close

Anmelden

Neues Passwort anfordern?

Anmeldung mit OpenID

Beatmungskonzepte in der Intensivmedizin - Deutsches Ärzteblatt

EinbettenHerunterladen
MEDIZIN
ÜBERSICHTSARBEIT
Beatmungskonzepte in der Intensivmedizin
Peter M. Spieth, Thea Koch, Marcelo Gama de Abreu
ZUSAMMENFASSUNG
Hintergrund: Die mechanische Beatmung erfolgt in der Intensivmedizin häufig
und ist oft eine lebensrettende Intervention. Circa 35 % der Intensivpatienten
werden mechanisch beatmet, allerdings entwickeln etwa 15 % dieser Patienten eine beatmungsassoziierte Lungenentzündung. Ziel der Beatmungstherapie
ist es, die Atemarbeit zu senken und den pulmonalen Gasaustausch und damit
die Versorgung des Organismus mit Sauerstoff aufrechtzuerhalten oder wiederherzustellen. Es sind zahlreiche Beatmungsmodi verfügbar, wobei in den letzten Jahren die Vermeidung der beatmungsinduzierten Lungenschädigung
durch lungenprotektive Beatmungsstrategien in den Mittelpunkt des Interesses
gerückt ist.
Methode: Es wurde eine selektive Literaturrecherche durchgeführt.
Ergebnisse: Im Vergleich zu konventionellen lungenprotektiven Beatmungsformen stellen die in dieser Übersichtsarbeit vorgestellten modernen Beatmungsformen Weiterentwicklungen dar, die die Lungenprotektion optimieren und
gleichzeitig die Lungenfunktion sowie die Synchronie zwischen Patienten und
Beatmungsgeräten verbessern. Bei der Hochfrequenzbeatmung werden Tidalvolumina von 1–2 mL/kg (Körpergewicht) bei einer Atemfrequenz von bis 12 Hz
eingesetzt. Darüber hinaus werden assistierte Formen der Spontanatmung wie
„proportional assist ventilation“, „neurally adjusted ventilatory assist“ oder
variable Druckunterstützungsbeatmung eingesetzt. Computergesteuerte
„closed-loop“-Beatmungssysteme ermöglichen eine automatisierte Beatmung
und können die Zeit bis zur Entwöhnung vom Beatmungsgerät gemäß einer
aktuellen Metaanalyse um 32 % verkürzen.
Schlussfolgerung: Die wissenschaftliche Evidenz hinsichtlich klinisch relevanter Endpunkte ist für alle modernen Beatmungsformen noch unzureichend.
Neue Beatmungsformen scheinen jedoch die Beatmungsinvasivität beziehungsweise die Beatmungsdauer zu reduzieren und könnten somit die
Therapie beatmungspflichtiger Patienten verbessern. Um eine abschließende
Beurteilung moderner Beatmungskonzepte zu ermöglichen, sind randomisierte
Studien mit klinisch relevanten Endpunkten notwendig.
►Zitierweise
Spieth PM, Koch T, Gama de Abreu M: Approaches to ventilation in intensive
care. Dtsch Arztebl Int 2014; 111: 714–20. DOI: 10.3238/arztebl.2014.0714
Klinik und Poliklinik für Anästhesiologie und Intensivtherapie Universitätsklinikum Carl Gustav Carus,
Technische Universität Dresden: Dr. med. Spieth, Prof. Dr. med. Koch, Prof. Dr. med. Gama de Abreu
714
ie in einer prospektiven Kohortenstudie Esteban et al. ermittelten, werden etwa 35 % aller
Intensivpatienten mechanisch beatmet (1). Für die
USA wurde der prozentuale Anteil beatmeter Patienten mit circa 2,8 % (circa 790 000 Patienten) aller
stationären Krankenhausaufnahmen berechnet (2).
Die Therapiekosten beatmeter Patienten wurden dabei mit circa 27 Milliarden US-Dollar veranschlagt,
was etwa 12 % der gesamten Behandlungskosten stationär aufgenommener Patienten entspricht (2).
Obwohl mechanische Beatmung für viele Patienten eine häufig lebensrettende Intervention darstellt
– um die Atemarbeit zu senken oder einen suffizienten pulmonalen Gasaustausch und eine adäquate Gewebeoxygenierung sicherzustellen –, kann sie auch
eine Schädigung der Lunge induzieren beziehungsweise aggravieren (3). Dieses Phänomen wird als beatmungsinduzierte Lungenschädigung bezeichnet.
Die Hauptschädigungsmechanismen bestehen in
● Einwirkungen hoher Atemzugvolumina (Volutrauma) mit Überdehnung der Lunge
● hoher Beatmungsdrücke (Barotrauma)
● zyklischen Kollaps/Wiedereröffnen atelektatischer Alveolarregionen (Atelektrauma) (4).
Diese drei physikalischen Schädigungsfaktoren
führen zu einer pulmonalen inflammatorischen Reaktion, die als Biotrauma bezeichnet wird. Allerdings bleibt die inflammatorische Reaktion meist
nicht nur auf das Lungenparenchym beschränkt.
Vielmehr kann es über eine systemische inflammatorische Reaktion zur Ausbildung eines Multiorganversagens kommen.
