Die Intensivmedizin
Autoren
Johannes Bickenbach und Rolf Dembinski

Maschinelle Beatmung und Entwöhnung von der Beatmung

Zu den Kernthemen der Intensivmedizin gehören die maschinelle Beatmung und das Weaning. Die maschinelle Beatmung mit positivem Atemwegsdruck dient der Übernahme oder Unterstützung der Ventilation und der Aufrechterhaltung eines ausreichenden pulmonalen Gasaustauschs bei der akuten respiratorischen Insuffizienz.
Bei physiologischer Atmung wird von der Atemmuskulatur ein negativer Druckgradient aufgebaut, dem entlang inspiratorisch Gas in die Lungen fließt. Bei der Beatmung resultiert demgegenüber der inspiratorische Druckgradient aus einem positiven Atemwegsdruck.
Die Umkehrung der intrathorakalen Druckverhältnisse hat zahlreiche pathophysiologische Konsequenzen. Dementsprechend ist mit der maschinellen Beatmung ein Überwachungsaufwand verbunden, der lediglich auf einer Intensivstation gewährleistet werden kann.

Indikationen zur Beatmung

Eine schwere respiratorische Insuffizienz tritt entweder als Versagen der Atempumpe oder als primäres Versagen des pulmonalen Gasaustauschs auf. Dementsprechend ergeben sich 2 prinzipielle Indikationen zur maschinellen Beatmung:
  • Übernahme oder Unterstützung der Ventilation
  • Aufrechterhaltung eines ausreichenden Gasaustauschs
Hiervon abzugrenzen sind die nichtrespiratorischen Indikationen zur Beatmung wie Koma, Intoxikationen, sequenzielle operative Versorgung in Narkose etc., die bei ca. 20 % aller Patienten Grund der Beatmung sind (Esteban et al. 2008). Hierbei führen entweder der Ausfall des zentralen Atemantriebs, Blockaden der neuromuskulären Überleitung oder aber die Sicherung der Atemwege zur Beatmungsindikation.

Unterstützung der Ventilation

Eine absolute Indikation zur maschinellen Beatmung ist fraglos beim Ausfall des zentralen Atemantriebs oder der neuromuskulären Transmission gegeben. Schwieriger ist die Indikationsstellung bei Reduktion der effektiven Ventilation, ohne dass diese aber ganz ausfällt. Die Ineffektivität der Ventilation kann zumindest für eine gewisse Zeit durch Erhöhung der muskulären Atemarbeit kompensiert werden, führt allerdings dann in die muskuläre Erschöpfung und wird so zu einer der häufigsten Indikationen für die maschinelle Beatmung.
Bei der ventilationsbedingten respiratorischen Insuffizienz hängt die Indikation zur Beatmung davon ab, ob die erhöhte Atemarbeit vom Patienten geleistet werden kann, oder ob er sich muskulär erschöpfen wird.
Klinische Zeichen, bei denen in aller Regel die Indikation zur maschinellen Beatmung gegeben ist
  • Flache, schnelle Atmung (Frequenz >35/min, „rapid shallow breathing“)
  • Deutliche Aktivität der inspiratorischen Hilfsmuskulatur
  • Einziehungen der oberen oder unteren Thoraxapertur und/oder sichtbare, muskuläre Aktivität der Muskulatur des Schultergürtels, interkostale Einziehungen
  • Agitation, Minderung der Vigilanz durch die respiratorische Insuffizienz
  • Entwicklung einer respiratorischen Azidose
  • Entwicklung einer Hypoxämie (SaO2 < 90 %) trotz O2-Gabe.

Aufrechterhaltung eines ausreichenden Gasaustauschs

Die hypoxische respiratorische Insuffizienz beruht pathophysiologisch in aller Regel auf Veränderungen der Lungenstruktur und der Volumina. Es kommt auf dem Boden verschiedener Ursachen zu einer uniformen Abnahme der Gasaustauschfläche. In dieser Situation dient die maschinelle Beatmung primär der Restitution der Gasaustauschfläche durch Wiedereröffnung und Offenhalten anderweitig verschlossener Lungenareale (Slutsky 1994a, b).

Formen der Beatmung

Die verschiedenen Formen der maschinellen Beatmung lassen sich nach dem Anteil der maschinellen Ventilation an der Gesamtventilation in 2 Gruppen unterteilen.

Vollständige Unterstützung der Ventilation

Hauptmerkmal der kontrollierten Beatmung ist das Fehlen jeglicher Spontanatmung. Die Ventilation resultiert gänzlich aus der maschinellen Einstellung des Beatmungsmusters und den passiven mechanischen Eigenschaften des respiratorischen Systems. Je nach Steuerung des verabreichten Atemzugs unterscheidet man die volumenkontrollierte (VCV) von der druckkontrollierten (PCV) Beatmung.

Volumenkontrollierte Beatmung

Bei der volumenkontrollierten Beatmung wird ein definiertes Atemzugvolumen (VT) mit einem einstellbaren Gasfluss appliziert. Die Höhe des Gasflusses ergibt sich aus VT und Dauer der Inspiration. An modernen Beatmungsgeräten stehen konstante, dezelerierende und sinusförmige Flussmuster zur Verfügung. Als weitere Option ist ein endinspiratorisches, strömungsfreies Plateau einstellbar („No-flow-Intervall“; Abb. 1 und 2).
Der Atemwegsdruck ergibt sich bei der volumenkontrollierten Beatmung aus den mechanischen Eigenschaften des respiratorischen Systems und der Höhe des Gasflusses. Zur Vermeidung überhöhter inspiratorischer Spitzendrücke sollte eine absolute obere Druckgrenze (<30 cm H2O) eingestellt werden, bei deren Erreichen die Inspiration entweder abgebrochen oder auf diesem Druckniveau solange gehalten wird, bis die vorgegebene Inspirationszeit erreicht ist (volumenkontrollierte, druckbegrenzte Beatmung).

Druckkontrollierte Beatmung

Bei der druckkontrollierten Beatmung wird der Atemwegsdruck in Form eines Rechtecksignals direkt angewählt. Der Gasfluss ergibt sich hierbei aus der Höhe der Druckamplitude und den mechanischen Eigenschaften des respiratorischen Systems. Da die respiratorischen Widerstände am Beginn der Inspiration am geringsten sind, erhält man eine hohe Initialströmung, die im Sinne eines dezelerierenden Flusses rasch abnimmt und mit einem No-flow-Intervall endet. Dieses No-flow-Intervall unterscheidet sich jedoch vom klassischen Plateau, da der Plateaudruck bei Volumenverlust (z. B. weil bisher verschlossene Bezirke der Lunge bei dem gehaltenen Druck eröffnet werden) sofort durch erneuten inspiratorischen Gasfluss aufrechterhalten wird.
Da das Atemzugvolumen bei dieser Beatmung nicht konstant ist, muss es engmaschig überwacht werden.

Atemfrequenz, I : E-Verhältnis und „inversed ratio ventilation“

Bei allen kontrollierten Beatmungsverfahren werden die Beatmungsfrequenz und das Atemzeitverhältnis (Verhältnis aus Inspiration zu Exspiration, „I : E-ratio“) am Beatmungsgerät direkt eingestellt.
Wird die Inspirationszeit über das physiologische Verhältnis von 1 : 2 gewählt, spricht man von „inversed ratio ventilation“ (IRV). Hierbei wird die Exspirationszeit u. U. soweit verkürzt, dass eine vollständige Exspiration nicht mehr möglich ist, was zur Entwicklung eines intrinsischen PEEP (PEEPi) und zur Abnahme des VT führen kann. IRV ist sowohl bei der druck- als auch bei der volumenkontrollierten Beatmung möglich, wird allerdings heute nicht mehr empfohlen.
Bei den kontrollierten Beatmungsverfahren ist eine tiefe Sedierung notwendig, um die Spontanatemaktivität zu unterdrücken. Bei erhaltener oder wieder einsetzender Spontanatmung kommt es häufig zur Desynchronisation zwischen Patient und Ventilator mit ansteigender Atemarbeit, erhöhtem Sauerstoffverbrauch und ungünstiger Gasverteilung in den Lungen.
Wichtige Zeichen einer Desynchronisation zwischen Patient und Ventilator sind ansteigender Atemwegsdruck und abfallendes VT. Häufig kommt es auch zu einer Verschlechterung des Gasaustauschs.

Partielle Unterstützung der Ventilation

Bei allen Verfahren zur partiellen Unterstützung der Ventilation ist die Spontanatmung des Patienten zumindest teilweise erhalten. Spontanatmung und maschinelle Beatmung wechseln sich entweder ab (intermittierende Ventilation), oder jede Inspiration wird maschinell unterstützt („inspiratory assist“).
Die intermittierenden Verfahren zielen auf eine Optimierung des Minutenvolumens, während die Unterstützung jeder Inspirationsbemühung das einzelne Atemzugvolumen augmentiert.
Die Vielzahl der Verfahren erklärt sich aus den verschiedenen technischen Möglichkeiten, die maschinelle Ventilation und die Spontanatmung zu verbinden.

Assistierte maschinelle Ventilation (AMV, „assist control“, A/C)

Bei AMV wird ein Atemhub eingestellt, der mit einer gewählten Atemfrequenz und einem einzustellenden I : E-Verhältnis appliziert wird. Der Patient kann allerdings über einen Triggermechanismus den nächsten, voreingestellten Atemhub auslösen, wodurch eine effiziente Entlastung der Atemmuskulatur erreicht wird (Abb. 3).
Problematisch ist allerdings, dass die Länge der maschinellen Inspiration unabhängig von der Anzahl der Triggerimpulse ist. Bei steigender Atemfrequenz wird also immer häufiger ein Atemhub mit einer definierten Inspiration ausgelöst, sodass die Exspiration notwendigerweise kürzer wird, was zur Entwicklung eines PEEPi beitragen kann. Diese Form der unterstützten Beatmung ist die einfachste und konventionellste Technik und wird heute weltweit nach wie vor am häufigsten verwendet (Esteban et al. 2002).

Synchronisierte intermittierende Ventilation (SIMV)

Bei SIMV kann der Patient zwischen den eingestellten maschinellen Atemzügen ein- und ausatmen. Der Beginn eines maschinellen Atemhubes wird über einen Triggerimpuls an die Spontanatmung synchronisiert. Sollte der Patient nicht spontan atmen, wird der maschinelle Atemzug nach einem gewissen „Erwartungsfenster“ appliziert. Da bei fehlender Spontanatmung eine maschinelle Mindestventilation sichergestellt ist, wurde SIMV vielfach als Standardmodus eingesetzt. Die maschinellen Atemhübe können sowohl volumen- als auch druckkontrolliert (pcSIMV) appliziert werden. Nachteilig ist aber, dass mit reinem SIMV keine effektive Entlastung der respiratorischen Muskulatur erreicht wird (Marini et al. 1986).
Der Tubus und das Atemschlauchsystem sind ein zusätzlicher Atemwegswiderstand, dessen Überwindung zusätzliche Atemarbeit darstellt. Deswegen werden die spontanen Atemzüge bei SIMV häufig mit einem inspiratorischen Hilfsdruck („pressure support“, PS, Kap. Nichtinvasive Beatmung zur Therapie der akuten respiratorischen Insuffizienz) unterstützt. Hierdurch kann die zusätzliche Atemarbeit kompensiert werden (Abb. 4) (Leung et al. 1997).

