidung nosokomialer Pneumonien

Pulmonale Sauerstofftoxizität

Hohe inspiratorische O₂-Konzentrationen, über einen längeren Zeitraum zugeführt, können sich ungünstig auf die Atmung und schädigend auf das Lungengewebe auswirken.

Mögliche Auswirkungen der isobaren Hyperoxie:

• Dämpfung des Atemantriebs, Hyperkapnie,

• pulmonale Vasodilatation, Störungen des Belüftungs-Durchblutungs-Verhältnisses,

• Resorptionsatelektasen,

• akute Tracheobronchitis, Beeinträchtigung der mukoziliären Clearance,

• diffuse alveoläre Schädigung, ARDS,

• bronchopulmonale Dysplasie bei Neugeborenen mit RDS.

Nach derzeitiger Auffassung gilt Folgendes:

Die Toxizität von Sauerstoff nimmt bei einem F_IO₂ von >0,6 exponentiell zu, daher sollten inspiratorische O₂-Konzentrationen von 50–60% möglichst nicht überschritten werden.

Inspiratorische O₂-Konzentrationen von weniger als 50–60% werden auch über Zeiträume von mehreren Tagen oder Wochen ohne Schädigung toleriert. Da aber bei vorgeschädigter Lunge eine zusätzliche Toxizität von Sauerstoff nicht ausgeschlossen werden kann, sollte hierbei die F_IO₂ so niedrig wie möglich gewählt werden, d. h. nur so hoch, dass der p_aO₂ >60 mmHg beträgt.

Atelektasen

Luftleere Lungenbezirke (Atelektasen) entstehen v. a. durch Abnahme der FRC, Minderbelüftung basaler Lungenpartien unter kontrollierter Beatmung in Rückenlage und durch Resorption der Atemgase in schlecht belüfteten Alveolarbezirken bei Zufuhr hoher inspiratorischer O₂-Konzentrationen. Atelektasen haben folgende Auswirkungen:

• Verschlechterung der Oxygenierung durch Abnahme der Gasaustauschfläche und Rechts-links-Shunt,

• Verminderung der Compliance,

• Erhöhung der Atemarbeit,

• Begünstigung einer Superinfektion der Lunge.

Atelektasenprophylaxe

• Erhöhung der FRC durch mäßigen PEEP (5–10 mbar).

• Lagerungmaßnahmen: regelmäßige Lagewechsel: Seite, Rücken, Bauch oder Rotationsbehandlung in Spezialbetten. Haben sich bereits Atelektasen entwickelt, sollte die Lunge mit atelektatischen Bezirken vorwiegend oben, die gut belüfteten Lungenabschnitte unten zu liegen kommen.

• Partielle Beatmung: ein möglichst hoher Anteil an Spontanatmung bewirkt eine bessere Verteilung des Inspirationsvolumens in den dorsobasalen Lungenabschnitten, v. a. durch die Kontraktion des Zwerchfells.

• Möglichst niedrige F_IO₂ bzw. möglichst hoher Stickstoffanteil. Stickstoff beugt Resorptionsatelektasen und einem Alveolarkollaps vor.

Die beschriebenen prophylaktischen Maßnahmen sollten möglichst frühzeitig angewandt werden, da die Wiedereröffnung atelektatischer Bezirke sehr schwierig ist und erheblich höhere Drücke erfordert, als die Offenhaltung belüfteter Bereiche.

Die Eröffnung atelektatischer Bezirke kann durch einige Atemhübe mit relativ hohen Volumina und hohem Druck (bis 70 mbar) versucht werden.

Ventilaltorassoziierte Pneumonie (“Beatmungspneumonie“)

Die nosokomiale (krankenhauserworbene) Pneumonie ist eine häufige, nicht selten tödliche Komplikation bei Intensivpatienten. Hierbei liegt das Pneumonierisiko von intubierten und beatmeten Patienten um ein Mehrfaches über dem von nichtintubierten Patienten. Dies gilt in gleicher Weise für kurzzeitig intubierte chirurgische Patienten wie auch für Patienten unter Langzeitbeatmung.

Endotracheale Intubation und maschinelle Beatmung erhöhen das Risiko der nosokomialen Pneumonie erheblich. Je länger die Intubationszeit, desto höher das Pneumonierisiko!

Erreger und begünstigende Faktoren

Mehr als 60% aller nosokomialen Pneumonien werden durch aerobe, gramnegative Bakterien hervorgerufen, v. a. durch Pseudomonas aeruginosa, Acinetobacter, Proteus, E. coli, Klebsiellen, Enterobacter cloacae, Legionellen. Unter den grampositiven Bakterien dominieren Staphylococcus aureus, Streptococcus pneumoniae, Corynebakterien, Hämophilus u. a. Selten sind hingegen Viren Auslöser der Pneumonie, v. a. bei erwachsenen Intensivpatienten.

Wichtige begünstigende Faktoren einer beatmungsassoziierten Pneumonie

• Operationen, v. a. lang dauernde

• Immunschwäche

• Antibiotikatherapie: Selektion resistenter Bakterienstämme

• Endotrachealtubus, Intubationsdauer, Reintubation

• Magensonde und enterale Ernährung

• Rückenlage: begünstigt die pulmonale Aspiration

• Respiratorzubehör: Kontamination mit Bakterien

Krankheitsentstehung

Die Pneumonie entsteht durch bakterielle Besiedelung des normalerweise sterilen unteren Respirationstrakts. Die Erreger können grundsätzlich auf folgenden Wegen in den unteren Respirationstrakt gelangen:

• Aspiration von Sekreten aus dem Oropharynx,

• Inhalation von Erregern mit dem Atemgas,

• mit dem Blutstrom aus anderen besiedelten Regionen.

Die überwiegende Mehrzahl der nosokomialen Pneumonien entsteht durch Aspiration von Erregern, die den oberen Respirationstrakt besiedelt haben. Diese Erreger stammen v. a. aus dem Oropharynx oder dem Magen.

Kolonisation des Oropharynx und des Tracheobronchialsystems

Bei beatmeten Patienten erfolgt sehr häufig eine bakterielle Besiedelung des oberen Respirationstrakts, v. a. mit aerogenen, gramnegativen Erregern. Die Bakterien stammen in erster Linie aus dem Oropharynx und gelangen durch Mikroaspiration in den oberen Respirationstrakt, jedoch kann Pseudomonas aeruginosa, unter Umgehung des Oropharynx, die Trachea auch primär besiedeln.

Mit zunehmender Dauer der Intensivbehandlung nimmt auch die bakterielle Kolonisation des Oropharynx und des oberen Respirationstrakteszu.

Nach Überwindung der pulmonalen Abwehr bewirken die Erreger einen diffusen mikrobiellen Prozess, der inhomogen über die Lunge verteilt ist.

Kolonisation des Magens

Nach derzeitiger Auffassung ist die bakterielle Besiedelung des Magens eine wichtige Quelle für die Besiedelung des Oropharynx und des oberen Respirationstraktesmit gramnegativen Bakterien. Zwar ist der Magen aufgrund der Salzsäure steril, jedoch ist der pH-Wert des Magensafts oft weniger sauer, beispielsweise bedingt durch schlechte Durchblutung der Magenschleimhaut, Therapie mit H₂-Blockern und Antazida, sodass die Kolonisation mit Bakterien begünstigt wird.