Die Grafik illustriert die wichtigsten Pathomechanismen der beatmungsinduzierten Lungenschädigung. Daneben stellt die Entwicklung beatmungsassoziierter Pneumonien, hauptsächlich bedingt durch
eine eingeschränkte mukoziliäre „clearance“-Funktion des respiratorischen Systems, eine der zentralen
Herausforderungen in der Intensivmedizin dar. Craven et al. bezifferten die Inzidenz der beatmungsassoziierten Pneumonie unlängst mit circa 15 % aller
beatmeten Patienten (5). Moderne Beatmungsformen
sind dementsprechend darauf ausgerichtet, sowohl
die Invasivität als auch die notwendige Zeitdauer der
Beatmung so weit wie möglich zu reduzieren. So ist
eine protektive Beatmungsstrategie auch bei primär
lungengesunden Patienten wichtig, da auch bei diesen das Risiko einer beatmungsinduzierte Lungenschädigung besteht. Serpa Neto et al. (6) konnten in
einer Metaanalyse nachweisen, dass bei beatmeten,
W
Deutsches Ärzteblatt | Jg. 111 | Heft 42 | 17. Oktober 2014
MEDIZIN
primär lungengesunden Patienten die Anwendung
einer lungenprotektiven Beatmung mit niedrigen
Atemhubvolumina das Risiko der Entwicklung einer
Lungenschädigung (Relatives Risiko [RR]: 0,33;
„number needed to treat“ [NNT]: 11 Patienten) sowie die Sterblichkeit (RR: 0,64; NTT: 23 Patienten)
signifikant reduziert.
Trotz intensiver experimenteller und klinischer
Forschungsbemühungen können bislang kaum evidenzbasierte Therapieempfehlungen ausgesprochen
werden, da es noch an randomisierten kontrollierten
klinischen Studien zu modernen Beatmungsformen
mangelt.
Methode
Es wurde eine selektive Literaturrecherche in den
medizinischen Datenbanken PubMed und Cochrane
Library zu den Stichworten „mechanical ventilation“, „acute respiratory distress syndrome“, „ventilator induced lung injury“ und „new modes of
mechanical ventilation“ durchgeführt. Die Auswahl
der hier vorgestellten Studien erfolgte subjektiv
basierend auf den Erfahrungen der Autoren. Extrakorporale Lungenersatzverfahren wurden explizit
ausgeklammert, es sei hierfür auf die entsprechende
Literatur verwiesen (7).
Konventionelle lungenprotektive
Beatmungsstrategie
Die Anwendung einer lungenprotektiven Beatmungsstrategie mit niedrigen Atemhubvolumina (4 bis 8 mL/
kg bezogen auf das ideale Körpergewicht) und niedrigen inspiratorischen Plateaudrücken (< 30 cm H2O)
stellt seit einigen Jahren den Goldstandard in der Beatmungstherapie von ARDS-Patienten (ARDS, „acute
respiratory distress syndrome“) dar (8). Die Sterblichkeit von ARDS-Patienten ist auch nach Einführung
der lungenprotektiven Beatmung mit circa 40 % immer noch konstant hoch (9). Zahlreiche Modifikationen lungenprotektiver Beatmung sind seither vorgeschlagen worden, wobei die Evidenzlage insgesamt
als unzureichend zu betrachten ist. Insbesondere die
Anwendung erhöhter positiver endexspiratorischer
Drücke (PEEP, „positive endexpiratory pressure“)
wird seit Jahren kontrovers diskutiert. Briel et al.
konnten in einer Metaanalyse randomisierter kontrollierter klinischer Studien nachweisen, dass die Verwendung höherer PEEP-Niveaus (Tag 1: 15,3 cm H2O
versus 9,0 cm H2O) zumindest kurzfristig die Oxygenierung verbessern (arterieller Sauerstoffpartialdruck
am Tag 1: 96 mm Hg [hoher PEEP] versus 83 mm Hg
[niedriger PEEP]) sowie die Notwendigkeit von Notfallmaßnahmen (13,7 % [hoher PEEP] versus 21,3 %
[niedriger PEEP]) reduzieren kann (10). Als Notfallmaßnahmen wurden hierbei therapierefraktäre
Hypoxämie zum Beispiel die Beatmung in Bauchlage,
die Anwendung inhalativen Stickstoffmonoxids oder
die extrakorporale Membranoxygenierung beschrieben (10). Für Patienten mit mittelschwerem bis
schwerem ARDS konnte darüber hinaus ein ÜberleDeutsches Ärzteblatt | Jg. 111 | Heft 42 | 17. Oktober 2014
bensvorteil unter Therapie mit hohem PEEP gezeigt
werden (Sterblichkeit bei niedrigen versus hohen
PEEP: 39,1 % versus 34,1 %; RR: 0,90; 95-%-Konfidenzintervall [95-%-KI]: 0,81–1,00; p = 0,049) (10).
Bei Patienten mit sehr schwerem ARDS konnte außerdem sowohl für die frühe und kurzzeitige Muskelrelaxation (11) als auch für die Beatmung in Bauchlage
(12) eine geringere Sterblichkeit gezeigt werden.
Hochfrequenzbeatmung
Das Prinzip der Hochfrequenz-Oszillationsbeatmung
(HFOV, „high frequency oscillatory ventilation“) basiert auf der Applikation vergleichsweise kleiner Tidalvolumina (1 bis 2 mL/kg [Körpergewicht]) bei
gleichzeitig höheren Atemfrequenzen (bis zu 12 Hz).
Für die Durchführung werden spezielle Beatmungsgeräte benötigt und vom Anwender können in der
Regel die Atemfrequenz, das Inspirations-/Exspirationsverhältnis, die inspiratorische Sauerstofffraktion
und der mittlere Atemwegsdruck eingestellt werden.
Als mögliche Wirkmechanismen für einen besseren
Gasaustausch wurden – im Vergleich zur konventionellen Beatmung – ein höherer mittlerer Atemwegsdruck bei gleichzeitig reduzierten Atemwegsspitzendrücken postuliert. Zusammen mit einer modifizierten
Verteilung des Atemgasflusses kann es zu einer verbesserten Rekrutierung primär kollaptischer Lungenareale beziehungsweise zu einer Verhinderung von
alveolärem Kollaps kommen (13).