BIPAP („biphasic positive airway pressure“)

BIPAP lässt sich als die Kombination einer drucklimitierten, zeitgesteuerten Beatmung mit erhaltener Spontanatmung beschreiben (Baum et al. 1989). Es werden zwei Druckniveaus eingestellt, zwischen denen nach einer einstellbaren Zeitspanne gewechselt wird. Auf beiden Druckniveaus ist die Spontanatmung möglich. Der Anteil der maschinellen Ventilation ergibt sich aus den Volumenverschiebungen beim Wechsel zwischen dem unteren und dem oberen Druckniveau. Atmet der Patient nicht spontan, gleicht BIPAP also der druckkontrollierten Beatmung. Atmet der Patient lediglich auf dem unteren Druckniveau, entspricht dies einem druckkontrollierten SIMV (Abb. 5).
Originäres BIPAP ist erreicht, wenn der Patient auf beiden Druckniveaus spontan atmet. Der maschinelle Anteil der Ventilation kann über eine Verringerung der Druckamplitude zwischen oberem und unterem Druck und über eine Verkürzung der Zeit für das obere Druckniveau erreicht werden.

Druckunterstützte Beatmung

Im Gegensatz zur intermittierenden Beatmung wird bei der druckunterstützten Beatmung („pressure support“; PS) jede Spontanatemaktivität mit einem inspiratorischen Hilfsdruck unterstützt. Nach Überwinden der Triggerschwelle liefert der Ventilator hierbei solange eine Gasströmung, bis der gewählte Atemwegsdruck erreicht ist. Sobald die inspiratorische Gasströmung einen bestimmten Wert unterschritten hat (meist 25 % des Spitzenflusses) oder der Atemwegsdruck um einen bestimmten Wert überschritten wird (meist 1–3 cm H2O), wird die Inspiration beendet. Die Höhe des VT hängt von der Höhe der Druckamplitude und der Mechanik des respiratorischen Systems ab. Je nach Höhe der Druckunterstützung ist eine graduelle Reduktion der Atemarbeit zu erreichen (Abb. 6; (Brochard et al. 1989)).
Die alleinige Anwendung von PS setzt einen ausreichenden Atemantrieb des Patienten voraus. PS ermöglicht eine gute Adaptation zwischen Patient und Ventilator, da der Patient die nahezu vollständige Kontrolle über die Atemfrequenz, das Atemzeitverhältnis und die Höhe der Gasströmung behält. Es ist allerdings zu bedenken, dass auch bei diesem Modus eine Desynchronisation auftreten kann, insbesondere dann, wenn der Patient wenig Muskelkraft und eine hohe exspiratorische Resistance hat und beim Beatmungsgerät eine hohe Druckunterstützung eingestellt ist (Fabry et al. 1995).

Proportional assist ventilation (PAV)

Eine neuere Entwicklung ist die Beatmung mit volumen- oder flussproportionaler Druckunterstützung („proportional assist ventilation“; PAV bzw. „proportional pressure support“; PPS) (Younes 1992). Bei konventionellen Beatmungsverfahren kommt es zu einer Diskrepanz zwischen der Inspirationsbemühung und der tatsächlich erreichten Ventilation. Ein mit PS beatmeter Patient kann zwar mit einem höheren inspiratorischen Kraftaufwand ein größeres Atemzugvolumen generieren, erhält jedoch vom Respirator keine entsprechend höhere Unterstützung. Die notwendige Mehrarbeit muss vollständig vom Patienten selber aufgebracht werden. Mit PAV soll diese Diskrepanz vermieden werden, indem die Druckunterstützung proportional zur Inspirationsbemühung verabreicht wird (Abb. 7).
Mit PAV wird ein definierter Anteil der Atemarbeit gegen elastische Widerstände als volumenproportionale Druckunterstützung oder ein definierter Anteil der Atemarbeit gegen resistive Widerstände als flowproportionale Druckunterstützung vom Respirator übernommen. Bei Steigerung der Inspirationsbemühung wird eine proportional höhere Druckunterstützung verabreicht. Mit PAV soll eine optimale Adaptation zwischen Patient und Respirator ermöglicht werden (Younes et al. 1992).
Die optimale Einstellung dieses Beatmungsverfahrens setzt die Kenntnis von Elastance und Resistance voraus, deren genaue Bestimmung allerdings lange nur während kontrollierter Beatmung hinreichend genau durchgeführt werden konnte, weshalb PAV für die Praxis letztlich zu aufwendig war. Inzwischen können Elastance und Resistance zwar durch automatisierte Messmanöver auch während Spontanatmung exakt genug kalkuliert werden (Younes et al. 2001a, b), der klinische Stellenwert von PAV ist jedoch bis heute nicht hinreichend untersucht und kann deshalb nicht abschließend beurteilt werden.

Neurally adjusted ventilatory assist

Bei Spontanatmungsbemühungen des Patienten treten immer wieder zeitliche Asynchronien zwischen Beatmungstrigger und Atembedarf des Patienten auf. Zudem ist der Grad der maschinellen Unterstützung pro Atembemühung nicht immer gleich ausgeprägt, sodass eine „Übertriggerung“ durch das Beatmungsgerät die Folge sein kann. Umgekehrt können gänzlich nichtassistierte Atemzüge auftreten. In der Folge haben Patienten eine unnötige Erhöhung der Atemarbeit, Dyskomfort und Stress.
Bei der neuronal gesteuerten Beatmung (NAVA) verabreicht das Beatmungsgerät die Unterstützung synchron und proportional zur elektrischen Aktivität des Zwerchfells. Die Messung der Zwerchfellaktivität erfolgt durch eine mit einer Spezialelektrode versehene Magensonde. Da die Zwerchfellaktivität durch neuronale Feedback-Mechanismen moduliert wird, kann der Patient das Ausmaß der Beatmungsunterstützung selbst steuern, indem die abgeleiteten elektrischen Signale Beginn und Ende der Inspiration des Patienten erkennen, die wiederum im Beatmungsgerät weiterverarbeitet werden. Die resultierende Druckunterstützung ist somit direkt proportional zur elektrischen Aktivität des Zwerchfells und wird kontinuierlich angepasst an die aktuelle Stärke des gemessenen Signals.
Eine abschließende Beurteilung, ob Patienten, insbesondere in der Entwöhnung nach Langzeitbeatmung, von NAVA profitieren, ist fraglich, weil auch hier bisher große klinische Studienergebnisse nicht vorliegen.

Trigger bei assistierter Beatmung

Wie schon angedeutet, ist die Triggerung bei assistierenden Beatmungsformen ein wichtiges Steuerungsprinzip. Hierbei wird der maschinelle Beatmungsvorgang durch die initiale Spontanatmungsaktivität des Patienten ausgelöst und so synchronisiert. Das erfordert einen entsprechenden Steuermechanismus im Respirator, der die Spontanatmungsbemühungen des Patienten erkennen und durch Auslösen eines maschinellen Beatmungszuges („assistierte“ Beatmung) beantworten oder, bei Spontanatmungsformen, einen ausreichenden Gasfluss zur Verfügung stellen muss („demand-flow“).
Das zugrundeliegende Steuerprinzip beruht auf der Detektion eines relativen Unterdrucks als Folge der Einatmungsbemühungen des Patienten. In modernen Respiratoren erfolgt dies durch empfindliche elektronische Druck- oder Flowsensoren.

Triggerempfindlichkeit

Die Triggerempfindlichkeit (Triggerschwelle) wird entweder manuell als Differenzdruck („Drucktrigger“) oder als Flowäquivalent („Flowtrigger“) eingestellt oder fest vorgegeben. Bei Spontanatmung steigern hohe Triggerschwellen die Atemarbeit des Patienten durch ineffektive, nicht von einer effektiven Beatmung gefolgte Atemexkursionen. Dyspnoe, Stress, Angst, motorische Unruhe usw. sind die Folge.
Es ist daher nicht sinnvoll, hohe Atemfrequenzen oder unerwünschte Eigenatmung des Patienten durch das Erhöhen der Triggerschwelle am Respirator zu unterdrücken. Der Trigger soll so sensibel wie eben möglich eingestellt werden, ohne dass es zur Selbsttriggerung kommt.
Bei der Selbsttriggerung führen bereits geringste Schwankungen von Druck, Flow oder Volumen (z. B. durch Bewegungen des Patienten oder Kondenswasser in den Atemschläuchen) zur Auslösung einer unerwünschten maschinellen Inspiration, ohne dass ein echter Atemantrieb vom Patienten hier vorliegt.
Die Sensitivität des gesamten Regelkreises aus Atemmechanik, Steuersensor und Ventil beeinflusst v. a. die Triggerlatenz. Sie beschreibt den Zeitraum vom Beginn der Inspirationsbemühung des Patienten bis zur tatsächlichen Öffnung des Inspirationsventils. Die Triggerlatenz sollte kurz sein, der maschinelle Ventilationsflow sollte möglichst verzögerungsfrei geliefert werden. Die Triggerlatenz ist gerätespezifisch unterschiedlich, abhängig von den pneumatischen Übertragungseigenschaften des Schlauchsystems, der Qualität des Inspirationsventils sowie der Sensitivität des Steuersensors. Sie kann von Patient oder Therapeut nicht unmittelbar beeinflusst werden.
Ältere Respiratoren haben aufgrund technischer Unzulänglichkeiten oftmals hohe Ventiltriggerlatenzzeiten im Bereich von mehreren hundert Millisekunden, die insbesondere bei Spontanatmung zu unbefriedigender Volumenbereitstellung, Phasenverschiebung zwischen Patient und Respirator sowie Erhöhung der isometrischen Atemarbeit führen. Wesentliches klinisches Symptom überhöhter Latenzzeiten ist die Desynchronisation. Die Sensoren und Ventile moderner Intensivrespiratoren haben durchgehend recht geringe Triggerlatenzzeiten im Bereich weniger Millisekunden.

Nebenwirkungen und Risiken der maschinellen Beatmung

Hämodynamische Konsequenzen maschineller Ventilation

Der positive Atemwegsdruck wird entsprechend der Dehnbarkeit des respiratorischen Systems auf die anderen intrathorakalen Organe übertragen, wobei die Drucktransmission mit der Höhe der Compliance zunimmt.
Bei Vorliegen eines schweren akuten Lungenschadens mit deutlicher Abnahme der Compliance ist mit weniger Beeinträchtigung der kardiozirkulatorischen Funktion durch erhöhten Beatmungsdruck zu rechnen als bei normaler Lungenmechanik, da es aufgrund der Steife der Lunge zu einer geringeren Druckübertragung kommt.

Wirkungen des positiven intrathorakalen Drucks am rechten Herzen

Die Erhöhung des intrathorakalen Drucks führt je nach Höhe des Drucks, des Füllungszustandes der Gefäße und der kardialen Funktion zu:
  • Abnahme des venösen Rückstroms nach intrathorakal,
  • Kompression der Vorhöfe und Kammern mit Abnahme der Herzfüllung,
  • Erhöhung der rechtsventrikulären Nachlast.

Vermeidung und Therapie der eingeschränkten Herzleistung

Da dem mittleren Atemwegsdruck eine entscheidende Bedeutung für die kardiozirkulatorischen Wirkungen der maschinellen Beatmung zukommt, sollte zu deren Vermeidung der Atemwegsdruck minimiert und der intravasale Füllungszustand optimiert werden (Vieillard-Baron und Jardin 2003).

Wirkungen des positiven intrathorakalen Drucks am linken Herzen

Eine Erhöhung des intrathorakalen Drucks senkt die Nachlast des linken Ventrikels.
Das ist der Grund für die benefiziellen Wirkungen der Beatmung beim kardiogenen Lungenödem (Kap. Intensivtherapie bei akuter Herzinsuffizienz und kardiogener Schock, Herzbeuteltamponade). Ebenfalls hierdurch erklärbar wird, warum bei der Entwöhnung von der Beatmung durch den abrupten Wegfall des positiven intrathorakalen Drucks beim Risikopatienten eine akute linksventrikuläre Dekompensation provoziert werden kann (Pinsky 2005).