Ein alkalischer pH-Wert des Magensafts begünstigt die bakterielle Kolonisation des Magens.

Diagnose

Die Diagnose einer Pneumonie ist beim beatmeten Intensivpatienten häufig schwer zu stellen, da die typischen Zeichen einer in der häuslichen Umgebung erworbenen Pneumonie häufig fehlen.

Kriterien der nosokomialen Pneumonie beim beatmeten Patienten

• Beatmungsdauer 48 h

• Auskultationsbefund

• Radiologisch pneumonische Infiltrate (neu oder zunehmend)

• Fieber >38°C

• Leukozytose >12.000/μl oder Leukopenie <4.000/µl

• Eitriges Trachealsekret

• Positiver mikrobiologischer Befund im Trachealsekret

Untersuchung des Trachealsekrets

Die regelmäßige mikrobiologische Untersuchung des „blind“ abgesaugten Trachealsekrets gehört zu den wichtigen diagnostischen und Überwachungsmaßnahmen beim beatmeten Intensivpatienten. Jedoch ist deren Spezifität bei mäßiger bis hoher Sensitivität eher gering im Vergleich zu invasiven Maßnahmen wie bronchoalveoläre Lavage oder geschützte Bürstentechnik, zumal – wie bereits dargelegt – der Oropharynx und der obere Respirationstrakt des beatmeten Patienten häufig von Bakterien besiedelt sind, auch ohne dass eine Pneumonie vorliegt.

Allerdings sind die bronchoskopischen Verfahren der Materialgewinnung besonderen Fällen vorbehalten.

Grundsätzlich dürfen die Transport- und Lagerungszeiten der mikrobiologischen Proben 4 h nicht überschreiten.

Behandlung

Ergeben sich aus dem klinischen Bild (Fieber und bronchopulmonale Infiltrate) und den bakteriologischen Untersuchungen des Trachealsekrets Hinweise auf eine Pneumonie, wird zumeist pragmatisch mit der Zufuhr von Antibiotika begonnen (kalkulierte Therapie). Bei der Antibiotikatherapie nosokomialer ventilatorassoziierter Pneumonien müssen die Erreger und die Resistenzlage im eigenen Krankenhaus berücksichtigt werden.

Prophylaxe der respiratorassoziierten Pneumonie

Die wichtigsten Maßnahmen zur Verhinderung der nosokomialen Pneumonie (Empfehlungen der Paul-Ehrlich-Gesellschaft)

• Oberkörperhochlagerung des Patienten um mehr als 30°(senkt das Aspirationsrisiko)

• Hygienische Händedesinfektion: vor und nach jedem Kontakt mit Tubus, Trachealkanüle oder Beatmungszubehör; nach jedem Kontakt mit Schleimhäuten oder mit Atemwegsekret kontaminierten Gegenständen

• Endotracheale Intubation nur, wenn unumgänglich

• Intubationsdauer so kurz wie möglich

• Reintubation nur, wenn unumgänglich

• Orale Intubation bevorzugen

• Intubation: Tubus aseptisch anreichen, vor und nach Intubation Hände desinfizieren, beim Intubieren erregerarme Handschuhe tragen

• Vor Extubation: Sekret im Oropharynx absaugen

• Tracheostoma unter aseptischen Bedingungen anlegen, sterile oder desinfizierte Trachealkanülen verwenden, Kanülenwechsel unter aseptischen Bedingungen

• Beatmungsschläuche: regelmäßig Kondenswasser entleeren, alle 7 Tage wechseln (auch ohne Filter), heizbare Schläuche nicht zwingend erforderlich

• Beatmungsfilter: keine Empfehlung möglich

• Absaugen:

  • Bei geschlossenen Systemen: wiederholter Absaugvorgang möglich, nur sterilisierte Spüllösung verwenden, um Sekret zu entfernen
  • Bei offenen Systemen: sterile Handschuhe und sterile Einmalkatheter verwenden, danach Absaugsystem mit Leitungswasser durchspülen, Ansatzstück des Katheters in senkrechter Position aufhängen, Absaugschlauch und Sekretauffangbehälter immer nur für einen Patienten

• Medikamentenvernebler (möglichst Einmalsysteme verwenden): Hygienische Händedesinfektion und Tragen von Einmalhandschuhen. Vor Befüllen des Verneblers Kondenswasser entleeren; nach Gebrauch Vernebler thermisch oder chemisch desinfizieren; nach chemischer Desinfektion Vernebler mit sterilem Wasser spülen, um Rückstände zu beseitigen; Vernebler trocken lagern

• Wiederaufbereitung von Beatmungszubehör: gründliche Reinigung; Gegenstände, die mit Schleimhäuten des Atemtraktesin Berührung kommen, desinfizieren; thermische Desinfektionsverfahren bevorzugen; nach chemischer Desinfektion Rückstände mit sterilem Wasser ausspülen; desinfizierte Gegenstände trocken lagern

• Möglichst keine Muskelrelaxanzien einsetzen

• Frühzeitig enteral ernähren, Ernährungssonden so früh wie möglich entfernen

• Wenn möglich: auf Stressulkusprophylaxe verzichten (keine H₂-Blocker)

• Selektive orale Darmkontamination: keine Empfehlung möglich; bei Polytraumatisierten und ausgewählten chirurgischen Patienten Verbesserung der Überlebensrate möglich

• Täglich mehrmals Mundpflege einschließlich Zähneputzen (elektrische Zahnbürste) mit antiseptischen Substanzen

Entwöhnung von der Beatmung (“Weaning“)

Der Begriff „Weaning“ bezeichnet die schrittweise Entwöhnung vom Beatmungsgerät, also den Übergang von der Beatmung zur Spontanatmung und Extubation bzw. Dekanülierung.

Für die Entwöhnung vom Respirator müssen bestimmte Voraussetzungen erfüllt sein.

Voraussetzungen für die Entwöhnung

Damit der Patient erfolgreich von der Beatmung entwöhnt werden kann, müssen folgende Bedingungen erfüllt sein:

• Ausreichende Oxygenierung bzw. ungestörte O₂-Aufnahme in der Lunge: p_aO₂ >60 mmHg bzw. s_aO₂ >90% bei niedrigem PEEP von 5–8 mbar, Atemzeitverhältnis von <1 : 1 und einer F_IO₂ von ≤0,4 oder Oxygenierungsindex >150 mmHg

• Ausreichende Ventilation bzw. Spontanatmung ohne muskuläre Erschöpfung: p_aCO₂ <55 mmHg und pH >7,3, Atemfrequenz <35/min, Atemzugvolumen >5 ml/kgKG. Bei COPD werden höhere p_aCO₂-Werte toleriert.

Die Extubation des Patienten darf nur bei ausreichenden Husten- und Schluckreflexen sowie bei freien oberen Atemwegen erfolgen.