Theoretisch ist die HFOV eine ideale Art der lungenprotektiven Beatmung, da durch die Anwendung
niedriger Tidalvolumina und eines hohen mittleren
Atemwegsdrucks bei gleichzeitiger Reduktion des
Atemwegsspitzendrucks der mechanische Stress im
Lungenparenchym verringert wird. Nachdem in einigen klinischen Studien Vorteile, insbesondere kurzfristige Verbesserungen der Oxygenierung, gegenüber
konventioneller Beatmung beobachtet wurden, konnten zwei kürzlich veröffentlichte randomisierte kontrollierte Studien keinen (14) beziehungsweise sogar
einen negativen Effekt (15) nachweisen. Dabei war die
Sterblichkeit von ARDS-Patienten, die mit HFOV therapiert wurden, höher als in der Kontrollgruppe (47 %
in der HFOV-Gruppe versus 35 % in der Kontrollgruppe) (15). Als Ursache für diese Ergebnisse werden insbesondere die hämodynamischen Nebenwirkungen
des unter HFOV erhöhten intrathorakalen Drucks und
der damit verbundene höhere Bedarf an Vasopressoren
sowie ein erhöhter Sedierungs- beziehungsweise Relaxierungsbedarf bei Patienten unter HFOV diskutiert.
Aufgrund der aktuellen Studienlage kann eine Anwendung der HFOV als Routineverfahren bei ARDS-Patienten derzeit nicht empfohlen werden.
Proportionale Druckunterstützungsbeatmung
Bei konventioneller druckunterstützter Spontanatmung (PSV, „pressure support ventilation“ ) werden
die Inspirationsbemühungen des Patienten mittels
Druck- oder Flowtrigger detektiert und mit einem
fest eingestellten Hilfsdruck unterstützt. Proportio-
715
MEDIZIN
GRAFIK
Mechanismen der beatmungsinduzierten Lungenschädigung
Barotrauma
Volutrauma
strukturelle Schädigung des Lungenparenchyms
• Surfaktantdysfunktion
• erhöhte alveolokapilläre Permeabilität
• proteinreiches Ödem
• Fibroproliferation
• hyaline Membrane
• epithelial-mesenchymale Transformation
Atelektrauma
biologische Auswirkungen
• Freisetzung proinflammatorischer
Mediatoren
• Rekrutierung inflammatorischer Zellen
• Aktivierung profibrotischer Faktoren
Biotrauma
lokale Inflammation
physiologische Auswirkungen
• Erhöhung des physiologischen
Totraums
• verminderte Compliance
• Störungen des Gasaustauschs
systemische Inflammation
Lokale und systemische Auswirkungen mechanischer Beatmung – Durch die Anwendung hoher Atemhubvolumina (Volutrauma),
hoher Atemwegsdrücke (Barotrauma) oder das zyklische Kollabieren und Wiedereröffnen von Alveolarbezirken (Atelektrauma) kann es zur
Ausbildung einer beatmungsinduzierten Lungenschädigung kommen. Das Lungenparenchym wird dabei strukturell geschädigt, und es kann
zur Aktivierung bzw. Freisetzung proinflammatorischer und profibrotischer Mediatoren kommen. Diese pulmonale inflammatorische Reaktion
wird auch als Biotrauma bezeichnet. Durch eine Störung der alveolokapillären Integrität kann es über eine systemische inflammatorische
Reaktion zur Ausbildung eines Multiorganversagens kommen. Physiologische Auswirkungen der beatmungsinduzierten Lungenschädigung
umfassen eine Erhöhung des physiologischen Totraums, eine Verminderung der Volumendehnbarkeit der Lunge (Compliance) und Störungen
des pulmonalen Gasaustauschs.
nale Druckunterstützungsverfahren zielen hingegen
darauf ab, den Unterstützungsdruck proportional zur
Inspirationsbemühung des Patienten zu applizieren.
„Proportional assist ventilation“ (PAV) wurde als
erster dieser Beatmungsmodi 1992 in Kliniken eingeführt (16). Das Prinzip von PAV basiert auf der getrennten Einstellung von Kompensationsfaktoren für
die elastischen (Compliance) und resistiven („Resistance“) Komponenten des respiratorischen Systems.
Dadurch wird eine Druckunterstützung proportional
zur Inspirationsbemühung des Patienten realisiert.
Kompliziert wird die optimale Einstellung von PAV
dadurch, dass der Anwender die elastischen und resistiven Eigenschaften der Lunge abschätzen oder
messen muss. Um diese Problematik zu umgehen
und den Beatmungsmodus Anwender-freundlicher
zu gestalten, wurde PAV+ entwickelt. Bei PAV+ werden automatisch und ohne Unterbrechung des Atemzyklus die „Elastance“ und „Resistance“ des respiratorischen Systems gemessen und die entsprechenden
Verstärkungsfaktoren automatisch adjustiert. So
wird eine voreingestellte prozentuale Kompensation
von „Resistance“ und Compliance garantiert (17).
Bisher konnten noch keine Verbesserungen Outcome-relevanter Variablen unter PAV+ nachgewiesen
werden. In einer randomisierten „crossover“-Studie,
in der die Patienten nachts entweder mit PAV+ oder
mit konventioneller PSV beatmet wurden, konnte allerdings gezeigt werden, dass die Patienten unter
PAV+ signifikant weniger Aufwachreaktionen (9
716
versus 16) und Asynchronie-Vorfälle (24 versus 53)
aufwiesen (18).