Nebenwirkung der Beatmung auf die Organfunktion

Hepatische Nebenwirkungen

Aufgrund des verminderten Rückstroms venösen Blutes zum Herzen ist an der Leber häufig eine venöse Stauung nachzuweisen. Durch die Beeinträchtigung der intrahepatischen hydrostatischen Verhältnisse kommt es letztlich zu einer Beeinträchtigung der Leberzellfunktion. Hierdurch kann die maschinelle Beatmung zur recht häufigen Hyperbilirubinämie bei Intensivpatienten beitragen (Putensen et al. 2006b).

Renale Nebenwirkungen

Während der maschinellen Beatmung ist regelhaft eine Einschränkung der Diurese und der Natriurese nachweisbar. Neben dem herabgesetzten Herzzeitvolumen und der Erhöhung des Drucks in der V. Cava inferior sind hierfür die Stimulation antidiuretischer und antinatriuretischer Hormonsysteme während der Überdruckbeatmung mitverantwortlich (Kuiper et al. 2005).

Nebenwirkungen am zentralen Nervensystem

Abnahme des arteriellen Blutdrucks und Reduktion des venösen Abstroms können den zerebralen Perfusionsdruck senken. Hierdurch kann die Erhöhung des intrathorakalen Drucks bei Patienten mit erhöhtem intrakraniellem Druck negative Folgen für die Hirnfunktion haben. Der mittlere Atemwegsdruck soll bei diesen Patienten so niedrig wie möglich gehalten werden. Auf der anderen Seite muss eine arterielle Hypoxämie oder aber eine ausgeprägte Hypoventilation verhindert werden, da hierdurch ebenfalls eine Beeinträchtigung der Hirnfunktion zu befürchten ist (Lowe und Ferguson 2006).
Bei gleichzeitigem Vorliegen eines Lungenversagens und eines Schädel-Hirn-Traumas muss ein Hirndruckmonitoring vorgenommen werden, um die ZNS-Effekte der Beatmungseinstellung individuell überprüfen zu können.

Beatmungsassoziierte Organschäden

Überdehnung der Lunge

Die maschinelle Beatmung kann sowohl einen Lungenschaden auslösen als auch zur Progression eines bereits bestehenden Lungenschadens beitragen. Als Ursache wurde der erhöhte Atemwegsdruck identifiziert (Barotrauma ). Experimentelle Untersuchungen zeigen, dass auch ein zu hohes Volumen der Lunge im Sinne eines Volutraumas schadet. Beide Effekte sind allerdings in der klinischen Praxis kaum voneinander zu trennen, da bei der Beatmung mit positivem Atemwegsdruck die Applikation hoher Volumina notwendigerweise mit der Applikation hoher Beatmungsdrücke einhergeht (Pinhu et al. 2003). Ganz offensichtlich spielen diese Mechanismen auch für die klinische Behandlung beatmeter Patienten eine große Rolle, da die initiale Überblähung der Lunge durch hohe Atemzugvolumina als Risikofaktor für die Sterblichkeit bei der Behandlung eines akuten Lungenschadens identifiziert werden konnte (Sakr et al. 2005).
Cave. Kommt es zu einer Überdehnung der Lunge, können Verletzungen der alveolokapillären Mikrostrukturen bis hin zum Einreißen ganzer alveolarer Bezirke resultieren. Klinisches Korrelat eines ausgeprägten Barotraumas sind „Bullae“ oder Pneumothoraces.

Lungenschaden durch Scherkräfte

Auch die Beatmung bei einem zu geringen Lungenvolumen kann die Lunge schädigen. Rezidivierendes exspiratorisches Kollabieren von Lungenarealen mit Wiedereröffnung in der nächsten Inspiration kann in enormen Scherkräften resultieren, die zum Zerreißen des alveolokapillären Gerüsts der Lunge führen können. Die dosierte Applikation eines exspiratorischen Drucks während der Beatmung kann deswegen lungenprotektiv wirksam sein, weil hierdurch die exspiratorische Atelektasenbildung minimiert werden kann (Maclntyre 2005).
Cave. Exspiratorische Atelektasenbildung mit Wiedereröffnung in der folgenden Inspiration führt zu Scherkräften, die zu einem beatmungsassoziierten Lungenschaden (Ventilator-associated Lung Injury, VALI) beitragen (Atelektrauma).
Die molekularen Mechanismen der Mechanotransduktion, also der Umwandlung dieser physikalischen Reize in potenziell schädliche biochemische Signale, sind nur unvollständig bekannt (Lionetti et al. 2005). Möglicherweise ist die Art dieser Signalumsetzung und/oder die Weiterverarbeitung dieser Signale auch davon abhängig, ob bereits eine Lungenschädigung besteht. So finden sich negative Effekte der maschinellen Beatmung v. a. im Sinne eines „second hit“ bei bereits vorbestehender Lungenschädigung.
Zunehmende Kenntnisse über die Aktivierung inflammatorischer Prozesse, die durch mechanosensorische Aktivierung von Zytokinen weiter unterhalten werden, haben den Begriff „Biotrauma“ geprägt. Alle Mechanismen sind als Ursachen für den beatmungsinduzierten Lungenschaden in Abb. 8 zusammengefasst.
Mögliche Sensoren physikalischer Reize sind dehnungsabhängige Ionenkanäle sowie verschiedene Plasmamembranrezeptoren (z. B. Integrinrezeptoren und Wachstumsfaktorrezeptoren) und zelluläre Adhäsionsmoleküle, die zu einer Aktivierung von Alveolarepithelzellen, Alveolarmakrophagen, Gefäßendothelzellen und Fibroblasten führen können. Hier kommt es durch Aktivierung von Proteinkinasen letztlich zu einer Freisetzung von Inflammationsmediatoren wie Zytokinen und Stickstoffmonoxid (NO) sowie zu einer Zerstörung der alveolokapillären Barriere. Diese Aufhebung der Kompartimentalisierung macht die Ausschüttung der Inflammationsmediatoren in die systemische Zirkulation möglich und bildet damit eine wichtige Vorraussetzung für die Schädigung anderer Organe.
Somit stellt die maschinelle Beatmung einen Risikofaktor für eine Schädigung sowohl der Lunge als auch anderer Organe dar.
Die beatmungsinduzierten Veränderungen in der Lunge sind durch neuartige, innovative Imaging-Technologien am Zielorgan des alveolären Gasaustauschs darstellbar. Die Technik der intravitalen Konfokalmikroskopie erlaubt eine dynamische Echtzeitdarstellung alveolärer Strukturen und kann möglicherweise helfen, lungenprotektive Beatmungseinstellungen zu regulieren (Abb. 9). Diese Technologie ist in Tierexperimenten implementiert (Bickenbach et al. 2009, 2010), große klinische Studien stehen allerdings noch aus.

Infektiöse Komplikationen der Beatmung

Die nosokomiale Pneumonie ist mit einer Inzidenz zwischen 8 % und 28 % aller länger als 24 h beatmeten Patienten eine häufige Komplikation der maschinellen Beatmung (Kap. Antibiotika, Antibiotikaprophylaxe und Antimykotika in der Intensivmedizin und Nosokomiale Infektionen auf der Intensivstation). Sie verlängert die Verweildauer auf der Intensivstation und im Krankenhaus und ist mit einer hohen Letalität von 20–76 % je nach Patientenpopulation verbunden. Die Inzidenz der nosokomialen Pneumonie steigt mit der Dauer der endotrachealen Intubation und Beatmung. Bei nichtinvasiver Beatmung ist sie weniger häufig als beim intubierten Patienten, sodass der Ausdruck „tubusassoziierte Pneumonie“ treffender ist als „beatmungsassoziierte Pneumonie“. Der Tubus wird zur Leitschiene für Bakterien, die sich aus dem Oropharynxbereich nach intratracheal ausbreiten und hier über die Tracheobronchitis letztlich eine Pneumonie verursachen können (Hunter 2006).
Zur Verhinderung der beatmungsassoziierten Pneumonie eignen sich entsprechend dieser Pathophysiologie (Shaw 2005):
  • möglichst steriles Umgehen mit allen Teilen des Beatmungssystems,
  • Oberkörperhochlagerung,
  • Verkürzung der Beatmungsdauer,
  • Anwendung nichtinvasiver Beatmung wann immer möglich.
Auch wenn verschiedene Untersuchungen die frühe enterale Ernährung, selektive Darmdekontamination (SDD), geschlossene Absaugsysteme, Verzicht auf Anhebung des pH-Werts des Magensafts zur Stressulkusprophylaxe u. a. vorgeschlagen haben, ist für eine klare Empfehlung dieser Interventionen keine eindeutige Evidenz gegeben (Dellinger et al. 2008).

Sinusitis

Die Sinusitis ist zwar eine typische Komplikation beatmeter Patienten, wird aber oft nicht diagnostiziert. Die klinischen Zeichen der Sinusitis werden häufig im Rahmen der zugrundeliegenden, zur Beatmung führenden Erkrankung nicht entsprechend gewertet.
Bei Fortbestehen von Infektionszeichen ohne eindeutigen Grund sollte die Sinusitis beim beatmeten Patienten mittels bildgebender Diagnostik ausgeschlossen werden.
Gerade bei nasotracheal intubierten Patienten tritt die Sinusitis besonders gehäuft auf, sodass diese Intubationstechnik nur im Ausnahmefall für längere Zeit angewendet werden sollte.
Verhinderung nosokomialer Infektionen der Atemwege
Eine Reduktion der beschriebenen infektiösen beatmungsassoziierten Nebenwirkungen durch eine frühzeitige Tracheotomie ist zwar belegt (Combes et al. 2007; Rumbak et al. 2004), allerdings zeigen auch neuere, randomisierte, kontrollierte Studien keine signifikante Reduktion von Beatmungsdauer oder Mortalität (Durbin et al. 2010). Der Stellenwert der frühzeitigen Tracheotomie kann deshalb nicht abschließend beurteilt werden. Vorliegende Studienergebnisse lassen jedoch den Schluss zu, dass ausreichende Erfahrung mit dem Umgang einliegender Trachealkanülen unbedingt erforderlich ist, um schwerwiegende Komplikationen sicher vermeiden zu können (Clec'h et al. 2007).
Nachhaltig muss in diesem Zusammenhang der Stellenwert der nichtinvasiven Beatmung zur Verhinderung nosokomialer Infektionen betont werden.

Beatmung als proinflammatorischer Stimulus

Beatmung mit hohen Atemzugvolumina und ohne PEEP kann zu einer pulmonalen Freisetzung proinflammatorischer Mediatoren führen (Frank et al. 2006). Allerdings scheint dieser Mechanismus wesentlich von der Art des vorbestehenden Lungenschadens abzuhängen, da in verschiedenen Modellen unterschiedliche, teilweise widersprüchliche Ergebnisse gefunden wurden. Bei Patienten mit einem akuten Lungenversagen kommt es bei protektiver Beatmung zu einer Abnahme inflammatorischer Mediatoren (Parsons et al. 2005). Allerdings ist nicht belegt, ob dies durch Reduktion pulmonaler Freisetzung bedingt ist, oder aber als Ausdruck der klinischen Verbesserung der Patienten interpretiert werden kann (Ranieri et al. 1999). Vor kurzem konnte allerdings auch erstmals bei lungengesunden Patienten eine Freisetzung proinflammatorischer Mediatoren in Abhängigkeit von der Beatmungseinstellung beobachtet werden (Determann et al. 2010). Dies betont nochmal den Stellenwert der Mechanotransduktion in der beatmeten Lunge.

