Material
Der Tubus muss bei Körpertemperatur flexibel und doch fest genug sein, um ein Abknicken zu verhindern. Transparentes Material ermöglicht die visuelle Kontrolle des Tubus auf Sekrete und Feuchtigkeitsniederschlag.
Eine glatte Oberfläche wirkt sekretabweisend, erleichtert das endotracheale Absaugen und setzt geringe Gewebereize. Die Gewebeverträglichkeit des Materials wird nach Z-79 (Committee Z-79 on Anesthesia Equipment of the USA Standards Institut), I.T.-Norm („implantation tested“) oder CE-Norm zertifiziert.
Zur Lokalisierung in Röntgenaufnahmen ist dem Material oft ein Röntgenkontraststreifen beigefügt.
Aus hygienischen Gründen und wegen Materialproblemen bei thermischer (Materialdeformierung) oder chemischer (toxische Reaktionsprodukte) Sterilisation sind Einmalartikel üblich. Überwiegend wird heutzutage Polyvinylchlorid (PVC) zur Herstellung verwendet, das die genannten Kriterien erfüllt.
Davon abweichend wird bei Spiral- oder Woodbridge-Tuben
eine eng gewundene
Drahtspirale in eine Latex-, Silastic- oder PVC-Grundsubstanz eingebettet. Für Lasereingriffe
am Larynx in
Beatmung sind metallbedampfte,
laserresistente Tuben erhältlich. Gummi hat für die Routineanwendung keine Berechtigung mehr, da das Material mit Körpergewebe reagieren kann und Sekrete an der Wandung haften.
Der Röhrenquerschnitt ist rund. Die Gefahr des Abknickens wird durch die gleichmäßige Rundung vermindert. In Längsrichtung sind Tuben unterschiedlich vorgeformt. Das Spektrum reicht von geraden, nichtvorgeformten Spiraltuben über den in Bogenform verlaufenden Magill-Tubus bis zu festen Formen wie beim Oxford- oder RAE-Tubus.
Blockmanschette und Cuffdruck
Am distalen Tubusende befindet sich die Blockmanschette (Cuff). Bei korrekter Tubuslage liegt sie in der Tracheamitte. Sie wird über einen Zuleitungsschlauch mit Pilotballon und Ventil/Verschluss gefüllt.
Die Blockmanschette muss der ganzen Zirkumferenz der Trachea dicht anliegen, um zwischen Tubus- und Trachelwand dicht abschließen zu können. Dazu muss ein Formwechsel von rund (Tubus) auf Hufeisenform (Trachea) erfolgen. Durch Druck auf das Trachealepithel können jedoch ischämische Nekrosen und konsekutiv
Trachealstenosen entstehen. Dabei scheint der Anpressdruck eine größere Rolle zu spielen als eine Überdehnung des Gewebes [
1]. Durch akute Überdehnung sind aber auch Trachealrupturen möglich. Zusätzliche Faktoren wie
Sepsis, arterielle Hypotonie, Infektionen der Atemwege oder Steroidtherapie steigern die Gefahr von Trachealschäden. Daher gilt:
Der Anpressdruck des Cuffs an die Trachealwand darf den Kapillarperfusionsdruck des Trachealflimmerepithels (25–35 mmHg) nicht überschreiten.
Bei kleinen Blockmanschetten sind diese Forderungen nicht erfüllt. Beim Füllen des Cuffs wird dieser gedehnt. Der Cuffdruck
steigt an, bevor die Trachealwand erreicht ist. Der kleine Cuff erreicht die Trachealwand ungleichmäßig. Während er der Tracheavorderwand schon anliegen und erheblichen Druck auf das Flimmerepithel ausüben kann, muss er sich noch nach dorsal zur Pars Membranacea ausdehnen, um eine gute Abdichtung zu erzeugen. Die Folge sind hohe Anpressdrücke und Trachealverformungen durch den Cuff. Beim „
high volume, low pressure cuff“ erreicht der Cuff beim Blocken die Trachealwand, bevor er ganz entfaltet ist. Der Blockdruck entspricht damit dem Anpressdruck [
2]. Die Blockmanschette kann sich bei niedrigen Drücken dem Tracheallumen gut anlegen, ohne dass eine Verformung der Trachea erfolgt. Da der Cuff der Trachea insgesamt über ein längeres Stück anliegt, wird ein geringerer Druck für den dichten Abschluss benötigt. Scherkräfte an der Trachealwand durch Bewegung des Tubus werden reduziert, weil sich der Tubus bei geringen Bewegungen (z. B. der Atembewegung selbst) im Cuff bewegt, ohne dass der Cuff an der Trachealwand entlang gezogen wird.
Zur Vermeidung von Trachealschäden sollten für längerdauernde Eingriffe nur noch Trachealtuben mit großlumigen Blockmanschetten und niedrigem Cuffdruck eingesetzt werden. Der Blockdruck wird so niedrig wie möglich gewählt (Cuffdruckmessung 15–25 mmHg).
Durch Druck auf den Pilotballon kann der Manschettendruck nur grob geschätzt werden. Daher sollte nach jeder Intubation der Cuffdruck mit einem Manometer (
Cuffdruckmesser) gemessen werden, eine Maßnahme, die im Narkoseprotokoll notiert werden sollte. Der niedrigste Blockdruck wird durch langsames Erhöhen des Cuffdrucks bis zum Verschwinden der Nebenluftgeräusche unter der
Beatmung gefunden.
Der erforderliche Cuffdruck steigt linear mit dem Spitzenbeatmungsdruck an. Ein Cuffdruck von 25 mmHg kann bis zu einem Spitzenbeatmungsdruck von 50 mbar (5 kPa) abdichten [
3].
