Akutes Lungenversagen (ARDS)

Das akute Lungenversagen, auch akutes respiratorisches Distress-Syndrom (ARDS, „acute respiratory distress syndrome“) genannt, wurde erstmalig 1967 durch Ashbaugh et al. beschrieben. Führendes Symptom ist ein akutes hypoxämisches Atemversagen im Verlauf einer pulmonalen (primäres ARDS) oder extrapulmonalen Erkrankung (sekundäres ARDS).

Nach der aktuellen Berlin-Definition der European Society of Intensive Care Medicine von 2012 liegt ein ARDS vor, wenn respiratorische Symptome innerhalb einer Woche nach bekanntem klinischen Ereignis neu auftreten oder sich verschlechtern. Zugleich sind in der radiologischen Bildgebung (Röntgen-Thorax oder CT-Thorax) bilaterale pulmonale Verschattungen nachzuweisen, die sich nicht ausschließlich durch Pleuraergüsse, Lungenkollaps oder Rundherde erklären lassen. Das respiratorische Versagen darf nicht vollständig auf ein Herzversagen oder eine Überwässerung zurückzuführen sein. Im Unterschied zu früheren Definitionen kann die kardiale Funktion durch eine Echokardiografie objektiviert werden.

Drei Schweregrade des ARDS werden durch das Ausmaß der Oxygenierungsstörung unterschieden. Maßgeblich ist der Oxygenierungsindex (PaO₂/FiO₂) unter einem geringen positiven endexpiratorischen Beatmungsdruck (PEEP, „positive endexpiratory pressure“), der auch unter nicht invasiver Beatmung (NIV, „non invasive ventilation“) erhoben werden kann (Ranieri et al. 2012):

Pathophysiologische Grundlage des ARDS ist eine Schrankenstörung der alveolokapillären Einheit. Eine direkte pulmonale Schädigung über die Atemwege führt zu einer Verletzung des Alveolarepithels (DAD, „diffuse alveolar damage“) mit der Folge eines vermehrten Einstromes eiweißreicher Flüssigkeit in die Alveolen und einer verminderten Flüssigkeitsclearance aus dem Alveolarraum. Durch Schädigung der Pneumozyten Typ II ist die Surfactant-Bildung vermindert. Dies kann über den Verlust der alveolären Oberflächenspannung einen Kollaps der Alveolen verursachen. Bei extrapulmonaler Genese des ARDS wie Sepsis oder Schock entsteht das intraalveoläre Permeabilitätsödem durch Schädigung des pulmonalkapillären Endothels. Eine vermehrte Zytokin-induzierte Einwanderung neutrophiler Granulozyten in den Alveolarraum und in das Interstitium unterhält proinflammatorische Prozesse, die eine weitere Alveolarzellschädigung verursachen. Innerhalb von 72 Stunden setzen reparative Vorgänge ein mit Proliferation von Pneumozyten Typ II, Fibroblasten und Ablagerung hyaliner Membranen entlang der Alveolarwände Damit können drei zeitlich überlappende und im individuellen Krankheitsverlauf unterschiedlich ausgeprägte Phasen unterschieden werden: 1. eine exsudative oder inflammatorische Phase, 2. eine proliferative Phase und 3. eine fibrosierende Phase (Umbrello et al. 2017).

Eine weitere Folge der lokalen Inflammationsvorgänge ist eine Beeinträchtigung des Euler-Liljestrand-Reflexes. Dies führt zu einer fehlenden Vasokonstriktion in Lungenarealen mit einer verminderten alveolären Belüftung (Ventilation). Je nach Ausmaß entsteht ein relevantes Shuntvolumen, das mehr als 30 % des Herzzeitvolumens betragen kann. Die Aktivierung der intravasalen Gerinnungskaskade kann zu Mikrothrombosierungen der pulmonalen Kapillaren führen. Es entstehen ventilierte, aber nicht durchblutete (perfundierte) Lungenareale, die zu einer Zunahme des Totraums führen. Unter dem ausgeprägten Permeabilitätsödem nimmt das Gewicht der Lunge bis um das Dreifache ihres Normalgewichts zu. Dies führt zu einer Abnahme der Lungencompliance. Eine Hypoxie-bedingte pulmonale Vasokonstriktion kann über einen erhöhten pulmonalarteriellen Druck eine Rechtsherzbelastung bis hin zu einem akuten Cor pulmonale verursachen. Entscheidend ist, dass ein ARDS zu einem inhomogenen Schädigungsmuster der Lunge führt, sodass neben belüfteten Arealen ödematöse, kollabierte und konsolidierte Lungenbereiche liegen.