Einstellung der Beatmung und Wahl des Verfahrens

Akutes Lungenversagen

Beim akuten Lungenversagen dient die Beatmungstherapie im Wesentlichen der Wiederherstellung der Gasaustauschfläche, da die atelektasenbedingte Abnahme des ventilierten Lungenvolumens der wesentliche Mechanismus der Oxygenierungsstörung beim Lungenversagen ist (Ware und Matthay 2000).

Einstellung des Atemzugvolumens

Basierend auf den Erkenntnissen über den beatmungsassoziierten Lungenschaden wurden in den letzten Jahren große klinische Untersuchungen über die optimale Höhe des Atemzugvolumens beim akuten Lungenversagen durchgeführt. Die größte dieser Studien wurde vom amerikanischen ARDS-Network (Acute Respiratory Distress Syndrome Network 2000) mit der Unterstützung der amerikanischen Gesundheitsbehörde (NIH) durchgeführt. Bei 861 Patienten mit akutem Lungenversagen wurde die Anwendung eines damals konventionellen Atemzugvolumens in Höhe von 12 ml/kg KG mit einem reduzierten Atemzugvolumen von 6 ml/kg KG untersucht. Die Untersuchung wurde vorzeitig abgebrochen, da ein signifikanter Abfall der Letalität von 40 % auf 30 % bei Anwendung geringer Atemzugvolumen erzielt wurde, und eine Fortführung der Studie somit ethisch unvertretbar war.
Interessant ist, dass in der Gruppe mit hohem Tidalvolumen in den ersten beiden Tagen nach Studieneinschluss ein besserer Gasaustausch zu verzeichnen war. Dieses Ergebnis bestätigt die klinische Erfahrung, dass mit hohen Tidalvolumina kurzfristig sehr wohl eine Rekrutierung von atelektatischen Lungenarealen erzielt werden kann. Dies hat jedoch keine positiven Auswirkungen auf den Krankheitsverlauf, da die negativen Effekte der hierdurch induzierten Lungenschädigung derart überwiegen, so dass eine dramatisch höhere Sterblichkeit von ARDS Patienten resultiert.
Ermittlung des Atemzugvolumens
Das Atemzugvolumen beim akuten Lungenversagen soll ca. 6 ml/kg des idealen Körpergewichts betragen. Von enormer Bedeutung hierbei ist, dass sich das ideale Körpergewicht aus der Körpergröße ableitet, wozu in der ARDSnet-Studie folgende Formeln Verwendung fanden:
  • 50 + 0,91 × (Körpergröße–152,4) bei Männern,
  • 45,5, + 0,91 × (Körpergröße–152,4) bei Frauen.
Die Anwendung höherer Tidalvolumina führt beim ARDS zu einer vermehrten ventilatorassoziierten Lungenschädigung, da die funktionell noch für eine Ventilation zur Verfügung stehende sog. Babylunge (Kap. Intensivtherapie bei akutem Lungenversagen) überdehnt wird. Je nach Schweregrad des ARDS und dem Ausmaß der Atelektasenbildung ist dieser Lungenanteil allerdings so klein, dass auch bei einem Tidalvolumen von 6 ml/kg KG eine endinspiratorische Überdehnung zustande kommt (Terragni et al. 2007). Deshalb muss das Tidalvolumen beim ARDS u. U. <6 ml/kg eingestellt werden. Die genaue Quantifizierung der Atelektasenbildung und der noch ventilierbaren Restlunge erfordert jedoch bislang aufwendige funktionelle computertomografische Untersuchungen, weshalb es bis heute schwierig ist, diejenigen Patienten zu identifizieren, die von einem solchen ultraprotektiven Tidalvolumen besonders profitieren.Einen Anhalt hierfür bietet der inspiratorische Plateaudruck, der <30 cm H2O liegen sollte. Auch die Einhaltung dieses Grenzwertes verhindert jedoch nicht zuverlässig eine ventilatorassoziierte Lungenschädigung (Terragni et al. 2007).
Kürzlich wurde die sog. Xtravent-Studie veröffentlicht, bei der die konventionell lungenprotektive Beatmung mit einer extrakorporalen Kohlendioxidelimination kombiniert mit sehr kleinen Tidalvolumina (ca. 3 ml/kg KG) verglichen wurde. Das primäre Outcome wurde anhand der ventilatorfreien Tage gemessen. Wenngleich hierfür zunächst kein Unterschied zwischen den Studiengruppen gezeigt werden konnte, so zeigte sich zumindest in einer Post-hoc-Analyse, dass bei den Patienten mit einer ausgeprägteren Hypoxie (paO2/FiO2 ≤ 150) ein signifikant höherer Anteil ventilatorfreier Tage nach 60 Tagen zu verzeichnen war (Bein et al. 2013).
Gerade die ausgeprägt geschädigte Lunge mit möglicherweise konsolidierter, nicht rekruitierbarer Gasaustauschfläche profitiert also höchstwahrscheinlich von dieser ultraprotektiven Beatmung.

Positiv endexspiratorischer Druck (PEEP)

Da die Anwendung hoher Atemzugvolumina zur Vermeidung der Atelektasenbildung beim Lungenversagen ungeeignet ist, stellt sich die Frage nach dem Stellenwert des PEEP. Schon Anfang der 1970er-Jahre wurde gezeigt, dass mit PEEP das endexspiratorische Lungenvolumen erhöht und dementsprechend die Oxygenierung verbessert werden kann (Falke et al. 1972). PEEP gehört seitdem zu den wesentlichen Bestandteilen der Beatmungstherapie beim Lungenversagen, wobei die optimale Höhe des PEEP nach wie vor unbekannt ist. Weitere Untersuchungen müssen zeigen, welcher Algorithmus der PEEP-Einstellung die besten klinischen Erfolge bringt.
Ganz wesentlich für die PEEP-Einstellung ist die Berücksichtigung der individuellen Reaktion eines Patienten auf den PEEP: Kommt es durch PEEP zu einer Rekrutierung bisher verschlossener Lungenareale, könnte dies hilfreich sein. Ist allerdings das Potenzial einer möglichen Rekrutierung bereits erschöpft, wird PEEP eher zu einer weiteren Überdehnung führen. Dies könnte sehr gut erklären, warum in großen, randomisierten kontrollierten Studien kein positiver Effekt höherer PEEP-Werte gefunden werden konnte. Hier wurde eben nicht die individuelle Reaktion auf PEEP zugrunde gelegt, sondern eine fixe PEEP-Einstellungen gewählt (Brower et al. 2004; Meade et al. 2008; Mercat et al. 2008).
Das Rekrutierungspotenzial ist nicht nur vom Ausmaß, sondern wesentlich von der Art der bestehenden Atelektasen abhängig: So ist die Effektivität von PEEP bei Vorliegen neu aufgetretener, kollaptischer Atelektasen in der Regel hoch, wohingegen bei länger bestehenden, konsolidierten Atelektasen selbst hohe PEEP-Level nicht zu einer Verbesserung des Gasaustausches, sondern eher zu einer weiteren Lungenschädigung beitragen. Unklar bleibt, ob Patienten mit hohem Anteil an rekrutierbarem Lungengewebe damit gleichzeitig eine bessere Prognose haben. So war in einer klinischen Studie die Letalität bei diesen Patienten sogar höher als bei denen mit nur geringer Rekrutierung durch PEEP (Gattinoni et al. 2006). Eine mögliche Erklärung ist, dass v. a. das schwere, prognostisch ungünstigere ARDS durch einen massiven Inflammationprozess mit ausgeprägter Atelektasenbildung und damit ein generell höheres Rekrutierungspotenzial gekennzeichnet ist.
Eine Möglichkeit, den Effekt des PEEP auch außerhalb des CT zu bestimmen, besteht darin, nicht nur die Wirkungen auf die Oxygenierung, sondern auch auf den paCO2 oder die Lungenmechanik zu analysieren. In der erwähnten CT-Untersuchung war ein Abfall des paCO2 ebenso wie eine Verbesserung der Lungenmechanik recht gut geeignet, das Rekrutierungspozential dieser Lunge zu bestimmen (Gattinoni et al. 2006).
Zur bettseitigen Adjustierung des PEEP erscheinen zudem nichtinvasive Impedanzmessungen (elektrische Impedanztomographie, EIT) vielversprechend, bei denen die Rekruitierbarkeit einer Lunge durch Abschätzung der regionalen Volumenverteilung beurteilt werden kann, um bei dem Patienten angepasste Ventilatoreinstellungen vorzunehmen. PEEP-Titrierungen unter Berücksichtigung der regionalen Ventilation können hilfreich sein beim Monitoring von Rekruitierbarkeit einerseits und von möglichen Überdehnungen der Lunge andererseits (Moerer et al. 2011).
In der Zukunft werden klinische Untersuchungen nach solchen Untersuchungsergebissen stratifiziert werden müssen, um den Effekt des PEEP herauszuarbeiten.
Typischerweise finden PEEP-Werte zwischen 10 und 20 cm H2O bei der Behandlung des akuten Lungenversagens Verwendung.
Die ARDSnet-Studie benutzte einen einfachen Einstellalgorithmus, der neben den Einstellungen des Atemzugvolumens auch eine Tabelle zur PEEP-Einstellung in Abhängigkeit von der notwendigen FiO2 und den angestrebten Oxygenierungszielen der Beatmungstherapie umfasst (ARDS-Network 2000). Dieser Algorithmus wird auf dem Boden des nachgewiesenen Outcome-Effekts für die klinische Anwendung empfohlen (Tab. 1).
Tab. 1
Beatmungseinstellung für Patienten mit akutem Lungenversagen (ALI/ARDS) entsprechend der ARDSnet Studie (2000)
Parameter
Einstellung
Beatmungsmodus
Assistiert oder kontrolliert
Atemzugvolumen
6 ml/kg errechnetes Körpergewicht (oben)
Plateaudruck
<30 cm H2O
Atemfrequenz und pH (Ziel)
6–35/min, pH-Wert >7,3, wenn möglich
I : E-Verhältnis
1 : 1–1 : 3
Oxygenierungsziel
– paO2: 55–80 mm Hg
– SpO2: 88–95 %
Entwöhnung von der Beatmung
Spontanatmungsversuch mittels PS wenn FiO2 <0,4; PEEP <8 cm H2O
FiO2
0,3
0,4
0,4
0,5
0,5
0,6
0,7
0,7
0,7
0,8
0,9
0,9
0,9
1,0
PEEP
5
5
8
8
10
10
10
12
14
14
14
16
18
18–24

Atemfrequenz und I : E-Verhältnis

Bei Reduktion des Atemzugvolumens ist häufig keine Normoventilation zu erreichen. Experimentelle Untersuchungen zeigten, dass eine Erhöhung der Atemfrequenz zu einer relativen Zunahme der Totraumventilation führt, sodass Atemfrequenzen von mehr als 20/min zunächst nur selten eingestellt wurden. Die resultierende Erhöhung des paCO2 wurde toleriert und als Konzept der „permissiven Hyperkapnie“ bezeichnet. Interessanterweise wurden in der schon zitierten ARDS-Network-Studie deutlich höhere Atemfrequenzen eingestellt, wodurch das Ausmaß der permissiven Hyperkapnie reduziert werden konnte.
Hyperkapnie kann zu einer Zunahme des pulmonalen Drucks führen, sodass sich hieraus bei schon vorbestehender Erhöhung des rechtsventrikulären Widerstands ein Rechtsherzversagen entwickeln kann. In solchen Fällen kann die Hyperkapnie nur bei gleichzeitiger Senkung des Pulmonalisdrucks realisiert werden. Eine hyperkapnische Azidose kann selbst organprotektiv wirken (Laffey et al. 2004). Andererseits sind negative Effekte wie eine Steigerung des Hirndrucks oder die Abnahme des renalen Blutflusses bekannt (Kuiper et al. 2005). Bis heute kann deshalb keine Empfehlung für den therapeutischen Einsatz einer hyperkapnischen Azidose außerhalb der Strategie der permissiven Hyperkapnie gegeben werden.
Bei lungenprotektiver Beatmung kann die Atemfrequenz im Bedarfsfall bis zu ca. 30–35/min gesteigert werden. Die permissive Hyperkapnie sollte sich langsam entwickeln und nicht in einem pH-Wert <7,20 resultieren.