Entwöhnungsmethoden

Grundsätzlich werden zwei Verfahren der Entwöhnung vom Respirator angewandt:

• diskontinuierliche Entwöhnung,

• kontinuierliche Entwöhnung.

Diskontinuierliche Entwöhnung

Die diskontinuierliche Entwöhnung besteht aus Phasen der vollständigen maschinellen Beatmung und Phasen der Spontanatmung ohne jede maschinelle Unterstützung.

Sind die Voraussetzungen für einen erfolgreichen Entwöhnungsversuch erfüllt, wird die Beatmung (CMV oder A/C) intermittierend unterbrochen und der Patient atmet für einige Minuten bis mehrere Stunden über eine feuchte Nase oder ein T-Stück.

Eine Variante dieses Vorgehens ist die diskontinuierliche Entwöhnung mit einem Continous-flow-CPAP-System. Das System bietet zwar keine ventilatorische Unterstützung während der Spontanatmungsphasen, fördert aber die Oxygenierung und kann bei obstruktiven Lungenerkrankungen die Atemarbeit vermindern.

Die Dauer der Spontanatmungsphasen richtet sich nach der Leistungsfähigkeit des Patienten.

Sobald Erschöpfung droht, wird der Patient wieder maschinell beatmet.

Kann der Patient hingegen über einen längeren Zeitraum am T-Stück oder über CPAP ausreichend spontan atmen, sollte die Extubation erwogen werden.

Allgemein akzeptierte Richtlinien für das praktische Vorgehen bei der intermittierenden Entwöhnung, wie z. B. Dauer der Spontanatmungsphasen, bestehen nicht. Meist wird nach klinischen Kriterien, Blutgaswerten und stationsinternen Vorgehensweisen entschieden.

Kontinuierliche Entwöhnung

Mit den partiellen Beatmungsverfahren SIMV, MMV und PSV kann der maschinelle Atemanteil schrittweise vermindert und der Anteil der Spontanatmung entsprechend erhöht werden. Eine vollständige Reduktion der maschinellen Ventilation oder des PEEP vor der Extubation ist nicht erforderlich. Im Gegenteil: Bei PSV sollten ein PEEP von 5 mbar und eine IPS von 5 mbar als untere Grenzwerte bis zur Extubation aufrechterhalten werden. Bei Patienten mit obstruktiven Lungenerkrankungen kann durch einen niedrigen PEEP die Atemarbeit möglicherweise vermindert werden.

Automatische Tubuskompensation (ATC)

Jeder Endotrachealtubus engt die oberen Luftwege ein und erhöht hierdurch den Atemwiderstand. Unter kontrollierter Beatmung ist dieser Effekt ohne wesentliche Bedeutung, da das Beatmungsgerät den tubusbedingten Atemwegwiderstand überwindet. Atmet dagegen der Patient über den Tubus spontan, so muss er selbst die erforderliche Atemarbeit aufbringen, um den Widerstand zu überwinden. Diese zusätzliche Atemarbeit ist variabel und hängt vom jeweiligen Tubuswiderstand ab. Neben der Tubusgröße (v. a. dem Innendurchmesser) wird der Tubuswiderstand vom Gasfluss während der Inspirationsbewegungen des Patienten bestimmt: Mit zunehmendem Gasfluss nimmt der Tubuswiderstand exponentiell (d. h. nichtlinear) zu und umgekehrt. Wenn also der Patient durch seine Inspirationsanstrengungen hohe Gasflüsse erzeugt, nimmt seine Atemarbeit exponentiell zu.

Um die tubusbedingte Steigerung der Atemarbeit unter Spontanatmung zu vermindern, wird eine inspiratorische Druckunterstützung (IPS) angewandt. Allerdings darf keine fixe oder konstante Druckunterstützung (z. B. von 5 mbar) eingestellt werden, da die vom Patienten während der Inspiration erzeugte Flussgeschwindigkeit variabel ist und bei konstanter Druckunterstützung der Tubuswiderstand nicht nur kompensiert, sondern auch über- oder unterkompensiert werden kann. Um diesen Effekt zu verhindern, wird eine sog. automatische Tubuskompensation (ATC) angewandt.

ATC oder elektronische Extubation

Durch die am Respirator einstellbare Zusatzfunktion ATC wird die inspiratorische Druckunterstützung an den jeweils vom Patienten erzeugten Gasfluss angepasst: Atmet der Patient mit hohem Gasfluss, nimmt auch die Druckunterstützung zu, werden die Inspirationsbemühungen des Patienten geringer, wird automatisch die Druckunterstützung reduziert. Vereinfacht ausgedrückt gilt somit Folgendes:

Mit der variablen Druckunterstützung ATC kann der noch intubierte Patient so spontan atmen als sei er bereits extubiert.

Einstellung der ATC am Respirator:

• Endotrachealtubus oder Trachealkanüle,

• Innendurchmesser des Tubus,

• Grad der Tubuskompensation (0–100%),

• obere Beatmungsdruckgrenze,

• Einstellung des Inspirationsdrucks bis max. 5 mbar unter der oberen Beatmungsdruckgrenze.

ATC kann separat für die In- und Exspiration eingestellt werden. Bei der EVITA 4 kann ATC in jedem Atemmodus angewandt werden.

Beginn der Entwöhnung

Bei der kontrollierten Beatmung (CMV) kann der Beginn der Entwöhnung von der Langzeitbeatmung eindeutig festgelegt werden:

Die Entwöhnung beginnt, wenn die kontrollierte Beatmung durch eine partielle Beatmung ersetzt oder der Patient versuchsweise vom Respirator abgehängt wird, damit möglichst bald die Extubation oder die Dekanülierung erfolgen kann.

Allerdings wird heutzutage auch bei der Langzeitbeatmung häufig nicht mehr kontrolliert beatmet, sondern von Anfang an ein partieller Beatmungsmodus angewandt, bei dem die Spontanatmung lediglich unterstützt wird. Die Entwöhnung beginnt somit gewissermaßen bereits mit Beginn der Beatmungstherapie, ohne dass jedoch bereits der Zeitpunkt für die Extubation festgelegt werden könnte.

Entwöhnung nach Kurzzeit- und Langzeitbeatmung

Eine spezielle Entwöhnung ist zumeist nur nach einer Langzeitbeatmung (>48 h Dauer) erforderlich. Hingegen kann nach Kurzzeitbeatmung die maschinelle Beatmung zumeist mit Wiedereinsetzen einer ausreichenden Spontanatmung beendet und der Patient extubiert werden.

Kriterien für eine Extubation

• p_aO₂/F_iO₂ >200 mmHg

• PEEP <5 mbar

• Glasgow-Koma-Skala >9

• Stabile Hämodynamik

• Atemfrequenz/Atemzugvolumen <105

Für die Entwöhnung sollte ein Weaningprotokoll verwendet werden.

Folgende Faktoren erhöhen das Risiko eines sekundären Extubationsversagens:

• Beatmungsdauer >48 h und eines der folgenden Kriterien:

  • Alter >65 Jahre,
  • kardialer Grund für die Beatmung,
  • APACHE >12 bei der Extubation,
  • mehr als 1 vergeblicher Extubationsversuch,
  • Anstieg des p_aCO₂ auf >45 mmHg nach Extubation,
  • schwacher Hustenstoß,
  • Stridor.