Im Gegensatz zu anderen Formen der druckunterstützten Spontanatmung detektiert NAVA („neurally
adjusted ventilatory assist“) die Inspirationsbemühung des Patienten nicht über die Druck- oder
Flowmessung im Beatmungsgerät, sondern über eine
im Ösophagus platzierte Sonde zur Messung der
elektrischen Aktivität des Zwerchfells (19). Durch
die so registrierte Zwerchfellaktivität wird über einen vom Anwender einstellbaren Verstärkungsfaktor
eine Druckunterstützung proportional zur elektrischen Zwerchfellaktivität appliziert. NAVA wurde in
zahlreichen kleinen Studien an unterschiedlichen Patientenkollektiven getestet und zeigte positive Effekte, insbesondere hinsichtlich einer gesteigerten Synchronie zwischen Patient und Beatmungsgerät (20).
Große randomisierte klinische Studien zur Untersuchung Outcome-relevanter Endpunkte fehlen allerdings bisher.
Durch fehlerhafte Adjustierung des Verstärkungsfaktors bei NAVA beziehungsweise der Kompensationsfaktoren bei PAV und PAV+ kann es zum sogenannten „runaway“-Phänomen kommen, bei dem die
Inspiration vom Gerät weiter fortgesetzt wird, obwohl der Patient bereits in der Ausatemphase ist. Das
Risiko für das Auftreten von „runaway“-Phänomenen ist insbesondere bei Patienten mit gestörtem
Atemantrieb oder komplexen lungenmechanischen
Störungen erhöht.
Deutsches Ärzteblatt | Jg. 111 | Heft 42 | 17. Oktober 2014
MEDIZIN
TABELLE
Übersicht häufig angewendeter moderner Beatmungsmodi basierend auf den klinischen und wissenschaftlichen Erfahrungen der Autoren
Modus
Prinzip
Vorteile
Nachteile
HFOV
● kleine Atemhubvolumina
(1–2 mL/kg [Körpergewicht])
● hohe Atemfrequenz (bis 12 Hz)
● hoher mittlerer Atemwegsdruck bei vergleichsweise niedrigen Spitzendrücken
● alveoläres „recruitment“
● Reduktion der Scherkräfte in der Lunge
● hoher Bedarf an Analgosedierung
● hämodynamische Beeinträchtigung durch
erhöhten intrathorakalen Druck
● eventuell erhöhte Sterblichkeit bei ARDSPatienten
PAV
● proportionale Druckunterstützung durch
Kompensation der individuellen „Resistance“ und Compliance
● verbesserte Synchronie mit dem Beatmungsgerät
● verbesserte Oxygenierung und Lungenmechanik
● insbesondere bei pathologischen Atemmustern Gefahr des „runaway“-Phänomens
● häufige Adjustierung bei Änderung der „resistance“ und/oder Compliance notwendig
● hoher Zeitaufwand für optimale Beatmungseinstellung
PAV+
● automatische Messung von „resistance“
und Compliance und automatische Adjustierung
● vereinfachte Beatmungseinstellung durch
automatische Messung von „Resistance“
und Compliance
● insbesondere bei pathologischen Atemmustern Gefahr des „runaway“-Phänomens
NAVA
● proportionale Druckunterstützung durch
Messung/Verstärkung der neuromuskulären Zwerchfellaktivität
● „trigger“ für Beatmung nicht über Druck-/
„flow“-Änderung im Beatmungsgerät,
sondern direkt über Zwerchfellaktivität
● verbesserte Synchronie
● teilweise aufwendige Positionierung des
Messkatheters
● hoher Zeitaufwand für optimale Beatmungseinstellung
variable („noisy“) ● Applikation variabler DruckunterstützungsPSV
niveaus in zufälliger Reihenfolge Atemzug
für Atemzug
● einfach und schnell anwendbar
● Applikation extrinsischer Variabilität
● Verbesserung der Lungenfunktion ohne
schädliche Wirkungen auf das Lungenparenchym
● verbesserte Synchronie
● intermittierend höhere Atemwegsdrücke
möglich
ASV
● Einstellung des Körpergewichts, der gewünschten Minutenventilation und der tolerierbaren Grenzwerte
● „closed-loop“ gesteuerte Beatmung zur
Optimierung des Verhältnisses von Atemhubvolumen und Atemfrequenz
● Reduktion der Atemarbeit
● Gefahr des Kontrollverlusts durch Automa● gleicher Beatmungsmodus kann von kontisierung der Beatmung
trollierter Beatmung bis hin zur Extubation ● insbesondere bei pathologischen Atemverwendet werden
mustern Gefahr der inadäquaten Anpas● verbesserte Synchronie
sung
● Reduzierung des Aufwands durch Automatisierung der Beatmung
IntelliVent-ASV
● im Vergleich zu ASV zusätzliche Implementierung von Sauerstoffsättigung und
endtidaler CO2-Konzentration in den Algorithmus
● optimalere Anpassung an den Patienten
● Gefahr des Kontrollverlusts durch Automatisierung der Beatmung
● insbesondere bei pathologischen Atemmustern Gefahr der inadäquaten Anpassung
SmartCare
● automatische Anpassung des Unterstützungsdrucks, um Patienten in einer
respiratorischen Komfortzone zu halten
● schnellere Beatmungsentwöhnung durch
automatische Spontanatmungsversuche
● fehlerhafte Anpassung bei Patienten mit
neurologischer Beeinträchtigung der Atemregulation oder Atemmuskulatur, schweren
Bronchospasmus oder starker Agitation
HFOV, „high frequency oscillatory ventilation“; ARDS, „adult respiratory distress syndrome“; PAV, „proportional assist ventilation“;
PAV+, „proportional assist ventilation with load adjusted gain factors“; NAVA, „neurally adjusted ventillatory assist“;
PSV, „pressure support ventilation“; ASV, „adaptive support ventilation“
Variable Druckunterstützungsbeatmung
Atemzugvolumen und Atemfrequenz weisen bei gesunden Individuen eine intrinsische Variabilität auf,