Wahl des Beatmungsverfahrens

Es existieren bis heute keine Daten, welches spezifische Beatmungsverfahren beim Lungenversagen überlegen ist. Insbesondere die Diskussion um volumenkontrollierte vs. druckkontrollierte Beatmung wurde durch die Untersuchungen zum optimalen Atemzugvolumen entschärft, da offensichtlich die Einhaltung einer Zielvorgabe wichtiger ist als der Modus per se.
Möglicherweise bieten noch seltenere Beatmungsverfahren wie die Hochfrequenz-Oszillations-Ventilation (HFOV) mit extrem niedrigen Tidalvolumina und relativ hohen Atemwegsmitteldrücken Vorteile im Hinblick auf eine Reduktion des ventilatorassoziierten Lungenschadens bei gleichzeitiger Optimierung des Gasaustausches (Downar und Mehta 2006). Eine entsprechende Empfehlung kann jedoch zum jetzigen Zeitpunkt nicht gegeben werden, da eindeutige Ergebnisse größerer klinischer Studien nicht vorliegen.
Zwei große multizentrische, randomisierte Studien haben die HFOV mit konventioneller lungenprotektiver Beatmung verglichen. In der OSCILLATE-Studie zeigte sich in der HFOV-Gruppe eine signifkant höhere Sterblichkeit als in der Kontrollgruppe (47 % vs. 35 %; p = 0,005), sodass die Studie sogar vorzeitig abgebrochen wurde. Gründe für dieses Ergebnis sind möglicherweise in den höheren Dosen von Midazolam in dieser Patientengruppe, dem häufigeren Einsatz von Muskelrelaxanzien und der Gabe vasoaktiver Medikamente über einen längeren Zeitraum zu sehen (Ferguson et al. 2013). Demgegenüber zeigte sich in der britischen OSCAR-Studie bei fast gleichen Einschlusskriterien kein signifikanter Unterschied zwischen den Gruppen hinsichtlich der 30-Tage-Sterblichkeit (Young et al. 2013). Die Experten raten derzeit vom Einsatz des Verfahrens in der Routineversorgung ab.
Interessant sind Berichte, dass die Beibehaltung einer spontanen Atemaktivität mittels BIPAP beim akuten Lungenversagen zur Verbesserung des Gasaustauschs verglichen zur kontrollierten Beatmung führt (Neumann et al. 2005; Putensen et al. 1999). Offensichtlich kann die Atelektasenbildung in den dorsal und zwerchfellnah liegenden Lungenarealen durch Aktivität des Zwerchfells bzw. dessen unter Spontanatmung optimierter Auslenkung reduziert werden (Abb. 10). Hierfür ist wohl der regional erhöhte transpulmonale Druckgradient verantwortlich, der sich ergibt, wenn das Zwerchfell einen negativen Druck zusätzlich zum durch die Beatmung applizierten Beatmungsdruck aufbaut. Aufgrund der umgekehrten Vorzeichen der Spontanatmung kommt es hierbei kaum zu einer Beeinträchtigung der Hämodynamik, sodass der Sauerstofftransport hierdurch eindeutig verbessert werden kann (Henzler et al. 2004, 2006).
Eine kleine klinische Untersuchung zeigt, dass BIPAP mit früher Spontanatmung bei Patienten mit akutem Lungenschaden zu einer Verkürzung der Beatmungstherapie beiträgt (Putensen et al. 2001). Inwieweit das klinische Outcome hiervon beeinflusst wird, ist heute noch unklar (Putensen et al. 2006a).

Obstruktive Ventilationsstörung

Bei der obstruktiven Ventilationsstörung besteht das wesentliche Ziel der Beatmung in der Übernahme der Atemarbeit, ohne hierbei die die Lunge weiter zu überblähen.

Einstellung des Atemzugvolumens, der Atemfrequenz und des I:E-Verhältnisses

Bei den klassischen obstruktiven Ventilationsstörungen sind die Füllungsvolumina der Lunge hoch.
Die Vermeidung bzw. Limitierung der dynamischen Hyperinflation bei der Beatmung von Patienten mit obstruktiver Ventilationsstörung ist wesentlich (Calverley und Koulours 2005). Dazu werden wie beim ARDS niedrige Atemzugvolumina von 6 ml/kg KG empfohlen. Die Abnahme der CO2-Exhalation darf nur bedingt zu einer Erhöhung der Atemfrequenz führen, da mit zunehmender Atemfrequenz die Dauer der Exspiration abnimmt und ihrerseits zur unvollständigen Exspiration führt. Zur Ermöglichung einer ausreichend langen Exspiration werden I : E Zeiten von 1 : 2–1 : 4 gewählt.
Zur Erkennung einer ausreichend langen Exspiration dient die Flusskurve, die einen möglichst vollständigen exspiratorischen Gasfluss zeigen sollte. Modifikationen der Beatmungseinstellung sollten anhand des exspiratorischen Gasflusses überprüft werden (Abb. 11).

PEEP

Patienten mit COPD lernen, durch die Technik der Lippenbremse einen extrapulmonalen, exspiratorischen Druck aufzubauen, um der dynamischen Erhöhung des Atemwegswiderstands während der Exspiration entgegenzuwirken. Hierdurch wird der Widerstand in den Bronchiolen gesenkt und die Exspiration vereinfacht. Ebenso kann ein externer PEEP bei der Beatmung sinnvoll sein, solange dieser nicht höher ist als der intrinsische PEEP (PEEPi), da anderenfalls eine Zunahme der Überblähung resultieren würde (Jolliet et al. 2001; Ram et al. 2004).
Der PEEP bei der Beatmung des Patienten mit obstruktiven Ventilationsstörungen sollte bei ca. 75 % des PEEPi eingestellt werden.
Entsprechend konnte gezeigt werden, dass die Anwendung eines dosierten PEEP beim spontan oder assistiert spontanatmenden COPD-Patienten die Atemarbeit senkt (Guerin et al. 2000). Ein zweiter Grund für die PEEP-Anwendung bei COPD liegt darin, dass ca. 50 % aller Exazerbationen einer COPD durch pulmonale Infektionen bedingt sind („acute on chronic lung failure“). Hier kann PEEP zur Wiedereröffnung etwaiger atelektatischer Lungenareale beitragen.
Cave
Die Höhe des PEEP bei COPD kann nur durch langsame Titration unter Überwachung der exspiratorischen Flusskurve, des Gasaustauschs und der Kreislaufsituation ermittelt werden (Rodriguez-Roisin 2006); dabei ist mit eher geringeren PEEP-Werten von 3–6 mbar anzufangen, um den intrinsischen PEEP nicht zu überschreiten.

Wahl des Beatmungsverfahrens

Bei der COPD führt der Anstieg der Atemarbeit auf dem Boden der eingeschränkten Lungenmechanik zur Beatmung dieser Patienten. Entsprechend sind v. a. solche Beatmungsverfahren geeignet, die eine optimale Übernahme der Atemarbeit ermöglichen. Je nach Schweregrad der respiratorischen Erschöpfung und dem Allgemeinzustand des Patienten ist zunächst ein Therapieversuch mit nichtinvasiver Beatmung gerechtfertigt (Abschn. 6.3). Bei Versagen der nichtinvasiven Beatmung ist allerdings eine zügige Intubation und häufig auch eine kontrollierte Beatmung indiziert, da nur so eine komplette Übernahme der Atemarbeit ermöglicht und dem Patienten eine notwendige Ruhepause verschafft werden kann (Laghi et al. 1995).
Die Therapie der Muskelermüdung besteht in der Entlastung der Muskulatur. Die Atemmuskulatur ist nur durch die Übernahme der Atemarbeit durch maschinelle Beatmung zu entlasten.
Druckunterstützte Beatmung (PS) ist zur assistierten Beatmung dieser Patienten geeignet, da jeder Atemhub unterstützt und eine gute Entlastung der Muskulatur erreicht wird, die mit der Höhe der Druckunterstützung dosiert werden kann. Mit PS kann dem Patienten die Atemarbeit weitgehend abgenommen werden. PS kann darüber hinaus durch graduelle Reduktion zur Entwöhnung von der assistierten Beatmung eingesetzt werden.

Nichtinvasive Beatmung (NIV)

Bei der NIV wird die maschinelle Beatmung über eine dicht sitzende Nasen- oder Gesichtsmaske appliziert, ohne hierfür einen invasiven künstlichen Atemweg zu verwenden. Auch der Einsatz eines Beatmungshelms ist hierfür möglich. Es werden vergleichbar zur konventionellen Beatmungstechnik verschiedene Beatmungsverfahren verwendet. Zum Einsatz kommen sowohl Intensivbeatmungsgeräte, die eine optimale Überwachung bieten, allerdings häufig nicht zu unterdrückende Leckage-Alarme liefern, und preiswertere High-flow-CPAP-Geräte, die keine Druckunterstützung liefern, jedoch einfach und problemlos zu handhaben sind. Bei Beachtung der Voraussetzungen und Kontraindikationen des Verfahrens kann hiermit ebenso suffizient wie mittels konventioneller Beatmungstechnik die Atemarbeit übernommen werden (Schönhofer et al. 2008). Übernahme der Atemarbeit bedeutet also nicht notwendigerweise Intubation.
Voraussetzungen der NIV
  • Wacher, adäquat reagierender Patient
  • Maske ist ohne größere Leckage anzupassen
  • Patient toleriert die Maske
  • Kein wesentliches Aspirationsrisiko
  • Keine Verletzungen im Gesichtsbereich
  • Logistische Voraussetzungen zur Durchführung und Überwachung der NIV gegeben

Indikationen der NIV

Der Vorteil der NIV ist die Vermeidung der Risiken bzw. Nachteile der invasiven Beatmung. Hierzu gehören laryngeale und tracheale Verletzungen, ein notwendigerweise höherer Sedierungsgrad sowie ein schlechterer Patientenkomfort. Von entscheidender Bedeutung für die Bewertung der NIV im Rahmen der Intensivtherapie ist jedoch die mögliche Reduktion der Inzidenz beatmungsassoziierter Pneumonien (Abschn. 5.4) durch den Verzicht auf den Endotrachealtubus als Leitschiene für Bakterien, da hierdurch möglicherweise auch die Letalität reduziert werden kann.
Die Vorteile der NIV können prinzipiell zu verschiedenen Zeitpunkten des Aufenthaltes eines Patienten auf der Intensivstation genutzt werden: So kann die NIV der primären Vermeidung einer Intubation dienen oder nach Intubation zur schnelleren Entwöhnung von der Beatmung eingesetzt werden. Nach Extubation kann NIV zur Prophylaxe einer Reintubation durchgeführt oder bei erfolglosem Extubationsversuch („extubation failure“) zur Vermeidung einer Reintubation genutzt werden.
Ziele der NIV
  • Vermeidung der Intubation
  • Entwöhnung von der Beatmung
  • Vermeidung der Reintubation
    • zur Prophylaxe bei Risikofaktoren
    • bei „extubation failure“
Die NIV wird eingesetzt, um die Ziele der maschinellen Beatmung, nämlich die Übernahme der Atemarbeit und/oder die Optimierung des Gasaustausches, bei Vermeidung der tubusassoziierten Risiken nutzen zu können.
Bis heute vorliegende Studien machen deutlich, dass NIV prinzipiell bei allen der oben genannten Indikationen zu einer Verbesserung des Outcomes von Intensivpatienten beitragen kann. Von größerer Bedeutung für den Erfolg der NIV sind hingegen Art und Ursache der respiratorischen Insuffizienz und damit das Ziel der Beatmung.