Maßnahmen nach der Extubation

Insbesondere nach Langzeitbeatmung ist auch nach der Extubation noch eine intensive krankengymnastische und atemtherapeutische Betreuung erforderlich, um den Erfolg der Entwöhnung zu sichern. Hierzu gehören:

• Sekretentfernung durch nasotracheales oder bronchoskopisches Absaugen,

• Zufuhr von Sauerstoff über Nasensonde oder Gesichtsmaske,

• intermittierender Masken-CPAP,

• inzentive Spirometrie,

• Mobilisation.

Eine Sekretretention ist v. a. in den ersten Stunden und Tagen nach der Entwöhnung zu erwarten, bis schließlich die Sekretproduktion wieder abnimmt und außerdem der Patient wieder ausreichend husten kann. Reichen die oben angeführten Maßnahmen nicht aus, um die Sekrete aus dem Respirationstrakt zu entfernen, so kann eine Minitracheotomie erwogen werden.

Schwierigkeiten bei der Entwöhnung

Die meisten Patienten können ohne wesentliche Komplikationen von der Beatmung entwöhnt werden. Bei einem kleinen Prozentsatz (<5%) ist die Entwöhnung jedoch außerordentlich schwierig und langwierig. Dies gilt besonders für Patienten mit chronischen Lungenerkrankungen, die akut dekompensiert sind. Bei einigen wenigen Patienten, v. a. im Endstadium irreversibler Lungenerkrankungen ist keine Entwöhnung vom Respirator mehr möglich, sodass eine Heimbeatmung erwogen werden sollte.

Zu den wichtigsten Ursachen der schwierigen Entwöhnung gehören:

• anhaltendes ventilatorisches Versagen der Atempumpe,

• persistierende schwere Oxygenierungsstörungen,

• anhaltende schwere Herzinsuffizienz,

• psychische Abhängigkeit vom Beatmungsgerät.

Die anhaltende ventilatorische Insuffizienz, d. h. das Unvermögen der Atempumpe, die Atemarbeit allein zu erbringen, ist die häufigste Ursache für die schwierige Entwöhnung.

Weiterhin muss bei folgenden Erkrankungen mit erschwerter Entwöhnung gerechnet werden:

• COPD,

• Lungenfibrose,

• Querschnittlähmung,

• andere irreversible neurologische Erkrankungen des thorakalen/zervikalen Rückenmarks, des Hirnstamms und/oder der Atemmuskulatur.

Ergeben sich Schwierigkeiten bei der Entwöhnung, sollten folgende Faktoren beachtet werden:

• Vermehrte Atemarbeit und eine Beeinträchtigung des Atemantriebs müssen vermieden werden.

• Nachts sollte die ventilatorische Unterstützung erhöht werden, damit die Atemmuskulatur sich wieder erholen kann.

• Ein kooperativer Patient ist leichter zu entwöhnen; daher sollte der Patient über alle geplanten Schritte des Entwöhnungsvorgangs ausreichend und in verständlichen Worten informiert werden.

• Angst (zu ersticken), Schmerzen und delirante Zustände erschweren die Entwöhnung erheblich. Darum ausreichende Anxiolyse, Analgesie und antidelirante Therapie, allerdings unter Beachtung der atemdepressorischen Wirkungen! Geeignet sind z. B. Neuroleptika und Clonidin. Angepasste Ernährung mit einem ausreichenden Kalorienangebot und Phosphatsubstitution ist zur Regeneration oder Aufrechterhaltung der Atemmuskulatur v. a. nach Langzeitbeatmung wichtig.

• Der Nutzen einer medikamentösen Unterstützung der Atmung ist nicht gesichert.

Scheitern der Entwöhnung

Ein Scheitern der Entwöhnung manifestiert sich als zunehmende Ateminsuffizienz.

Klinische Zeichen des Scheiterns der Entwöhnung

• Kaltschweißigkeit

• Angst, zunehmende Agitiertheit oder Panik des Patienten

• Nasenflügeln

• Erhöhte Aktivität der Atemhilfsmuskulatur (v. a. des M. sternocleidomastoideus)

• Interkostale Einziehungen

• Tachypnoe

• Dyspnoe

• Paradoxe thorakoabdominale Atmung

• Zyanose

• Tachykardie

Blutgasanalyse

Durch frühzeitige Kontrolle der Blutgaswerte kann die zunehmende respiratorische Insuffizienz oft bereits zu Beginn erkannt werden:

• zunehmender Abfall des p_aO₂,

• zunehmende Azidose,

• deutlicher Anstieg des p_aCO₂.

Bei zunehmender respiratorischer Insuffizienz sollte der Entwöhnungsversuch rechtzeitig abgebrochen werden, bevor eine Dekompensation eintritt.

Die Atmung muss wieder stärker unterstützt werden, z. B. durch Erhöhung des IPS, der SIMV-Frequenz, A/C und/oder des PEEP. Ist bereits eine Extubation erfolgt, muss reintubiert werden, wenn nichtinvasive Maßnahmen der respiratorischen Unterstützung nicht ausreichen. Die Reintubationsrate bei Entwöhnungsversuchen nach Langzeitbeatmung beträgt etwa 5%.

Pflege des beatmeten Patienten2

Vorbereitung des Beatmungsbettplatzes

In der Regel erfolgt die Aufnahme eines Beatmungspatienten geplant, sodass entsprechende Vorbereitungen getroffen werden können.

Praktisches Vorgehen

• Betriebsbereitschaft eines geeigneten Respirators mit vorangehender Funktionsprüfung,

• Beatmungsbeutel, Atemmasken verschiedener Größen, O₂-Quelle richten,

• Ersatztuben oder Ersatztrachealkanülen richten,

• Absauggerät mit entsprechenden Absaugkathetern überprüfen und funktionsfähig bereitstellen,

• bei Tracheotomierten: Trachealspreizer und Trachealkanülen (2 Größen) bereithalten,

• kurz vor Eintreffen des Patienten: Einschalten der Überwachungsgeräte und des Respirators,

• Bereitlegen von Patientenkurve, Beatmungsprotokoll und anderer Dokumentationsunterlagen.

Ist der Patient noch nicht intubiert, die Beatmung jedoch geplant, muss zusätzlich das Intubations- bzw. Tracheotomiezubehör bereitgestellt werden (10.1007/978-3-662-50444-4_55).

Aufnahme des Patienten

Bei geplanter Aufnahme von Beatmungspatienten sollten vorab die wichtigsten Informationen über den Patienten eingeholt werden:

• Grund der Aufnahme und der Beatmung,

• Beatmungsprobleme,

• wesentliche Begleiterkrankungen,

• geplante intensivmedizinische Maßnahmen,

• wenn möglich: mutmaßliche Dauer der Beatmungstherapie.