Lachgas diffundiert während der Narkose in den Cuff und erhöht den Cuffdruck. Das Risiko von Trachealschäden steigt [
4].
Deshalb muss bei Verwendung von Lachgas der Cuffdruck engmaschig kontrolliert und korrigiert werden.
Tuben für Kinder
Die frühere Empfehlung bei Kindern bis 8 Jahren (Tubusgröße ID ≤6,0) nur ungeblockte Tuben zu verwenden wird zunehmend aufgegeben.
Hintergrund: Der Krikoiddurchmesser der 8- bis 10-Jährigen beträgt ca. 8–10 mm, der Trachealdurchmesser ca. 11 mm. Der Außendurchmesser eines 6,5 ID „low pressure, high volume cuff“ beträgt 12,3–16,4 mm [
5].
Das Zahlenbeispiel belegt die Problematik zwischen benötigtem Innendurchmesser und limitierter Passage. Ein weiteres Problem ist die Gefahr von Tracheal- oder Larynxstenose nach Intubationstrauma. In engen kindlichen Luftwegen führen schon geringe narbige Stenosierungen zu hohen Atemwegswiderständen.
Ungeblockte Tuben werden so gewählt, dass sie ohne Widerstand das Krikoid passieren und ausreichend abdichten. Die Kreisform des Krikoids als engste Stelle sorgt für den guten Abschluss zum Tubus. Geringe Nebenluft ist unproblematisch, ggf. kann der Hypopharynx zusätzlich tamponiert werden. Tritt bei Beatmungsdrücken über 20 mbar (2 kPa) keine Nebenluft aus, ist dies sogar als Zeichen dafür zu werten, dass der Tubus zu stramm im Krikoid sitzt.
Aufgrund der verbesserten Materialien lassen sich mittlerweile jedoch blockbare Endotrachealtuben herstellen, bei denen der zusätzliche Auftrag auf den äußeren Tubusdurchmesser gering ausfällt. Zusätzlich ist auch die Gewebeverträglichkeit des Tubusmaterials verbessert worden. Der Vorteil des geblockten Tubus liegt im Aspirationsschutz, der auch im Kindesalter notwendig sein kann [
5]. Der Tubus muss u. U. eine halbe Größe kleiner gewählt werden. Wichtig ist die sorgfältige und vollkommen atraumatisch durchgeführte Intubation. Der Cuffdruck
muss minimal gewählt werden und mit einem Cuffdruckmesser kontinuierlich und sorgfältig überprüft werden. Bei Kurzzeitbeatmung unter Narkosebedingungen ist dieses Vorgehen unproblematisch [
6].
Tubusdurchmesser, Länge und Einführtiefe
Die Größe von Endotrachealtuben wird in mm Innendurchmesser von 2,5–9,0 oder als Außenumfang von 12–41 Ch (Charrière) angegeben.
Die Länge der gebräuchlichen Trachealtuben liegt zwischen 10 und 35 cm und wird der Tubusdicke und Verwendung angepasst.
Das Hagen-Poiseuille-Gesetz
kann näherungsweise auf laminaren Atemgasfluss übertragen werden. Der Atemgasfluss (ΔV/Δt) ist abhängig vom inneren Tubusdurchmesser (Radius r), der Tubuslänge (l), dem Reibungskoeffizienten des Gases (ŋ) und der Druckdifferenz (Δp).
$$ \frac{\Delta V}{\Delta t}=\frac{\pi \times {r}^4\times \Delta p}{8\times \eta \times l} $$
Um den Widerstand gering zu halten, sollte idealerweise ein so kurzer Tubus wie möglich, mit so großem Durchmesser wie möglich, gewählt werden. Der Innenradius ist, da er bei der Berechnung des Atemgasflusses in der vierten Potenz steht, der entscheidende Faktor für den Atemwegswiderstand.
Die Glottis ist bei Erwachsenen die engste Stelle der Tubuspassage, bei Kindern ist es der Ringknorpel. Diese Engstellen müssen mit dem Tubus ohne Widerstand passiert werden können.
Deshalb kann sich eine traumatische Intubation mit zu großem Tubus nach der Extubation fatal auswirken.
Tubusgröße (mm ID) = 4 + (Alter in Jahren/4)
Bei Kindern unter einem Jahr werden die Größen 3,0–4,0 mm benötigt. Für Jugendliche und Erwachsene werden die Größen nach der Körperkonstitution gewählt.
Frauen: Innendurchmesser 7,0–7,5 mm.
Männer: Innendurchmesser 7,5–8,5 mm.
Die Tubuslage muss immer durch eine sorgfältige Auskultation auf seitengleiche
Beatmung überprüft werden. Um Täuschungen zu vermeiden, müssen mindestens 2 Auskultationspunkte (ein medial-kranial und ein lateral-basaler Punkt) pro Lungenflügel miteinander verglichen werden. Über sehr medial gelegene Auskultationspunkte kann oft ein fortgeleitetes Atemgeräusch der kontralateralen Lunge gehört und fehlgedeutet werden. Bei einem O
2-Sättigungsabfall ist an eine einseitige Beatmung zu denken. Die Häufigkeit der akzidentellen bronchialen Intubation liegt bei 3,7 % [
7].
Im Zweifel wird der entblockte Tubus unter Auskultation zurückgezogen, bis das Atemgeräusch seitengleich ist. Über präexistente Seitendifferenzen muss man sich präoperativ Klarheit verschaffen.
Nach jedem Lagewechsel oder nach Bewegungen des Kopfs ist die Position des Endotrachealtubus erneut zu überprüfen.