NIV zur Vermeidung der Intubation

Klinische Studien zeigen eindeutig, dass der Einsatz von NIV zur Vermeidung einer Intubation sinnvoll ist. Insbesondere bei exazerbierter COPD mit hyperkapnischer respiratorischer Insuffizienz (Brochard et al. 1995; Plant et al. 2000) und hyperkapnischem kardiogenem Lungenödem (Lin et al. 1995; Park et al. 2004; Gray et al. 2008) kann NIV im Vergleich zu Sauerstoffinsufflation meist zu einer Verbesserung des Gasaustauschs, einer Reduktion der Intubations- und Komplikationsrate sowie der Aufenthaltsdauer im Krankenhaus beitragen. In einigen Untersuchungen konnte hierdurch auch die Letalität reduziert werden (Ram et al. 2004; Masip et al. 2005). Die für eine erfolgreiche Beatmungstherapie bei COPD wichtige Übernahme der Atemarbeit gelingt also offensichtlich gut, während die positiven Effekte bei kardiogenem Lungenödem sowohl Folge der pulmonalen Effekte als auch einer kardialen Entlastung durch den positiven Atemwegsdruck (Abschn. 5.1) sind.
Auch bei hypoxischer respiratorischer Insuffizienz wie bei schwerer Pneumonie kann der Gasaustausch durch NIV und den damit verbundenen positiven Atemwegsdruck verbessert werden. Diese Effekte sind allerdings im Wesentlichen von der Dauer der Therapie abhängig, und sie sind kurze Zeit nach Unterbrechung der Beatmung oft kaum noch nachweisbar (Putensen et al. 2006a). Der Einsatz von NIV kann zwar auch hier zu einer Reduktion der Intubations- und Komplikationsrate sowie der Aufenthaltsdauer im Krankenhaus beitragen, ein deutlicher Einfluss auf die Letalität konnte jedoch bislang nicht gezeigt werden (Delclaux et al. 2000).

NIV zur Entwöhnung von der Beatmung

Patienten mit schwieriger und prolongierter Entwöhnung von der Beatmung können u. U. früher erfolgreich extubiert werden, wenn nach Extubation sofort mit NIV begonnen wird (Ferrer et al. 2003; Nava et al. 1998). So können möglicherweise auch die Patienten extubiert werden, bei denen ein Spontanatmungsversuch (Abschn. 7) nicht erfolgreich war. In den besonders erfolgreichen klinischen Studien, die für dieses Procedere neben anderen positiven Effekten auch eine höhere Überlebensrate nachweisen konnten, wurden allerdings auch zum großen Teil COPD-Patienten untersucht (Ferrer et al. 2006).

NIV zur Vermeidung der Reintubation

Gelingt eine Extubation nach schwieriger Entwöhnung von der Beatmung, kann durch den prophylaktischen Einsatz der NIV die Rate an Reintubationen verringert werden (Ferrer et al. 2006). Auch hier sind jedoch die positiven Effekte v. a. bei COPD Patienten nachweisbar. Demgegenüber konnte eine klinische Studie aus dem Jahr 2004 keinerlei positive Effekte für den Einsatz von NIV bei vorwiegend hypoxischer respiratorischer Insuffizienz innerhalb von 48 h nach Extubation nachweisen (Esteban et al. 2004). Im Gegenteil war die Letalität in der Gruppe mit NIV sogar höher als in der Kontrollgruppe. Von Bedeutung für die Ergebnisse dieser Studie ist mit Sicherheit die unterschiedliche Zeitspanne bis zur Reintubation: Während die Patienten in der Kontrollgruppe bei persistierender respiratorischer Insuffizienz im Mittel innerhalb von 2 h reintubiert wurden, erfolgte die Reintubation bei den erfolglos behandelten Patienten in der NIV-Gruppe erst im Mittel nach 12 h. Dieser Unterschied macht deutlich, dass eine erfolglose NIV-Therapie nicht zu lange fortgeführt werden darf.

Fazit für die Praxis

Die Ergebnisse klinischer Studien lassen den Schluss zu, dass ein Therapieversuch mit NIV immer gerechtfertigt ist, solange keine Kontraindikationen vorliegen. Allerdings sind die positiven Effekte v. a dann deutlich ausgeprägt, wenn NIV zur Übernahme der Atemarbeit eingesetzt wird, also die Ventilation im eigentlichen Sinne unterstützt werden soll. Ist das Ziel der NIV hingegen die Rekrutierung und Stabilisierung von Alveolarbezirken beim primär hypoxischen Lungenversagen, ist die Effektivität von NIV deutlich geringer. Hier scheinen Faktoren wie Undichtigkeiten an Maske oder Helm und die intermittierende Unterbrechung der Therapie einer dauerhaften Stabilisierung der Gasräume entgegenzustehen. Weiterhin muss berücksichtigt werden, dass positiver Atemwegsdruck bei konsolidierten Atelektasen kaum zu einer raschen Rekrutierung beiträgt (Abschn. 6.1).
Es ist wichtig, diese Grenzen der NIV zu kennen und bei Versagen der NIV rechtzeitig eine Intubation durchzuführen. Im Allgemeinen wird hierfür ein Zeitraum von 1–2 h empfohlen. Kommt es in diesem Zeitraum nicht zu einer deutlichen Verbesserung des Gasaustausches und der Klinik, darf der Entschluss zur Intubation nicht verzögert werden (Abb. 12).
Prädiktoren für den Erfolg der NIV
  • Gute Synchronisation zwischen Ventilator und Patient
  • Intakter Zahnstatus
  • Niedriger Apache-Score (Krankheitsschweregrad)
  • Niedrige Leckage
  • Ausreichende Sekretmobilisation
  • Adäquate Neurologie/Compliance des Patienten
  • Erfahrung des behandelnden Teams
  • Ausreichendes Equipment (z. B. Masken unterschiedlicher Größe)
  • Engmaschige Überwachung
Die NIV ist heute Beatmungstherapie der 1. Wahl bei respiratorisch insuffizienten COPD-Patienten. Sollte die NIV allerdings im individuellen Patienten nicht möglich oder nicht erfolgreich sein, darf die Entscheidung zur notwendigen Intubation nicht verzögert werden (Peigang und Marini 2002).

Entwöhnung von der Beatmung

Da die maschinelle Beatmung mit nennenswerten Risiken und Nebenwirkungen behaftet ist, deren Häufigkeit mit der Beatmungsdauer zunimmt, sollte eine möglichst frühe Entwöhnung von der Beatmung angestrebt werden. Bei ca. 20 % aller beatmeten Patienten gestaltet sich die Entwöhnung schwierig und kann hier bis zu 60 % der gesamten Beatmungsdauer beanspruchen. Eine profunde Kenntnis der Pathophysiologie und der Klinik dieser Phase ist für die intensivmedizinische Praxis unverzichtbar (Marelich et al. 2000).

Begriffsbestimmung

Die Entwöhnung bezeichnet den Übergang von maschineller Beatmung zur vollständigen Spontanatmung. Im weiteren Sinn beginnt dieser Prozess mit der graduellen Reduktion der maschinellen Ventilation und der entsprechenden Zunahme der Spontanatemaktivität. In engeren Sinn umfasst die Entwöhnung die Phase der Beendigung der Beatmungstherapie.
Durch eine internationale Task Force wurden 3 Weaning-Gruppen definiert (Boles et al. 2007), bei denen der Weaning-Erfolg in einen zeitlichen Kontext eingeordnet wird (Tab. 2).
Tab. 2
Durch eine internationale Task Force definierte 3 Weaning-Gruppen. (Nach Boles et al. 2007)
Kategorie
Kennzeichen
1
Einfaches Weaning
Erfolgreiches Weaning nach dem ersten SBT und der ersten Extubation
2
Schwieriges Weaning
Erfolgreiches Weaning nach initial erfolglosem Weaning spätestens beim 3. SBT oder innerhalb von 7 Tagen nach dem ersten erfolglosen SBT
3
Prolongiertes Weaning
Erfolgreiches Weaning erst nach mindestens 3 erfolglosen SBT oder Beatmung länger als 7 Tage nach dem ersten erfolglosen SBT
SBT = „spontaneous breathing trial“ (Spontanatmungsversuch)
Insbesondere Patienten der Kategorie 3 werden oftmals in spezialisierten Weaning-Kliniken versorgt. Die Beatmungszeiten liegen mitunter weit über 7 Tage nach dem ersten SBT („spontaneous breathing trial“), und ein beträchtlicher Anteil dieser Patienten muss nach Entlassung außerklinisch beatmet werden (Windisch et al. 2010). Gerade in der Kategorie 3 der Weaning-Klassifikation (prolongiertes Weaning; Tab. 2) werden demzufolge sehr unterschiedliche Patienten mit auch sehr unterschiedlichen Prognosefaktoren zusammengefasst. Möglicherweise sollten hier weitere Untergruppen aufgeführt werden, in denen die Prognose beschrieben wird (z. B. erfolgreiches vs. erfolgloses Weaning).

Grundlagen der Entwöhnung

Die wesentliche Voraussetzung für eine erfolgreiche Entwöhnung ist ein Gleichgewicht zwischen der notwendigen und der möglichen Atemarbeit (Lellouche et al. 2006).
Überschreitet die notwendige Atemarbeit die Leistungskapazität der Atemmuskulatur, wird sich der Patient an seiner eigenen Atmung erschöpfen und eine zunehmende respiratorische Insuffizienz entwickeln (Goldstone 2002).
Klinische und physiologische Zeichen und Verlauf der inspiratorischen Muskelerschöpfung
  • Tachypnoe, TV erniedrigt
  • „rapid shallow breathing„
  • Diskoordination der Atmung:
  • CO2-Retention, Entwicklung einer respiratorischen Azidose
    • „paradoxe Atmung„
    • „respiratory alternans“
Da die Atemarbeit der wesentliche, pathophysiologische Faktor während der Entwöhnung ist, wäre es wünschenswert, die Atemarbeit direkt messen zu können.
Die Atemarbeit (work of breathing, WOB) kann im physikalischen Sinne als das Produkt aus transpulmonalem Druck (ptp ) und Zugvolumen (VT) für einen Atemzug gemessen werden:
$$ \mathrm{W}\mathrm{O}\mathrm{B} = {\mathrm{p}}_{\mathrm{tp}}*{\mathrm{V}}_{\mathrm{T}} $$
Der transpulmonale Druck während assistierter Beatmung ergibt sich aus der Summe des applizierten Atemwegsdrucks (paw) und dem vom Patienten aufgebrachten Pleuradruck (ppl). Der ppl kann mit einem Druckmesskatheter im Ösophagus abgeschätzt werden, sodass ein solcher Ösophaguskatheter zur direkten Messung der Atemarbeit notwendig ist. Da diese Technik allerdings mit vielen Fehlerquellen behaftet ist, hat sich diese Messung klinisch nicht etabliert.
Da die direkte Messung der Atemarbeit in der klinischen Routine nicht zur Verfügung steht, ist es wichtig, die verschiedenen Determinanten der Atemarbeit aufzuzeigen, um das Konzept einer balancierten Atemlast während der Entwöhnung umzusetzen.