Die Aufnahme eines Beatmungspatienten ist in der Regel eine arbeitsintensive Tätigkeit, die Umsicht und Besonnenheit erfordert. Hektik und Druck können zu schwerwiegenden Fehlern führen und müssen daher vermieden werden. Idealerweise sollten daher bei der Aufnahme des Beatmungspatienten mindestens 2 Pflegekräfte und 1 Arzt der Intensivstation beteiligt sein. Insbesondere bei unbekannten Notfallpatienten und Unfallopfern sollten bei der Aufnahme Einmalhandschuhe und Schutzkleidung getragen werden.

Praktisches Vorgehen

• Übergabe vom Transportpersonal abwarten und notwendige Maßnahmen daraus ableiten.

• Wenn auf Trage transportiert: den Patienten in das Intensivpflegebett – unter Beachtung der Begleiterkrankungen/Begleitverletzungen – umlagern.

• Beatmungsgerät einstellen, zunächst 100% Sauerstoff; Einstellung des Geräts meist durch den Arzt oder aber nach Rücksprache mit dem Arzt.

• Den Patienten an den Respirator anschließen, sofort die Beatmung klinisch überprüfen:

  • Inspektion der Thoraxbewegungen,
  • Auskultation des Thorax,
  • Tubuscuff dicht?

• Den Patienten an den Multifunktionsmonitor anschließen und die Messparameter kontrollieren.

• Spritzenpumpen und Infusionspumpen anschließen.

• Sonden und Drainagen überprüfen.

• Anschließend die erhobenen Messwerte und Geräteeinstellungen in den Protokollen dokumentieren. Dienstübergabe bei Beatmungspatienten: 10.1007/978-3-662-50444-4_39.

Dokumentation der Beatmung

Die spezielle Dokumentation der Beatmungstherapie ist aus medizinischen und juristischen Gründen zwingend erforderlich. Sie kann handschriftlich in der Patientenkurve oder einem separaten Beatmungsprotokoll erfolgen oder aber elektronisch über ein Datenerfassungssystem.

Dokumentation der Beatmung

• Beatmungsform bzw. maschinell unterstützte Spontanatmung

• Beatmungsparameter und Alarmgrenzen

• Art der Atemgasklimatisierung, Temperatur des Atemgases (wenn möglich)

• Wechsel des Beatmungsschlauchsystems

• Maßnahmen im Zusammenhang mit der Intubation oder Tracheotomie, wie Größe und Lage des Tubus oder der Trachealkanüle, Tubus- oder Kanülenwechsel, Manschettendruck.

Zu Intubation, Tracheotomie und Lungenpflege: 10.1007/978-3-662-50444-4_55.

Lagerung und Positionierung des beatmeten Patienten

Jede starr über viele Stunden beibehaltene Lagerung des Beatmungspatienten wirkt sich ungünstig auf den pulmonalen Gasaustausch aus. Um diese Auswirkungen zu verhindern oder zu minimieren, ist ein regelmäßiger, d. h. 2- bis 3-stündlicher Positionswechsel erforderlich. Er wird in der Regel vom Pflegepersonal durchgeführt, da die meisten Beatmungspatienten sich nicht selbst umlagern können. Hierbei sollten folgende Grundsätze beachtet werden:

• Kaum ein Beatmungspatient ist so schwer krank, dass auf eine Positionsänderung verzichtet werden muss (Ausnahmen ► unten)!

• Einfache Positionswechsel (abwechselnde Rücken- und Seitenlagerung) sollten möglichst von 2 Pflegepersonen durchgeführt werden. Sitzende Position in Rückenlage ist ebenfalls möglich.

• Spezielle Lagerungen, wie Bauchlage und 135°-Lagerung, erfolgen auf Anweisung des Arztes. Aus Sicherheitsgründen sollten diese Lagerungen von 3 Personen durchgeführt werden.

• Der Einsatz von Lagerungshilfsmitteln sollte sich auf ein Minimum beschränken.

Einzelheiten zur Umlagerung sind in 10.1007/978-3-662-50444-4_39 beschrieben, sodass hier nur auf spezielle Probleme des Beatmungspatienten eingegangen wird.

Praktisches Vorgehen

• Jeder Positionswechsel kann aufgrund von Verschiebungen des Blutvolumens und gestörter kardiovaskulärer Gegenregulationen zu erheblichen Störungen der Herz-Kreislauf-Funktion mit Abfall des Herzzeitvolumens und des Blutdrucks führen. Darum müssen abrupte Lageänderungen vermieden werden. Während und nach der Lagerung ist eine sorgfältige Beobachtung des Patienten und Überwachung seiner Herz-Kreislauf-Funktion erforderlich.

• Der Zeitpunkt des Positionswechsels sollte auf andere erforderliche Maßnahmen, wie Sondenernährung, Krankengymnastik, Untersuchungen usw., abgestimmt werden.

• Vor der Positionsveränderung das Lagerungsmaterial bereitlegen und den Patienten über die geplante Maßnahme informieren.

• Wenn erforderlich: den Patienten oral und/oder endotracheal absaugen.

• Einmalschürze anziehen, Hände desinfizieren; bei Bedarf Einmalhandschuhe überstreifen.

• Tubus oder Trachealkanüle sowie alle Zu- und Ableitungen sichern. Keinen Zug auf die Leitungen ausüben!

• Vor der Umpositionierung des Körpers zunächst den Kopf in die Neutralposition der angestrebten Lage bringen, erst anschließend Rumpf und Extremitäten umlagern.

• Bei sedierten oder bewusstlosen Patienten beim Positionswechsel keinen Zug auf die Gelenke ausüben: Luxationsgefahr.

• Sofort nach der Umpositionierung: Kontrolle der Tubuslage und Auskultation der Lungen auf korrekte Belüftung.

• Keine Beatmungsschläuche auf dem Patienten ablegen!

• Liegt das Gesicht des Patienten vom Respirator abgewandt, können die Beatmungsschläuche auch oberhalb seines Kopfes vorbeigeführt werden.

• Kontrolle der Zu- und Ableitungen auf Funktionsfähigkeit und Zugfreiheit.

Lagerungsbehandlung (kinetische Therapie): Bauchlagerung und 135°-Seitenlagerung

Die Rückenlage führt bei akutem Lungenversagen zu Dystelektasen und Atelektasen in den abhängigen, d. h. unten (dorsal) liegenden Lungenpartien. In den atelektatischen Bezirken findet kein pulmonaler Gasaustausch mehr statt und die Oxygenierung des arteriellen Blutes verschlechtert sich. Durch spezielle Lagerungsmaßnahmen – Bauchlagerung und 135°-Seitenlagerung – werden die komprimierten Alveolen des dorsalen Bereichs wieder eröffnet und dadurch der pulmonale Gasaustausch verbessert. Auch bei einseitig betonter Ausbildung der Atelektasen lässt sich ein günstiger Effekt erzielen, wenn die gesunde Lunge nach unten gelagert wird. Allerdings sprechen nur bestimmte Patienten, die sog. Responder, auf die Lagerungsbehandlung an; bei einem Teil der Patienten ist dagegen kein günstiger Effekt nachweisbar. Zudem muss, nach anfänglicher Verbesserung der Oxygenierung, nach mehreren Stunden mit einer erneuten Verschlechterung des Gasaustausches gerechnet werden, da nun Atelektasen in den jetzt untenliegenden Lungenpartien auftreten. Daher muss der Patient nach max. 10–12 h erneut in die Ausgangslage gebracht werden.