welche jedoch bei vielen Erkrankungen reduziert ist
(21). Die variable Druckunterstützungsbeatmung (variable „pressure support ventilation“ oder „noisy
PSV“) basiert auf der Idee, die günstigen Effekte von
variabler Beatmung (22) mit denen der assistierten
Spontanatmung zu kombinieren (23). Proportionale
Druckunterstützungsverfahren bieten zwar auch durch
die patienteneigene (intrinsische) Variabilität ein gewisses Maß an respiratorischer Variabilität. Allerdings
kann durch die Anwendung eines variablen Atemmusters (extrinsische Variabilität) eine optimale VariabiliDeutsches Ärzteblatt | Jg. 111 | Heft 42 | 17. Oktober 2014
tät induziert beziehungsweise wiederhergestellt werden (24). In tierexperimentellen Studien konnten bereits Vorteile gegenüber kontrollierter Beatmung und
konventioneller PSV-Beatmung (25) beziehungsweise
PAV (26) nachgewiesen werden. Neben der Rekrutierung kollabierter Lungenbezirke durch die intermittierende Applikation höherer Atemwegsdrücke scheint
vor allem die Umverteilung der pulmonalen Perfusion
in Richtung besser belüfteter Lungenareale die vorteilhaften Effekte auf den Gasaustausch zu erklären
(27). In einer ersten klinischen Pilotstudie konnte die
Sicherheit und einfache Anwendbarkeit bereits nachgewiesen werden (28). Aktuell wird eine randomisierte multizentrische Studie zum Vergleich von „noisy“
717
MEDIZIN
PSV und konventioneller PSV in Bezug auf die Zeit
bis zur Beatmungsentwöhnung durchgeführt, um Outcome-relevante Verbesserungen zu evaluieren (29).
Da bisher jedoch noch keine größeren Studien zu klinisch relevanten Endpunkten vorliegen, lässt sich der
Stellenwert der variablen Druckunterstützung noch
nicht abschließend bewerten.
„closed-loop“-Beatmungsmodi
Vor dem Hintergrund einer steigenden Zahl beatmeter
Patienten und gleichzeitiger personeller Verknappung
im ärztlichen und pflegerischen Bereich können automatisierte Beatmungsmodi zu einer Entlastung in der
klinischen Routine führen. Das Konzept der „adaptive support ventilation“ (ASV) basiert dabei auf einer „closed-loop“-Steuerung des Beatmungsgeräts:
Der Anwender gibt Basiseinstellungen vor, wie
● das ideale Körpergewicht des Patienten
● die gewünschte Minutenventilation
● Sicherheitsgrenzen wie
– das maximale und minimale Tidalvolumen
– die obere Druckbegrenzung
– maximale Atemfrequenz.
Ein Algorithmus errechnet unter Zuhilfenahme
automatisierter Messungen der „Resistance“ und
Compliance des respiratorischen Systems ein optimales Verhältnis von Tidalvolumen und Atemfrequenz, um die Atemarbeit zu verbessern (30). Im
Gegensatz zu den oben vorgestellten assistierten
Spontanatmungsverfahren ist ASV sowohl als kontrollierter Beatmungsmodus anwendbar – bei respiratorischer Inaktivität des Patienten – als auch als
assistierter Beatmungsmodus – bei erhaltener Spontanatmungsaktivität des Patienten. In einer randomisierten klinischen Studie an Patienten, die nach herzchirurgischen Eingriffen von der Beatmung entwöhnt
wurden, konnte eine Verkürzung der Beatmungsdauer unter ASV im Vergleich zu konventioneller Beatmung (165 versus 485 Minuten) (31) beobachtet
werden. Tierexperimentelle Untersuchungen wiesen
auf eine Reduktion der beatmungsinduzierten diaphragmalen Dysfunktion unter der Beatmung mit
ASV hin (32). Allerdings scheint insbesondere bei
Patienten mit komplexen respiratorischen Störungen,
wie zum Beispiel beim ARDS, der Algorithmus noch
unzureichend ausgereift zu sein: So wurden ungünstige Kombinationen aus Tidalvolumen und Atemfrequenz als potenziell lungenschädliche Beatmung beobachtet (33). In der Weiterentwicklung „IntelliVentASV“ werden neben dem oben genannten Parameter
auch noch die Kapnographie und die Pulsoxymetrie
in die Berechnungen des Algorithmus integriert. Erste klinische Anwendungsbeobachtungen erscheinen
erfolgsversprechend (34) zu sein, randomisierte kontrollierte klinische Studien stehen aber noch aus.
Im Gegensatz zu ASV/„IntelliVent-ASV“ ist
„SmartCare“ ein spezieller Beatmungsmodus zur automatisierten Beatmungsentwöhnung. Basierend auf
einer konventionellen druckunterstützten Spontanatmung im PSV-Modus erfolgen bei „SmartCare“ auto-
718
matisch kontinuierliche Messungen von Atemfrequenz, Tidalvolumen und exspiratorischer CO2-Konzentration. Diese Messwerte werden über einen Zeitraum von 2 bis 5 Minuten gemittelt und die Unterstützungsdrücke automatisch adaptiert, um den Patienten
in einer respiratorischen Komfortzone zu halten. Werden die im Algorithmus vordefinierten Kriterien erreicht, führt „SmartCare“ automatisch einen Spontanatmungsversuch durch. Um den Modus optimal auf
den individuellen Patienten abzustimmen, sind zusätzlich die folgende Informationen erforderlich:
● der verwendete Atemweg (Endotrachealtubus
oder Trachealkanüle)
● das Körpergewicht
● bekannte chronisch-obstruktive Lungenerkrankung (COPD)
● neurologische Erkrankungen mit Beeinträchtigungen des Atemantriebs
● das verwendete Befeuchtungssystem (aktive
Befeuchtung oder Beatmungsfilter).