Erforderliche Atemarbeit

Die Atemarbeit unterteilt sich in die patientenabhängige und die sog. zusätzliche, durch das Beatmungssystem bedingte Atemarbeit.
Determinanten der erforderlichen Atemarbeit
  • Patientenabhängige Faktoren
    • Compliance
    • Resistance
    • Auto-PEEP
    • VO2
    • VCO2
    • Grad der Analgosedierung
    • Schmerzen, Stress
  • „Added work of breathing“
    • Größe des Endotrachealtubus
    • Triggerschwelle
    • Demand-flow-Systeme
    • Höhe des Gasflusses
    • Grad der Synchronisation
Mechanik des respiratorischen Systems
Die von der Atemmuskulatur zu leistende Atemarbeit hängt maßgeblich von der Mechanik des respiratorischen Systems ab. Ist die Compliance erniedrigt, muss für ein suffizientes Atemzugvolumen (VT) ein erhöhter Druck aufgebaut werden. Eine Verbesserung der Compliance führt zu einer Senkung der Atemarbeit.
Es sollten alle therapierbaren Ursachen einer erniedrigten Compliance, wie etwa Pleuraergüsse, Pneumothoraces o. Ä., vor beginnender Entwöhnung behandelt werden. In diesem Zusammenhang muss auch besonderes Augenmerk auf die Flüssigkeitstherapie und -bilanz gerichtet werden, da die mit der Beatmung einhergehende Wasser- und Natriumretention häufig zu einem interstitiellen Ödem mit Abnahme der Compliance führt, sodass in der Phase der Entwöhnung die Gabe von Diuretika oftmals hilfreich ist.
Zur Überwindung einer erhöhten Resistance muss eine höhere Atemarbeit geleistet werden. Entsprechend gestaltet sich die Entwöhnung bei COPD-Patienten besonders schwierig und langwierig.
Metabolisches Gleichgewicht
Die O2-Aufnahme und die CO2-Abgabe sind wesentliche Determinanten des respiratorischen Bedarfs und der Atemarbeit. Aus diesem Grund ist die Entwöhnung bei allen Zuständen mit relevanter Erhöhung der VO2 oder VCO2 (Fieber, septisches Syndrom) schwierig. In diesen Situationen sollte zunächst die Infektion beherrscht und die Temperatur soweit gesenkt werden, dass eine Erhöhung des metabolischen und respiratorischen Umsatzes vermieden wird.
Ernährungsregime
Während der Entwöhnung soll eine normokalorische Ernährung angestrebt werden. Es liegen keine überzeugenden Befunde für ein spezifisches Ernährungsregime vor.
Um das Verhältnis von Kohlendioxidproduktion und Sauerstoffverbrauch, den respiratorischen Quotienten (RQ), bei respiratorisch eingeschränkten Patienten günstig zu beeinflussen, wird meist eine kohlenhydratarme und lipidreiche Ernährung empfohlen. Da der RQ für Fett (0,7) geringer als der für Kohlenhydrate (1,0) ist, führt dies im Vergleich zu isoenergetischer kohlenhydratreicher und lipidarmer Ernährung zu einer Reduktion der CO2-Produktion (Tappy et al. 1998). Ob diese Strategie durch eine Entlastung der zu leistenden Atemarbeit auch das Outcome dieser Patienten verbessert, konnte allerdings bis heute nicht belegt werden.
Das Gleichgewicht der Elektrolyte und Mineralien spielt eine wesentliche Rolle für die Leistungsfähigkeit der Atemmuskulatur. Ein Mangel an Phosphat, Kalzium oder Magnesium kann ebenso wie die Ausbildung einer Azidose zu einer klinisch relevanten Abnahme der muskulären Kraft führen (Aubier 1989).
Die Korrektur etwaiger Elektrolytstörungen verbessert die muskuläre Kapazität, sodass bei der schwierigen Entwöhnung Elektrolytstörungen aktiv gesucht, diagnostiziert und korrigiert werden müssen.
Sonstige Faktoren
Schmerzen oder physischer und psychischer Stress können den Verlauf der Entwöhnung erschweren, Neben einer suffizienten medikamentösen Analgosedierung ist dementsprechend die psychologische Betreuung des Patienten während der Entwöhnung besonders wichtig. Hierzu kann die Bildung eines Teams der betreuenden Personen unter Einschluss der Familienangehörigen hilfreich sein. Mit normalen Umweltreizen aus dem gewohnten Umfeld (Musik, Bücher, Erzählungen etc.) kann der Patient stimuliert werden.
Das Einhalten eines Schlaf-wach-Rhythmus ist wichtig, da bei Schlafmangel neben der generellen Beeinträchtigung des Wohlbefindens auch eine Fehlregulation der Atemsteuerung resultiert. Bei länger dauernden, schwierigen Verläufen der Entwöhnung bietet der Nachtschlaf eine Gelegenheit zur Erholung der Atemmuskulatur.
Die Bedeutung der Erholungsphasen wird dadurch unterstrichen, dass nach der Entwicklung einer inspiratorischen Muskelermüdung die Gewährung längerer Erholungsphasen die einzige Möglichkeit zur Wiederherstellung der ursprünglichen Muskelkraft ist (Laghi et al. 1995).
Endotrachealer Tubus
Der Endotrachealtubus (ETT) führt zu einer Querschnittsverengung der oberen Atemwege und zu einem Anstieg des Strömungswiderstands. Die Widerstandserhöhung ist vom Innendurchmesser des Tubus und der Gasströmung abhängig. Bei klinisch verwendeten Tubendurchmessern wird sich in aller Regel eine turbulente Gasströmung einstellen, sodass die Tubusresistance nicht linear, sondern quasi exponentiell von Gasfluss und Durchmesser abhängt (Guttmann et al. 1993). Die Atemarbeit steigt mit Abnahme des Tubusdurchmessers und Zunahme der Gasströmung erheblich an (Shapiro et al. 1986).
Für den Verlauf der Entwöhnung ist dies relevant, wenn ein Patient diese zusätzliche Atemarbeit nicht leisten kann und deswegen zu erschöpfen droht.
Bei der schwierigen Entwöhnung sollen möglichst großlumige Tuben oder Trachealkanülen gewählt werden, da hierdurch die zusätzliche Atemarbeit minimiert wird.
Häufig wird zur Erleichterung der Entwöhnung eine frühzeitige Tracheotomie in perkutaner Dilatationstechnik durchgeführt. Auch wenn dieses Verfahren heute weite klinische Verbreitung besitzt, ist keine überzeugende Datenlage verfügbar, dass hierdurch wirklich die Dauer oder der Verlauf der Beatmungstherapie positiv beeinflusst werden können. Homogen wird aber in der Klinik ein einfacheres Handling des Patienten berichtet, da sowohl die Sekretmobilisation und das Absaugen als auch die intermittierende Beatmung mittels Kanüle einfacher erscheint als durch nichtinvasive Verfahren. Ein direkter Vergleich der frühen Tracheotomie zu nichtinvasiven Beatmungstechniken bei der Entwöhnung steht allerdings noch aus.
Technische Einflüsse
Eine weitere Ursache zusätzlicher Atemarbeit ist das Beatmungssystem selbst. Zur Erkennung einer Inspirationsbemühung ist der Triggermechanismus notwendig. Die Sensitivität des Triggermechanismus ist entscheidend für das Ausmaß der zusätzlichen Atemarbeit. Je höher die Triggerschwelle eingestellt ist, desto mehr Atemarbeit muss der Patient leisten (Samodelov und Falke 1988).
Die Triggerschwelle wird so sensibel wie möglich eingestellt, ohne dass es zum Phänomen der Selbsttriggerung („auto-triggern“) kommt.
Das Auto-triggern darf allerdings nicht automatisch zur Erhöhung der Triggerschwelle führen, sondern es müssen zunächst mögliche Gründe hierfür überprüft werden, wie etwa Wasser im System o. Ä. Ebenso darf eine Tachypnoe nicht durch Verstellen des Triggers maskiert werden, sondern es muss die Ursache hierfür gesucht und ggf. behandelt werden.
In modernen Beatmungsgeräten wird die inspiratorische Gasströmung bei der assistierten Spontanatmung durch einen Demand-flow-Regler kontrolliert. Mit Hilfe dieser Regulation wird soviel Gasfluss vom Beatmungsgerät appliziert, dass der vorgewählte Druck im Beatmungssystem aufrechterhalten wird. Wenn mit einer solchen Regulation keine Druckkonstanz während der Inspiration gewährleistet ist, steigt die Atemarbeit des Patienten an. Die Entwicklung mikroprozessorgesteuerter Beatmungsgeräte mit schnellen Ventilen hat dieses Problem minimiert. Dennoch führt auch ein gutes Regelsystem mit mechanischen Ventilen zu einer zusätzlichen Atemarbeit.
Mit kontinuierlichen Flusssystemen (z. B. High-Flow-CPAP) kann annähernd vollständige Druckstabilität erreicht werden. Allerdings muss die Gasströmung unter Zuhilfenahme eines ausreichend großen Reservoirs höher sein als die vom Patienten benötigte Gasströmung (Abb. 13).
Synchronisation
Bei der assistierten Spontanatmung wird der transpulmonale Druckgradient anteilig vom Patienten und vom Beatmungsgerät aufgebracht. Die maschinelle Assistenz sollte synchron zur Atembemühung des Patienten appliziert werden. Geht diese Synchronisation verloren, kommt es zu einer Verschiebung zwischen Inspirationsbemühung und maschineller Unterstützung, die zu einer ineffektiven Entlastung der Atemmuskulatur und zur Behinderung der Exspiration führen kann. Klinische Folgen sind ein Anstieg der Atemarbeit sowie das Gefühl der Dyspnoe (Fabry et al. 1995).
Synchronisationsstörungen sind durch die genaue, klinische Beobachtung zu diagnostizieren, wobei die Aktivität der Atemhilfsmuskulatur, nasale und juguläre oder Einziehungen der unteren Thoraxapertur oder aber eine etwaige exspiratorische Aktivität der Bauchmuskeln führende Befunde sind.

Mögliche Atemarbeit

Für die erfolgreiche Entwöhnung ist es Bedingung, die notwendige Atemarbeit ohne maschinelle Unterstützung aufbringen zu können. Hierfür sind ein adäquater Atemantrieb und die entsprechende Leistungsfähigkeit der Atemmuskulatur Grundvoraussetzung (Goldstone 2002).
Bei der akuten respiratorischen Insuffizienz ist der Atemantrieb in aller Regel stimuliert, was zu einer Ermüdung der Atemmuskulatur durch den permanent erhöhten „drive“ führen kann. Deswegen darf der Atemantrieb während der Entwöhnung weder zu hoch noch zu niedrig sein. Eine wesentliche Rolle spielt in diesem Zusammenhang die Modulation des Atemantriebs mittels Analgosedierung. Die Anwendung kurzwirksamer Medikamente hat sich bewährt, da sie eine zeitnahe Reaktion auf die gegebene Situation erlauben.
Kraft und Ausdauer der Atemmuskulatur werden von vielen Faktoren bestimmt, wobei die dynamische Hyperinflation klinisch die wichtigste Rolle spielt (Abschn. 6.2). Entwickelt sich während der Entwöhnung eine dynamische Hyperinflation, so wird durch die veränderte Geometrie des respiratorischen Systems die Atemmuskulatur in einem Bereich ungünstiger Länge-Kraft-Relation arbeiten müssen.