Die Daten zur Inzidenz variieren in den einzelnen Studien erheblich und liegen zwischen 5,0 und 33,8 Fällen pro 100.000 Einwohner und Jahr. Prospektive Daten der Lung-Safe-Studie zeigen, dass 10,4 % aller auf einer Intensivstation aufgenommenen Patienten ein ARDS haben, dies entspricht 23,4 % aller invasiv beatmeten Patienten. Ein mildes ARDS liegt bei 30 %, ein moderates ARDS bei 46,6 % und ein schweres ARDS bei 23,4 % der Patienten vor. Die häufigsten Ursachen für ein ARDS sind Pneumonien (59,4 %), extrapulmonale Sepsis (16 %) und Aspiration (14 %) (Bellani et al. 2016). Im Rahmen der SARSCoV2-Pandemie lag die Inzidenz insbesondere zu Beginn der Pandemie deutlich höher.

Bei Fehlen der klassischen Risikofaktoren liegen in 7,5 % der Fälle hämatoonkologische Erkrankungen, Autoimmunerkrankungen, ein medikamentös verursachtes ARDS oder ein idiopathisches ARDS vor (Gibelin et al. 2016), siehe Tab. 1.

Die klinischen Symptome eines ARDS sind durch die zugrunde liegende Erkrankung und das schwere hypoxämische Atemversagen charakterisiert: Dyspnoe, Tachypnoe, hoher Atemantrieb, Unruhe und ein Abfall der peripheren Sauerstoffsättigung trotz Steigerung der Sauerstoffzufuhr liegen in der Regel vor. Hinzukommen die Symptome der Grunderkrankung wie Fieber, Hypotonie, Tachykardie in der Sepsis. Übergänge in ein Multiorganversagen mit akutem Cor pulmonale oder septischer Kardiomyopathie, septischer Enzephalopathie, Nieren- und Leberversagen sowie Rhabdomyolyse können im Verlauf auftreten und die Prognose einschränken. Wichtig ist eine genaue Beobachtung der Krankheitsdynamik, um bei einem schnellen therapierefraktären Atemversagen rechtzeitig Kontakt mit einem ARDS-Zentrum aufzunehmen und zeitnah die Indikation für eine extrakorporale Lungenunterstützung (ECMO, „extracorporeal membrane oxygenation“) zu stellen (Kontakt und freie Aufnahmekapazitäten über www.ardsnetwork.de).

Bei infektiöser Genese des ARDS wie Pneumonie oder extrapulmonaler Sepsis steht die Erregerdiagnostik (Trachealsekret/fiberoptische bronchoalveoläre Lavage [BAL], Blutkulturen, Urinkulturen und Legionellen-Antigennachweis im Urin) an erster Stelle. Eine erweiterte Erregerdiagnostik erfasst bei fehlender klinischer Besserung neben der Bakteriologie den Nachweis von SARS-CoV-2, Influenza, HSV (Herpex-simplex-Virus), CMV (Zytomegalievirus), Pneumocystis jiroveci und Aspergillus ssp sowie eine Zytologie der BAL-Flüssigkeit. Im dritten Schritt sollten Autoimmunerkrankungen mit Lungenbeteiligung wie ein systemischer Lupus erythematodes, eine Sklerodermie, eine granulomatöse Polyangiitis oder eine rheumatoide Arthritis ausgeschlossen werden. Eine Ultraschalluntersuchung von Lunge und Pleura, Abdomen, Herz und Gefäßen ermöglicht schnell wichtige Informationen über Vorliegen eines Pneumothorax, von Pleuraergüssen, Aussagen über die kardiale Funktion sowie über den Gefäßstatus vor Anlage eines extrakorporalen Verfahrens. Die in vielen Fällen ausreichende Röntgen-Thoraxaufnahme (Abb. 1) lässt sich bei spezieller Fragestellung (Pneumothorax, Verdacht auf pulmonale Aspergillose, Ausmaß der Lungenschädigung, unklarer abdomineller Fokus) durch eine Computertomografie ergänzen. Eine offene Lungenbiopsie ist in seltenen Einzelfällen sinnvoll, wenn alle anderen diagnostischen Möglichkeiten ausgeschöpft worden sind (Papazian et al. 2016).

Die Diagnose eines ARDS sollte nach 24–36 Stunden kritisch reevaluiert werden, da sich bis zu 17 % der initial mit ARDS aufgenommenen Patienten unter invasiver Beatmung und optimiertem PEEP schnell bessern. Auf der anderen Seite wird oftmals die Diagnose ARDS nicht gestellt, insbesondere die milde Form wird in der Hälfte der Fälle übersehen, das schwere ARDS in 22 % der Fälle (Bellani et al. 2016).