Über die eingegebenen Patientencharakteristika
berechnet der Algorithmus die Grenzen für Tidalvolumen, Atemfrequenz und exspiratorisches Kohlendioxid. Die Informationen bezüglich des verwendeten
Atemwegs und Befeuchtungssystems werden zur Definition des Druckunterstützungsniveaus verwendet,
bei dem ein Spontanatmungsversuch initiiert wird.
„SmartCare“ sollte weder bei Patienten mit neurologischer Beeinträchtigung der zentralen Atmungsregulation oder Atemmuskulatur noch bei Patienten
mit schweren Bronchospasmus und bei stark agitierten
Patienten angewendet werden (35). In einer randomisierten kontrollierten klinischen Studie konnten
Schädler et al. keinen Unterschied bezüglich einer
verkürzten Beatmungszeit zwischen „SmartCare“
und einer konventionell beatmeten Kontrollgruppe
nachweisen (36). Allerdings zeigte sich in einer Subgruppe mit kardiochirurgischen Patienten eine signifikant geringere Beatmungszeit (24 h versus 35 h)
zwischen „SmartCare“ und der Kontrollgruppe.
In einer aktuellen systematischen Übersichtsarbeit
der Cochrane Collaboration zur Anwendung von
„closed-loop“-Beatmungssystemen wie ASV und
„SmartCare“ zeigte sich bei der zusammengefassten
Analyse von 15 randomisierten kontrollierten klinischen Studien mit insgesamt 1 173 Patienten eine
signifikante Verkürzung der Zeit bis zur Entwöhnung
vom Beatmungsgerät um 32 % im Vergleich zu konventionellen Beatmungsmodi (37). Allerdings ist die
Studienlage bislang noch sehr heterogen und der Erfolg konventioneller Entwöhnungsprotokolle ist
stark von der personellen Ausstattung der verschiedenen Intensivstationen abhängig (38).
Zusammenfassung
Ziel moderner Beatmungsstrategien ist es, Gasaustausch und Lungenmechanik zu verbessern, die Lungenprotektion zu erhöhen und über eine möglichst
rasche Reduktion der Beatmungsinvasivität die Gesamtbeatmungsdauer zu reduzieren. Zu unterscheiDeutsches Ärzteblatt | Jg. 111 | Heft 42 | 17. Oktober 2014
MEDIZIN
den sind hierbei kontrollierte Beatmungsformen wie
HFOV und assistierte Spontanatmungsformen wie
PAV, PAV+, PSV, „noisy PSV“ und NAVA. ASV und
„IntelliVent-ASV“ sind sowohl als kontrollierte als
auch als assistierte Beatmungsmodi einsetzbar.
Durch die Anwendung von „SmartCare“ kann eventuell die Beatmungsentwöhnung vereinfacht und beschleunigt werden. Bisher sind die in dieser Übersicht vorgestellten Beatmungsmodi nur in den Beatmungsgeräten bestimmter Hersteller implementiert,
so dass es den meisten Anwendern nicht möglich
sein wird, alle modernen Beatmungsformen auf der
eigenen Intensivstation einzusetzen. Die Tabelle
fasst die in diesem Artikel vorgestellten Beatmungsmodi zusammen.
Ein weiteres Problem stellt die noch immer unzureichende Evidenz für den Einsatz moderner
Beatmungsformen dar. Zwar existieren zahlreiche
tierexperimentelle und kleinere klinische Studien;
eine abschließende oder gar vergleichende klinische
Einschätzung im Bezug auf Outcome-relevante Endpunkte ist aber zum jetzigen Zeitpunkt noch nicht
möglich.
LITERATUR
1. Esteban A, Frutos-Vivar F, Muriel A, et al.: Evolution of mortality over time in patients receiving mechanical ventilation. Am J Respir Crit Care
Med 2013; 188: 220–30.
2. Wunsch H, Linde-Zwirble WT, Angus DC, Hartman ME, Milbrandt EB,
Kahn JM: The epidemiology of mechanical ventilation use in the United
States. Crit Care Med 2010; 38: 1947–53.
3. Slutsky AS, Ranieri VM: Ventilator-induced lung injury. N Engl J Med
2013; 369: 2126–36.
4. Plataki M, Hubmayr RD: The physical basis of ventilator-induced lung
injury. Expert Rev Respir Med 2010; 4: 373–85.
5. Craven DE, Lei Y, Ruthazer R, Sarwar A, Hudcova J: Incidence and outcomes of ventilator-associated tracheobronchitis and pneumonia. AJM
2013; 126: 542–9.
6. Serpa Neto A, Cardoso SO, Manetta JA, et al.: Association between use
of lung-protective ventilation with lower tidal volumes and clinical outcomes among patients without acute respiratory distress syndrome: a
meta-analysis. JAMA 2012; 308: 1651–9.
7. Müller T, Bein T, Philipp A, Graf B, Schmid C, Riegger G: Extracorporeal
pulmonary support in severe pulmonary failure in adults—
a treatment rediscovered. Dtsch Arztebl Int 2013; 110: 159–66.