Nach derzeitiger Auffassung ist ein regelmäßiger Wechsel zwischen Rücken- und Bauchlagerung wirksamer als die Seitenlagerung.

Grundsätzlich sollte die Lagerungsbehandlung beim akuten Lungenversagen so früh wie möglich begonnen werden, um die Ausbildung von atelektatischen Lungenbezirken zu verhindern. Die Indikation für den Einsatz dieser Maßnahme stellt der Arzt!

In der Regel muss der Patient für die Lagerungsbehandlung ausreichend analgosediert werden.

Kontraindikationen

Bei folgenden Erkrankungen sind die Bauch- und die 135°-Seitenlagerung kontraindiziert:

• erhöhter Hirndruck,

• schwere Kreislaufinsuffizienz,

• instabile Wirbelsäule,

• Thoraxwandinstabilität (relative Kontraindikation),

• Beckeninstabilität (relative Kontraindikation),

• Peritonitis mit offener Bauchbehandlung.

Nachteile und Komplikationen

Die Bauchlagerung und die 135°-Seitenlagerung erfordern einen erheblichen pflegerischen Aufwand und sind zudem nicht ungefährlich. Zu den wichtigsten Nachteilen und Komplikationen gehören:

• erhöhter Personalbedarf,

• erschwerte Augen- und Mundpflege,

• erschwertes bronchiales Absaugen, wenn kein geschlossenes Absaugsystem verwendet wird,

• Pupillenkontrolle nicht oder nur bedingt möglich,

• Zeitverlust durch Umlagern bei kardiopulmonaler Reanimation,

• schwere Herz-Kreislauf-Störungen mit Blutdruckabfall und Abfall des HZV während des Umlagerns und kurz danach,

• versehentliche Extubation während des Umlagerns,

• Diskonnektion lebenswichtiger Zu- und Ableitungen während des Umlagerns,

• Lagerungsschäden an Kopf, Knien und Füßen,

• Verlegung der Atemwege durch Sekretmobilisierung in den Bronchien,

• Regurgitation von Mageninhalt,

• Ödembildung im Gesicht, v. a. periorbital.

Bauchlagerung

Praktisches Vorgehen

• Für die Durchführung der Bauchlagerung sollten möglichst 3–4 Intensivpflegekräfte eingesetzt werden.

• Für die Umlagerung inspiratorische O₂-Konzentration am Respirator auf 100% einstellen, da sich hierbei der pulmonale Gasaustausch vorübergehend verschlechtern kann.

• Den auf dem Rücken liegenden Patienten zu einer Seite des Bettes ziehen, dann die der Drehrichtung abgewandte Seite leicht anheben, untenliegenden Arm unter den Stamm schieben. Hierbei keinen Zug auf Venenkanülen, Arterienkatheter usw. ausüben.

• Lagerungskissen für Brustkorb und Becken quer vor Thorax und Becken platzieren.

• Nun den Patienten zunächst in die 90°-Seitenlage drehen; EKG-Elektroden vom Brustkorb entfernen und neue Elektroden auf dem Rücken befestigen.

• Jetzt den Patienten auf den Bauch und auf die bereits platzierten Lagerungskissen für Brustkorb und Becken drehen. Die Kissen müssen so gelegt werden, dass die Ausdehnung des Abdomens während der Inspiration gewährleistet ist. Druck auf das Abdomen verschiebt das Zwerchfell nach oben und muss daher vermieden werden.

• Positionierung des Kopfes: entweder zur Seite, ohne Druck auf Auge und Ohr auszuüben oder mit dem Gesicht nach unten; dabei spezielle Kissen mit Aussparungen für das Gesicht verwenden oder das Gesicht mit Polstermaterial frei lagern.

• Arme entweder an den Körperstamm anlegen oder angewinkelt lagern: Schultergelenk in Mittelstellung, Ellenbogen angewinkelt.

• Für die Beine Lagerungskissen zu einem Keil formen und darauf die Unterschenkel lagern: Die Knie auf die dünne Seite, die Unterschenkel auf die dickere Kissenpartie. Kniescheiben und Zehen liegen frei!

• Sorgfältiges endobronchiales Absaugen von mobilisiertem Sekret nach jedem Lagewechsel.

Alternatives praktisches Vorgehen: 2-Leinentuchmethode (nach Dubb u. Kaltwasser)

• Benötigte Personenzahl: 3.

• Der Patient befindet sich in Rückenlage auf dem 1. Leinentuch (alt). Alle Zu- und Ableitungen werden parallel am Stamm des Patienten platziert. Ein 2. Leinentuch (neu) wird von vorn auf den Patienten gelegt und am Kopfende etwas eingerollt, so dass die Beatmungszugänge gut sichtbar sind.

• Der für die Beatmungszugänge Verantwortliche geht an das Kopfende und sicher ZVK, Beatmungszugänge und Drainagen in diesem Bereich.

• Wird der Patient von der Rückenlage über die rechte Seite gedreht, stehen 2 Mitarbeiter auf der linken Seite des Patienten, gehen mit ihrem rechten Arm unter dem 1. Leinentuch (alt) hindurch und fassen auf der gegenüber liegenden Seite (in diesem Fall rechts) das 2. Leinentuch (neu). Mit dem linken Arm erfassen die Helfer das 2. Leinentuch (neu) der ihnen zugewandten Seite (in diesem Fall der linken). Alle Zugänge sich damit sicher im Leinentuch fixiert und können nicht dislozieren.

• Nun wird der Patient auf die linke Bettseite gezogen und durch Zug des rechten Armes in eine Drehbewegung gebracht. Der linke Arm kontrolliert die Drehgeschwindigkeit, die in jeder Position unterbrochen werden kann.

• Nach Abschluss des Drehvorganges liegt der Patient bereits auf dem 2. Leinentuch (neu); das 1. Tuch (alt) wird entfernt, dann die Lagerung optimiert.

• Eine Diskonnektion von Zu- und Ableitungen ist bei der 2-Leinentuchmethode nicht erforderlich.

135°-Seitenlage

Praktisches Vorgehen

• Den auf dem Rücken liegenden Patienten an den Bettrand ziehen: bei geplanter Linkseitenlage an den rechten Rand, bei Rechtsseitenlage an den linken.

• Aufgerollte Decke oder Lagerungskissen auf die freie Bettseite legen.

• Den Patienten leicht auf die Gegenseite drehen und den untenliegenden Arm unter den Körperstamm schieben, dabei Sicherung der am Arm befindlichen Zuleitungen.

• Dann den Patienten zunächst in die 90°-Position drehen, EKG-Kabel vom Brustkorb entfernen und auf dem Rücken anbringen.

• Jetzt den Patienten auf die bereits platzierte Rolle drehen, Schulter etwas nach hinten drehen, damit der Patient mit dem Brustkorb aufliegt; den freigewordenen unteren Arm neben dem Körperstamm lagern, den obenliegenden Arm in Mittelstellung bringen; die Hand liegt neben dem Kopf.