Ein akutes hypoxämisches Atemversagen kann neben dem kardialen Lungenödem infolge von Linksherzversagen oder hochgradigen Klappenvitien auch durch eine diffuse alveoläre Hämorrhagie, eine interstitielle Pneumonie oder durch hämatoonkologische Erkrankungen wie Lymphome, Leukämien oder solide Tumoren verursacht werden. Des Weiteren sind pulmonale Folgeschäden einer nicht protektiven invasiven Beatmung (VILI, „ventilator-induced lung injury“) zu erwägen. Auch hohe Atemzugvolumina durch gesteigerten Atemantrieb unter Spontanatmung können zu einer vergleichbaren Lungenschädigung (PSILI, „patient self-inflicted lung injury“) führen. Weitere Differenzialdiagnosen sind eine akute Lungenarterienembolie sowie eine Volumenüberladung im Rahmen eines akuten Nierenversagens.

Grundlage jeder Therapie des ARDS-Patienten ist die Therapie der ursächlichen Grunderkrankung wie beispielsweise einer Pneumonie (siehe Kap. „Untere Atemwegsinfektion/Ambulant erworbene Pneumonien“, „Nosokomiale Pneumonien“ und „SARS-CoV-2/neu-auftretende Virusinfektionen“).

Nichtinvasive oder invasive Beatmungstherapie, medikamentöse Therapie und supportive Maßnahmen haben das Ziel, atelektatische Lungenbereiche zu rekrutieren und damit das Shuntvolumen zu reduzieren, die Perfusion belüfteter Lungenareale zu erhöhen, das intraalveoläre/interstitielle Ödem zu mobilisieren und zu einer Restitutio der alveolokapillären Einheit zu führen. Der Einsatz extrakorporaler Verfahren zur Lungenunterstützung kann bei Patienten mit schwerem ARDS und therapierefraktärer Hypoxämie im Einzelfall als Rescue-Verfahren erwogen werden, um protektive Beatmungsstrategien zu ermöglichen und um Zeit für die Ausheilung der Erkrankung zu gewinnen („bridging to recovery“).

Patienten mit ARDS haben auch heute noch ein hohes Risiko, an ihrer Erkrankung zu versterben. Neben der erfolgreichen Therapie der Grunderkrankung können die Implementierung einer protektiven Beatmung mit Tidalvolumina ≤ 6 ml/kg Standardkörpergewicht, der adäquat adjustierte PEEP, ein restriktives Flüssigkeitsregime und die frühe Bauchlagerung bei schwererem ARDS zu einer reduzierten Mortalität beitragen. Daten der Lung-Safe-Studie zeigen jedoch, dass zwei Drittel der Patienten mit einem Tidalvolumen ≥ 8 ml/kg Standardgewicht und 83 % der Patienten mit einem PEEP < 12 cmH₂O beatmet wurden und die Bauchlage nur bei 16 % der Patienten mit schwerem ARDS durchgeführt wurde.

Die Krankenhausmortalität liegt für Patienten mit mildem ARDS bei 35 % und steigt bei moderatem ARDS auf 40 %, bei schwerem ARDS auf 46 % an (Bellani et al. 2016). Diese Daten entsprechen ungefähr der retrospektiven Auswertung der klinischen Datenbanken der Berlin-Definition 2011. Eine hohe Mortalität von 66 % weisen ARDS-Patienten ohne klassische Risikofaktoren auf (Gibelin et al. 2016).

Patienten mit moderatem bis schwerem ARDS haben häufig einen prolongierten Weaning-Verlauf, der oftmals zu einer Verlegung in ein spezialisiertes Weaning-Zentrum führt. Der frühe Einsatz von Spontanatmung, protokollbasierte Sedierungspausen, intensive Physiotherapie mit einer frühen Mobilisation, ein aufmerksames Delir-Management und eine bedarfsadaptierte Ernährung wirken sich später entscheidend auf den Weaning-Erfolg aus.

Zunehmend befassen sich Studien mit den Langzeitfolgen der Erkrankung. Neben einer oftmals weitgehend wiederhergestellten pulmonalen Funktion ist die körperliche Leistungsfähigkeit auch drei Jahre nach der Erkrankung deutlich eingeschränkt. Valider Parameter ist die 6-Minuten-Gehstrecke, die zu diesem Zeitpunkt noch um 33 % reduziert ist. Nach zwei Jahren leiden 46 % der Patienten unter neurokognitiven Störungen, die das Gedächtnis, die Aufmerksamkeit und die Konzentrationsfähigkeit betreffen. Bei 40 % der Patienten liegt zu diesem Zeitpunkt eine depressive Symptomatik vor. Eine posttraumatische Belastungsstörung betrifft Patienten wie Angehörige in gleichem Maße. Die Hälfte der vorher im Arbeitsleben stehenden Patienten ist 1 Jahr nach der Erkrankung wieder berufstätig, nach 5 Jahren sind es 77 % der Patienten (Dodoo-Schnittke et al. 2017). Es wird deutlich, dass viele Patienten über die Rehabilitationsphase hinaus das Angebot einer langfristigen medizinischen Anbindung brauchen, um die Langzeitfolgen der ARDS-Erkrankung in einem veränderten Alltagskontext bewältigen zu können.