8. ARDS Network: Ventilation with lower tidal volumes as compared with
traditional tidal volumes for acute lung injury and the acute respiratory
distress syndrome. The Acute Respiratory Distress Syndrome Network.
N Engl J Med 2000; 342: 1301–8.
9. Phua J, Badia JR, Adhikari NKJ, et al.: Has mortality from acute
respiratory distress syndrome decreased over time? A systematic review. Am J Respir Crit Care Med 2009; 179: 220–7.
KERNAUSSAGEN
● Ziel innovativer Beatmungsformen ist es, die Lungenprotektion und den Patientenkomfort zu verbessern.
● Über eine geringere Beatmungsinvasivität und Beatmungszeit soll das Risiko der beatmungsinduzierten
Lungenschädigung reduziert werden.
● Unterscheiden lassen sich kontrollierte Beatmungsformen wie HFOV und assistierte Spontanatmungsmodi
wie PAV, PAV+, NAVA, PSV und noisy PSV. Eine Sonderrolle nimmt ASV/„IntelliVent-ASV“ ein, das sowohl
als kontrollierte als auch als assistierte Beatmungsform
angewendet werden kann.
● Bisher gibt es noch keine ausreichende Evidenz für die
Überlegenheit moderner Beatmungsformen gegenüber
konventionellen Beatmungsmodi hinsichtlich klinisch relevanter Outcome-Parameter.
10. Briel M, Meade M, Mercat A, et al.: Higher vs lower positive endexpiratory pressure in patients with acute lung injury and acute
respiratory distress syndrome: systematic review and meta-analysis.
JAMA; 303: 865–73.
11. Papazian L, Forel JM, Gacouin A, et al.: Neuromuscular blockers in early
acute respiratory distress syndrome. N Engl J Med 2010; 363:
1107–16.
12. Guerin C, Reignier J, Richard JC, et al.: Prone Positioning in severe acute respiratory distress syndrome. N Engl J Med 2013; 368: 2159–68.
13. Ip T, Mehta S: The role of high-frequency oscillatory ventilation in the
treatment of acute respiratory failure in adults. Current Opinion in Critical Care 2012: 18: 70–9.
14. Ferguson ND, Cook DJ, Guyatt GH, et al.: High-Frequency oscillation in
early acute respiratory distress syndrome. N Engl J Med 2013; 368:
795–805.
15. Young D, Lamb SE, Shah S, et al.: High-frequency oscillation for acute
respiratory distress syndrome. N Engl J Med 2013; 368: 806–13.
16. Younes M, Puddy A, Roberts D, et al.: Proportional assist ventilation. Results of an initial clinical trial. Am Rev Respir Dis 1992; 145: 121–9.
17. Kondili E, Prinianakis G, Alexopoulou C, Vakouti E, Klimathianaki M, Georgopoulos D: Respiratory load compensation during mechanical ventilation--proportional assist ventilation with load-adjustable gain factors
versus pressure support. Intensive Care Medicine 2006; 32: 692–9.
Interessenkonflikt
Dr. Spieth hat drei Patente zur Anwendung variabler Beatmungsformen.
Prof. Koch hat drei Patente zur Anwendung variabler Beatmungsformen.
Darüber hinaus erhält sie Drittmittel von der Firma Dräger Medical AG für
eine Studie mit elektrischer Impedanztomographie.
Prof. Gama de Abreu hat drei Patente zur Anwendung variabler Beatmungsformen. Er bekam einmalig Lizenzgebühren von der Firma Dräger
Medical nach Übernahme des Patents zur variablen „pressure support
ventilation“. Darüber hinaus erhielt er ein Honorar für eine Beratung zur
Anwendung elektrischer Impedanztomographie von der Firma Dräger
Medical AG. Von den Firmen Dräger Medical AG und Novalung GmbH
bekam er Teilnahmegebühren und Reisekosten erstattet sowie Honorare
für Vorträge. Er erhielt Drittmittel von der Firma Dräger Medical AG fürBeatmungsgeräte.
Manuskriptdaten
eingereicht: 5. 3. 2014, revidierte Fassung angenommen: 4. 8. 2014
Deutsches Ärzteblatt | Jg. 111 | Heft 42 | 17. Oktober 2014
18. Bosma K, Ferreyra G, Ambrogio C, et al.: Patient-ventilator interaction
and sleep in mechanically ventilated patients: pressure support versus
proportional assist ventilation. Crit Care Med 2007; 35: 1048–54.
19. Sinderby C, Navalesi P, Beck J, et al.: Neural control of mechanical ventilation in respiratory failure. Nat Med 1999; 5: 1433–6.
20. Navalesi P, Colombo D, Corte Della F: NAVA ventilation. Minerva Anestesiol 2010; 76: 346–52.
21. Tobin MJ, Chadha TS, Jenouri G, Birch SJ, Gazeroglu HB, Sackner MA:
Breathing patterns. 2. Diseased subjects. Chest 1983; 84: 286–94.
22. Spieth PM, Carvalho AR, Pelosi P, et al.: Variable tidal volumes improve
lung protective ventilation strategies in experimental lung injury. Am J
Respir Crit Care Me 2009; 179: 684–93.
23. Gama de Abreu M, Spieth PM, Pelosi P, et al.: Noisy pressure support
ventilation: a pilot study on a new assisted ventilation mode in experimental lung injury. Crit Care Med 2008; 36: 818–27.
719
MEDIZIN
24. Spieth PM, Carvalho AR, Güldner A, et al.: Effects of different levels of
pressure support variability in experimental lung injury. Anesthesiology
2009; 110: 342–50.
25. Spieth PM, Carvalho AR, Güldner A, et al.: Pressure support improves
oxygenation and lung protection compared to pressure-controlled ventilation and is further improved by random variation of pressure support.