• Obenliegendes Bein auf einem Kissen lagern, das untere Bein strecken oder leicht angewinkelt lagern.

Kinetische Therapie (axiale Rotationsbehandlung)

Hierbei handelt es sich um eine spezielle Lagerungstherapie bei Patienten mit schwerstem akutem Lungenversagen. Sie erfolgt mit Spezialbetten (Rotationsbett, Drehbett), in denen der Patient automatisch um seine Längsachse bewegt wird. Die maximal mögliche Seitwärtsneigung beträgt, je nach Bettentyp 62°. Der Neigungswinkel und die Dauer der Lagerung können am Bett eingestellt werden. Insgesamt ist die axiale Rotationsbehandlung der Bauchlagerung und der 135°-Seitenlagerung in ihrer Wirksamkeit bei der Beseitigung von frontobasalen Atelektasen unterlegen. Sie wird daher v. a. dann eingesetzt, wenn diese beiden Verfahren nicht möglich bzw. kontraindiziert sind, z. B. bei Extensionen oder offener Bauchbehandlung.

Mobilisierung des beatmeten Patienten

Durch frühzeitige körperliche Aktivierung und Förderung von Bewegungen kann bei beatmeten Patienten häufig das Ventilations-Perfusions-Verhältnis und damit der pulmonale Gasaustausch verbessert werden. Am effektivsten ist hierbei die sitzende oder stehende Position. Da die Mobilisierung häufig sehr anstrengend und mitunter auch schmerzhaft ist, müssen viele Patienten für diese Maßnahmen erst motiviert werden. Ein erster Schritt, um etwaige Barrieren der Mobilisierung zu überwinden, ist die Aufklärung des Patienten über Zweck und Ziele. Die frühe Mobilisation kann helfen, die Entwicklung eines Delirs zu verhindern.

Die eigentliche Mobilisierung erfolgt schrittweise und strukturiert. Sie wird je nach Erfolg langsam gesteigert. Lob, Bestätigung und Ermutigung des Patienten sind notwendig, um Enttäuschungen bei Misslingen der Maßnahmen aufzufangen und einen Motivationsverlust zu verhindern.

Praktisches Vorgehen

• Beginn von Mobilisierungsmaßnahmen erst nach Rücksprache mit dem Arzt; bei erfolgreichem Verlauf Mobilisierung möglichst in den pflegerischen Ablauf integrieren.

• Mobilisiert wird nur bei stabiler Herz-Kreislauf-Funktion.

• Vor Beginn Hilfsmittel bereitstellen und den Patienten über das geplante Vorgehen unterrichten.

• Mobilisierung von beatmeten Patienten durch mindestens 2 Personen.

• Händedesinfektion, Einmalschürze, evtl. auch Einmalhandschuhe anziehen.

• Alle Zu- und Ableitungen des Patienten sichern: kein Zug an den Leitungen während der Mobilisation.

• Den Patienten auf die Bettkante setzen, dabei ständig beobachten, Puls fühlen, evtl. Blutdruck messen. Bleibt die Herz-Kreislauf-Funktion stabil: Mobilisierung fortsetzen.

• Jetzt den Patienten kurz vor das Bett stellen; dabei gut festhalten, danach in den bereitgestellten Mobilisierungsstuhl setzen.

• Bequeme Position im Stuhl einnehmen lassen und sicherstellen, dass der Patient nicht zur Seite oder nach vorn kippen kann. Weiterhin sorgfältige Beobachtung des Patienten und Erfragen des Befindens.

• Anfangs nur wenige Minuten mobilisieren. Bei Zeichen der Kreislaufinsuffizienz: Patienten umgehend zurück ins Bett legen.

• Bei erfolgreichen Mobilisierungen die Phasen mehr und mehr (bis auf ca. 1–2 h) ausdehnen.

Siehe auch 10.1007/978-3-662-50444-4_40 und 10.1007/978-3-662-50444-4_54.

Psychische Situation des beatmeten Patienten

Kaum ein Behandlungsverfahren beim Intensivpatienten stellt eine größere Belastung des seelischen Gleichgewichts dar als die maschinelle Beatmung. Die Behandlungssituation bei der kontrollierten Beatmung ist objektiv gekennzeichnet durch:

• vollständige Abhängigkeit und Hilflosigkeit,

• Behinderung der Kommunikation bzw. des Sich-mitteilen-Könnens,

• Gefährdung durch Funktionsstörungen.

• Insbesondere aufgrund dieser vorgegebenen, vom Patienten kaum beeinflussbaren Struktur der Behandlungssituation treten gehäuft seelische Beeinträchtigungen und reaktive Störungen auf, die sich v. a. in folgender Weise manifestieren:

  • Gefühle der Hilflosigkeit und totalen Abhängigkeit vom Behandlungsteam mit dem starken Wunsch nach ständiger Präsenz der Pflegepersonen in unmittelbarer Nähe des Bettes und Auftreten von Angst beim allein gelassen werden,
  • teilweise massiver Rückzug auf unreife (infantile) Verhaltensweisen aus dem Gefühl der völligen Abhängigkeit und Ohnmacht heraus,
  • Verstärkung des Gefühls der Hilflosigkeit und Ohnmacht durch die eingeschränkte Fähigkeit, seine Wünsche und Beschwerden mitzuteilen und seine Gefühle durch Worte abzureagieren,
  • Angst, die Sprache verloren zu haben, weil der Zusammenhang zwischen Intubation bzw. Tracheotomie und vorübergehendem Unvermögen zu sprechen nicht ausreichend erklärt worden ist oder nicht verstanden wird,

• Störungen des Schlaf-Wach-Rhythmus durch die beim Beatmungspatienten häufiger erforderlichen pflegerischen Maßnahmen mit nachfolgenden Verstimmungszuständen oder Depressionen.

Umgang mit dem beatmeten Patienten

Wegen der totalen Abhängigkeit und Hilflosigkeit des kontrolliert beatmeten Patienten muss das Behandlungsteam ein besonders angenehmes affektives Klima für den Patienten schaffen, und zwar durch Stützung, Ermunterung, Ermutigung, Hilfsbereitschaft, Verständnis und Geduld:

• Häufiges Ansprechen auch des sedierten Patienten, Erklären der Maßnahmen mit einfachen Worten und Ermunterung, die noch vorhandenen Möglichkeiten des Sich-Mitteilens anzuwenden; hierzu auch Hilfsmittel einsetzen (z. B. Buchstabiertafel),

• berücksichtigen, dass auch geringe technische Pannen (insbesondere, wenn sie mit lautstarkem Alarm verbunden sind) beim Patienten Todesängste auslösen können,

• dem Patienten ermöglichen, jederzeit auf sich aufmerksam machen zu können,

• den Patienten zu Handlungen und Verrichtungen ermuntern, die seine Selbstständigkeit wiederherstellen und das Gefühl der Abhängigkeit mindern,

• die Trennung vom Beatmungsgerät nach Langzeitbeatmung mit Geschick und Einfühlungsvermögen vorbereiten.

Wenn immer möglich, sollten Patienten, die intubiert werden müssen, vorher darauf hingewiesen werden, dass sie nach dem Erwachen aus der Narkose zunächst nicht sprechen können. Hierdurch lässt sich im günstigen Fall die Angst des Patienten vor dem „Sprachverlust“ mindern; Voraussetzung ist aber, dass der Patient sich an das aufklärende Gespräch erinnert. Eine präoperative pflegerische Visite kann sich hierbei günstig auswirken.

Erwacht ein intubierter Patient aus der Bewusstlosigkeit, muss er umgehend – und wenn nötig immer wieder – auf den Grund für sein Nicht-sprechen-Können und die vorübergehende Natur des Sprechverlustes hingewiesen werden. In der Anfangsphase ist oft nur eine Verständigung durch Nicken, Kopfschütteln und Handzeichen möglich. Verbessert sich der Zustand des Patienten, können Hilfsmittel eingesetzt werden:

• Klemmbrett mit Filzstiften,

• Buchstabentafeln,

• Blätter mit vorformulierten Fragen bzw. Kommunikationstafeln,

• elektronische Kommunikationsmittel.

Vor dem Einsatz der Hilfsmittel muss geklärt werden, ob der Patient Brillenträger oder Träger eines Hörgerätes ist, bei Ausländern oder Migranten weiterhin, ob sie der deutschen Sprache kundig sind. Weiterhin ist zu beachten, dass einige Patienten primär oder aufgrund bestimmter Erkrankungen nicht lesen und schreiben können.

Gerät ein Patient aufgrund erheblicher Kommunikationsschwierigkeiten in einen Erregungszustand, kann es sinnvoll sein, den Versuch abzubrechen, um eine weitere Eskalation zu vermeiden. Hilfreich ist dann der Hinweis an den Patienten, dass der Versuch zu einem späteren Zeitpunkt wiederholt wird.

Transport des beatmeten Patienten

Zu unterscheiden ist zwischen innerklinischen und außerklinischen Transporten; sie können jeweils geplant oder notfallmäßig erfolgen. Transporte innerhalb des Krankenhauses werden für operative, therapeutische oder diagnostische Maßnahmen durchgeführt, außerklinische Transporte in der Regel für die Verlegung des Patienten in ein anderes Krankenhaus zur Weiterbehandlung.

Geplante Transporte haben den Vorteil, dass sie angemessen vorbereitet werden können, während bei Notfalltransporten wenig Zeit zur Verfügung steht und oft Hektik herrscht.

Risiken

Transporte beatmeter Patienten bergen zahlreiche Risiken, sodass immer das Nutzen-Risiko-Verhältnis der geplanten Maßnahme eingeschätzt werden muss. Ungünstig wirkt sich der Transport v. a. auf die Atem- und Herz-Kreislauf-Funktion aus, sodass mit Oxygenierungsstörungen und Abfall der arteriellen Sauerstoffsättigung gerechnet werden muss, weiterhin mit erheblichem Blutdruckabfall, besonders bei hypovolämischen Patienten, manchmal auch mit Herzstillstand.

Die wichtigsten Risikofaktoren und Gefahren beim Transport beatmeter Intensivpatienten

• Wechsel des Beatmungsgeräts (Intensivrespirator auf Transportrespirator oder Handbeatmungsbeutel) mit Störungen der Oxygenierung und Hypoxie sowie Hyperkapnie oder Hypokapnie

• Versehentliche Tubusdislokation, Verlegung oder Extubation

• Unbeabsichtigte Unterbrechung der Zufuhr kardiovaskulärer Medikamente

• Vorübergehender Mehrbedarf an Sedativa und Analgetika

• Unbeabsichtigtes Herausreißen von Sonden, Drainagen oder Gefäßkathetern

• Auskühlung durch ungenügenden Wärmeschutz

• Betriebsinterne Transporthindernisse (Warten auf Fahrstuhl oder Transportfahrzeug)

• Eingeschränkte Überwachungs- und Behandlungsmöglichkeiten, besonders bei der Umlagerung

Praxis des Transports

Der Transport beatmeter Patienten erfolgt durch mindesten 1 Fachpflegeperson und 1 Arzt. Während des Transports müssen die zwingend erforderlichen Therapiemaßnahmen einschließlich der Beatmung und die lückenlose Überwachung der Vitalfunktionen fortgesetzt werden. Außerdem müssen die Pflegenden und der Arzt auf Komplikationen und deren umgehende Behandlung vorbereitet sein.

Vor dem Beginn des Transports wird das Zubehör vollständig und funktionsfähig bereitgestellt (► Übersicht).

Ausrüstung für den Patiententransport

• Beatmung

  • Transportrespirator oder transportabler Intensivrespirator
  • Beatmungsbeutel mit Sauerstoffanschluss und Beatmungsmaske
  • transportables Absauggerät mit Zubehör
  • Notfallintubationszubehör
• Überwachung

  • Transportmonitor mit invasiver Blutdruckmessung, Pulsoxymeter, Kapnometer
  • Stethoskop
  • Protokoll für die Dokumentation
• Therapie

  • Spritzenpumpen und Infusionspumpen
  • Infusionslösungen; wenn erforderlich Blutprodukte, Druckinfusionsbeutel
  • Kardiovaskuläre Medikamente, Sedativa, Opioide, Muskelrelaxanzien
  • Wenn erforderlich: Notfallkoffer; Defibrillator, transportable Saugeinrichtung für Drainagen

Transportrespirator

Die meisten Patienten können mit einem kleinen Transportrespirator, z. B. Oxylog, beatmet werden; ist hingegen ein spezielles Beatmungsmuster zwingend erforderlich, muss ein transportabler Intensivrespirator eingesetzt werden.

Praktisches Vorgehen

• Transportrespirator richten, Funktionskontrolle durchführen,

• Frischgasvorrat kontrollieren, Frischgasbedarf kalkulieren, evtl. zusätzliche Sauerstoffflasche mitnehmen,

• Transportrespirator einstellen und an den Patienten anschließen,

• sofort Wirksamkeit der Transportbeatmung überprüfen.

Überwachung

Bei schwer kranken Patienten ist eine umfassende Überwachung der Atemfunktion (Pulsoxymeter, Kapnometer, Beatmungsparameter) und der Herz-Kreislauf-Funktion (EKG, invasive Blutdruckmessung) erforderlich. Bei Patienten mit Hirndrucksonde sollte der intrakranielle Druck auch auf dem Transport und während der nachfolgenden diagnostischen oder therapeutischen Maßnahmen kontrolliert werden.

Therapie

Nur die zwingend erforderlichen Therapiemaßnahmen sollten während des Transports fortgesetzt werden, da sonst der Aufwand zu groß wird und die Übersicht verloren geht. Absaugvorgänge mit der transportablen Anlage sind wegen des hohen Frischgasverbrauchs auf ein Minimum zu beschränken.

Dokumentation

Aus medizinischen und juristischen Gründen sollte beim Transport Folgendes dokumentiert werden:

• Zustand des Patienten vor, während und nach dem Transport,

• Beatmungsparameter,

• Vitalparameter,

• therapeutische Maßnahmen,

• Komplikationen und deren Behandlung.