Crit Care Med 2011; 39: 746–55.
26. Spieth PM, Güldner A, Beda A, et al.: Comparative effects of proportional assist and variable pressure support ventilation on lung function and
damage in experimental lung injury. Crit Care Med 2012; 40:
2654–61.
27. Carvalho AR, Spieth PM, Güldner A, et al.: Distribution of regional lung
aeration and perfusion during conventional and noisy pressure support
ventilation in experimental lung injury. Journal of Applied Physiology
2011; 110: 1083–92.
28. Spieth PM, Güldner A, Huhle R, et al.: Short-term effects of noisy pressure support ventilation in patients with acute hypoxemic respiratory
failure. Crit Care 2013; 17: R261.
29. Kiss T, ldner AG, Bluth T, et al.: Rationale and study design of
ViPS – variable pressure support for weaning from mechanical
ventilation: study protocol for an international multicenter randomized
controlled open trial. Trials 2013; 14: 363.
30. Campbell RS, Branson RD, Johannigman JA: Adaptive support ventilation. Respir Care Clin N Am 2001; 7: 425–40.
31. Gruber PC, Gomersall CD, Leung P, et al.: Randomized controlled trial
comparing adaptive-support ventilation with pressure-regulated volume-controlled ventilation with automode in weaning patients after cardiac surgery. Anesthesiology 2008; 109: 81–7.
32. Jung B, Constantin JM, Rossel N, et al.: Adaptive support ventilation
prevents ventilator-induced diaphragmatic dysfunction in piglet: an in
vivo and in vitro study. Anesthesiology 2010; 112: 1435–43.
33. Dongelmans DA, Paulus F, Veelo DP, Binnekade JM, Vroom MB, Schultz
MJ: Adaptive support ventilation may deliver unwanted respiratory ratetidal volume combinations in patients with acute lung injury ventilated
according to an open lung concept. Anesthesiology 2011; 114:
1138–43.
34. Arnal JM, Garnero A, Novonti D, et al.: Feasibility study on full
closed-loop control ventilation (IntelliVent-ASV™) in ICU patients with
acute respiratory failure: a prospective observational comparative study.
Crit Care 2013; 17: R196.
35. Burns KEA, Lellouche F, Lessard MR: Automating the weaning process
with advanced closed-loop systems. Intensive Care Medicine 2008; 34:
1757–65.
36. Schädler D, Engel C, Elke G, et al.: Automatic control of pressure support for ventilator weaning in surgical intensive care patients. Am J Respir Crit Care Med 2012; 185: 637–44.
37. Rose L, Schultz MJ, Cardwell CR, Jouvet P, McAuley DF, Blackwood B:
Automated versus non-automated weaning for reducing the duration of
mechanical ventilation for critically ill adults and children. Cochrane Database Syst Rev 2013; 6: CD009235.
38. Burns KE, Lellouche F, Lessard MR, Friedrich JO: Automated weaning
and spontaneous breathing trial systems versus non-automated
weaning strategies for discontinuation time in invasively ventilated
postoperative adults. Cochrane Database Syst Rev 2014; 2:
CD008639.
Anschrift für die Verfasser
Dr. med. Peter M. Spieth
Klinik und Poliklinik für Anästhesiologie und Intensivtherapie
Universitätsklinikum Carl Gustav Carus
Technische Universität Dresden
Fetscherstrasse 74
01307 Dresden
peter.spieth@uniklinikum-dresden.de
Zitierweise
Spieth PM, Koch T, Gama de Abreu M: Approaches to ventilation in intensive
care. Dtsch Arztebl Int 2014; 111: 714–20. DOI: 10.3238/arztebl.2014.0714
@
The English version of this article is available online:
www.aerzteblatt-international.de
Hinweise für Autoren von Diskussionsbeiträgen im Deutschen Ärzteblatt
● Reichen Sie uns bitte Ihren Diskussionsbeitrag bis spätestens vier Wochen nach Erscheinen des Primärartikels ein.
● Argumentieren Sie wissenschaftlich, sachlich und konstruktiv. Briefe mit persönlichen Angriffen können wir nicht abdrucken.
● Schreiben Sie klar und deutlich, fokussieren Sie sich inhaltlich. Vermeiden Sie es, Nebenaspekte zu berühren.
● Sichern Sie die wichtigsten Behauptungen durch Referenzen ab. Bitte geben Sie aber – abgesehen von dem Artikel, auf
den Sie sich beziehen – insgesamt nicht mehr als drei Referenzen an.
● Beschränken Sie Ihren Diskussionsbeitrag auf eine Textlänge von 250 Wörtern (ohne Referenzen und Autorenadresse).
● Verzichten Sie auf Tabellen, Grafiken und Abbildungen. Aus Platzgründen können wir solche grafischen Elemente in
Diskussionsbeiträgen nicht abdrucken.
● Füllen Sie eine Erklärung zu einem möglichen Interessenkonflikt aus.
● Bearbeiten Sie die deutschen und englischen Satzfahnen nach Erhalt ohne Verzögerung.
● Geben Sie eine Adresse an. Anonyme Diskussionsbeiträge können wir nicht publizieren.
● Senden Sie Ihren Diskussionsbeitrag zu Artikeln der Medizinisch-Wissenschaftlichen Redaktion an:
medwiss@aerzteblatt.de oder Deutsches Ärzteblatt, Ottostraße 12, 50859 Köln.
720
Deutsches Ärzteblatt | Jg. 111 | Heft 42 | 17. Oktober 2014
Document
Kategorie
Gesundheitswesen
Seitenansichten
13
Dateigröße
443 KB
Tags
1/--Seiten
melden