Hämodynamische Konsequenzen der Entwöhnung

Während in Ruhe der O2-Verbrauch der Atemmuskulatur 1–3 % der gesamten VO2 beträgt, kann dieser Anteil während der Entwöhnung auf 5 % ansteigen. Da der Sauerstoffbedarf des Zwerchfells lediglich durch eine Erhöhung des Herzzeitvolumens gewährleistet werden kann, muss die kardiale Leistungsfähigkeit während der Entwöhnung erhalten sein (Hurford und Favorito 1995).
Cave
Ein Patient im Schock sollte nicht entwöhnt werden.
Eine eventuelle Hyper- oder Hypovolämie muss vor dem Weaning korrigiert werden.
Ein weiterer Grund für die engmaschige Kontrolle der kardialen Funktion ist die Reduktion des intrathorakalen Drucks während der Entwöhnung. Hiermit wird der venöse Rückstrom zum rechten Herzen verbessert, es steigt aber die Nachlast des linken Ventrikels, was v. a. bei vorbestehender Herzinsuffizienz zum Versagen des linken Ventrikels führen kann (Pinsky 2005).
Cave
Eine latente linksventrikuläre Herzinsuffizienz kann durch abrupte Änderung der intrathorakalen Drücke während der Entwöhnung demaskiert werden. Hierdurch kann es beim Risikopatienten zu transienten koronaren Ischämien und zum Linksherzversagen kommen (Lemaire et al. 1988).
Wegen der hämodynamischen Konsequenzen des intrathorakalen Drucks ist bei der Entwöhnung von kardialen Risikopatienten ein invasives Kreislaufmonitoring manchmal unumgänglich.

Schwierige Entwöhnung

Die Häufigkeit der schwierigen Entwöhnung beträgt ca. 20 % aller beatmeten Patienten. Nach kurzzeitiger Beatmungstherapie, etwa zur postoperativen Nachbeatmung oder bei Traumata, verläuft die Entwöhnung in aller Regel unproblematisch. Nach lang dauernder Beatmung und bei COPD ist bei bis zu 50 % der Patienten mit Entwöhnungsproblemen zu rechnen.
Um objektive Daten für den Verlauf der Entwöhnung zu erhalten, wird heute meist ein sog. Spontanatmungsversuch („spontaneous breathing trial“; SBT) mit geringer Druckunterstützung benutzt (Brochard et al. 1994; Esteban et al. 1997). Die Kriterien, die zur Beurteilung eines solchen Versuchs herangezogen werden, sind in Tab. 3 gezeigt.
Tab. 3
Erfolgversprechende Kriterien zur Beurteilung eines T-Stück-Versuchs
Parameter
Wert
Atemzugvolumen (TV)
>5 ml/kg KG
Atemfrequenz (f)
<35/min
Sauerstoffsättigung (SaO2)
>90 % (bei FiO2 < 0,4)
Maximaler Inspirationsdruck (pimax)
<20 mbar
Herzfrequenz (HF)
<140/min und keine andauernde Abweichung >20 % vom Kontrollwert
Systolischer Blutdruck
<180 mm Hg oder >90 mm Hg und keine andauernde Abweichung >20 % vom Kontrollwert
Psychische Verfassung
Keine Unruhe, Agitation oder Angst
Nach erfolgreichem Spontanatmungsversuch ist eine direkte Entwöhnung in aller Regel möglich, während Patienten, die einen solchen Versuch nicht erfolgreich abschließen, als schwierig zu entwöhnen eingeschätzt werden. Dieses Vorgehen dient der Klassifizierung der Patienten während der Entwöhnung und ist wesentlicher Bestandteil von Entwöhnungsprotokollen.

Entwöhnungskonzepte

Zielgrößen

Es gibt keine wissenschaftlich fundierten Präferenzen für ein spezifisches Verfahren zur Entwöhnung (Boles et al. 2007). Gerade bei schwierig zu entwöhnenden Patienten wird sich das Vorgehen eher am individuellen Verlauf als an einem festen Schema orientieren müssen. Zur Entwicklung einer erfolgreichen Entwöhnungsstrategie müssen v. a. folgende Fragen beantwortet werden:
  • Welche Kriterien werden für Verlauf und Erfolg der Entwöhnung angelegt?
  • Wann kann mit der Entwöhnung begonnen werden?
  • Welche Entwöhnungstechnik wird gewählt?

Auswahl objektiver Entwöhnungskriterien

Anhand objektiver Kriterien zur Beurteilung der Entwöhnung sollte es möglich sein, die Patienten zu identifizieren, die noch nicht zu entwöhnen sind. Bei diesen Patienten sollte anhand der Entwöhnungskriterien auch die Ursache der Ventilatorabhängigkeit beurteilbar sein, um so eventuelle Änderungen des therapeutischen Managements objektivieren zu können. Auf der anderen Seite sollen Patienten identifiziert werden, die einfach und schnell zu entwöhnen sind, damit die Beatmungstherapie nicht unnötig prolongiert wird.
Atemmuster
Da die häufigste Ursache der gescheiterten Entwöhnung in der Entwicklung einer respiratorischen Muskelermüdung besteht, die durch ein typisches Atemmuster gekennzeichnet ist, wurde das Atemmuster als valider und einfach zu bestimmender Parameter für die erfolgreiche Entwöhnung beschrieben.
Prognose für den Verlauf der Entwöhnung
Der Quotient aus Atemfrequenz (f : 1/min) und Atemzugvolumen (VT : l) ist einer der besten Vorhersagewerte für den Verlauf der Entwöhnung:
$$ \begin{array}{ll} f/V_T :\quad,,\text{rapid\,\,shallow\,\,breathing\,\,index}"(RSBI)\end{array} $$
Bei einem f/VT >105/min × l−1 ist der Entwöhnungsversuch bei 95 % der Patienten nicht erfolgreich, während die meisten Patienten mit einem f/VT <100/min × l−1 erfolgreich zu entwöhnen sind (Esteban et al. 1997).
Zu berücksichtigen ist allerdings, dass der RSBI lediglich für die direkte Testung bei Diskonnektion vom Beatmungsgerät validiert ist, um einen absehbar unmöglichen Entwöhnungsversuch zu verhindern. Keine sichere Vorhersage besitzt der Parameter im Rahmen anderer Entwöhnungsstrategien; insbesondere ist der RSBI nicht als Verlaufsparameter evaluiert, obwohl er immer wieder als solcher in der Literatur, aber auch in der klinischen Anwendung herangezogen wird (Esteban et al. 1997; Yang und Tobin 1991).
Atemarbeit und Sauerstoffverbrauch
Da die Atemarbeit klinisch nur schwierig zu messen ist, wurde als indirektes Maß hierfür der gesteigerte Sauerstoffverbrauch (VO2) bei einsetzender Spontanatmung benutzt. Die Differenz des VO2 zwischen kontrollierter Beatmung und Spontanatmung sollte demnach der Zunahme des O2-Verbrauchs der nun arbeitenden Atemmuskulatur entsprechen und mit der Höhe der inspiratorischen Atemarbeit korrelieren („oxygen cost of breathing“). Die VO2-Differenz kann nichtinvasiv mit Hilfe der indirekten Kalorimetrie bestimmt werden.
Auch wenn es bezüglich der Grenzwerte für die VO2-Differenz während der Entwöhnung unterschiedliche, z. T. widersprüchliche Ergebnisse gibt (5–50 %), ist die Entwöhnung bei einem exzessiven VO2 Anstieg durch Spontanatmung (>10–15 %) in aller Regel nicht erfolgreich (Hormann et al. 1992).
Atemwegsokklusionsdruck (P0.1)
Der P0.1 ist der negative Druck in den ersten 100 ms einer Inspiration gegen ein geschlossenes System. Da hierbei kein Gas im respiratorischen System fließt, ist dieser Wert von lungenmechanischen Größen weitgehend unabhängig. Bei gegebener Muskelkraft ist der P0.1 direkt proportional zum Atemantrieb. Während die P0.1-Normalwerte beim Gesunden bei 1–2 cm H2O liegen, ist der P0.1 während der akuten respiratorischen Insuffizienz erhöht und sinkt wieder mit Besserung der respiratorischen Leistungsfähigkeit.
Da der erhöhte zentrale Atemantrieb mit Besserung der respiratorischen Insuffizienz wieder abnimmt, wird ein niedriger P0.1 als prädiktiver Wert für die erfolgreiche Entwöhnung angegeben. Auch hier besteht hinsichtlich des Grenzwertes für eine erfolgreiche Entwöhnung Unklarheit, da je nach Studie Grenzwerte zwischen 3 und 6 cm H2O angegeben werden. Des Weiteren gilt zu berücksichtigen, dass ein hoher Atemantrieb sowohl auf eine noch unzureichende respiratorische Funktion hinweisen kann als auch durch das Ankämpfen eines Patienten gegen die Beatmung oder den Endotrachealtubus, durch Schmerzen oder psychische Agitation bedingt sein kann (Sassoon und Mahutte 1993).
Weniger der absolute Wert als mehr der Trend des P0.1 ist somit für den Erfolg der Entwöhnung von Bedeutung.
Gasaustausch
Nach den Leitlinien der europäischen Gesellschaft für Intensivmedizin aus dem Jahr 2007 kann die Entwöhnung von der Beatmung beginnen, wenn neben anderen Kriterien (unten) bei einer FiO2 ≤ 0,4 und einem PEEP <8 cm H2O ein paO2 ≥ 60 mm Hg erreicht wird (Boles et al. 2007). Während des folgenden Spontanatmungsversuchs sollten diese Kriterien bei einem PEEP von 5 cm H2O und einer Druckunterstützung von 5–8 cm H2O zur Kompensation des Tubuswiderstandes (unten) als Voraussetzung zur Extubation eingehalten werden. Weiterhin sollte es hierbei nicht zu einem exzessiven CO2-Anstieg (>8 mm Hg) kommen. Diese Werte sind allerdings eher als Hilfestellung denn als strikte Grenzwerte zu verstehen.
So kann der Entwöhnungsprozess wahrscheinlich auch bei einer FiO2 von 0,6 und einem PEEP von 10 cm H2O beginnen, ohne dass mit negativen Auswirkungen gerechnet werden muss. Insbesondere bei Implementierung von nichtinvasiver Beatmung (unten) in den Entwöhnungsprozess ist die Erweiterung der Kriterien möglich sinnvoll, da dann auch nach Extubation eine intermittierende Ventilatorunterstützung möglich ist. Allerdings gilt der Patient strenggenommen auch solange nicht als erfolgreich von der Beatmung entwöhnt, solange er von nichtinvasiver Beatmung abhängig ist. In jedem Fall müssen die vorgeschlagenen Grenzwerte nach entsprechender klinischer Einschätzung nicht genau eingehalten werden.
Es ist nicht möglich, den gesamten Prozess der Entwöhnung anhand eines objektiv erfassbaren Kriteriums zu beurteilen, sodass in der klinischen Routine die Kombination der zur Verfügung stehenden klinischen und physiologischen Parameter gewertet werden muss (Meade et al. 2001).

Weaningprotokolle

Auch bei Erfüllen der oben genannten Kriterien zeigen ca. 20 % der Patienten Zeichen der Erschöpfung bzw. der erneuten Gasaustauschstörung während eines Spontanatmungsversuchs. Auf der anderen Seite benötigen bis zu 50 % der Patienten mit akzidenteller Extubation keine Reintubation, sodass offensichtlich ein relevanter Anteil der Patienten maschinell beatmet wird, ohne dass dies wirklich nötig wäre (Boulain 1998). Offensichtlich wird in der klinischen Praxis eine konservative Einstellung bevorzugt, wodurch ein relevanter Anteil von Patienten beatmet bleibt, obwohl sie eigentlich entwöhnt werden könnten. Die Standardisierung der Entwöhnung ist sinnvoll, um beim individuellen Patienten zu überprüfen, ob er schon entwöhnt werden kann.
Durch die Anwendung von Entwöhnungsprotokollen verläuft die Entwöhnung in aller Regel kürzer und erfolgreicher als bei einem Vorgehen, das von der subjektiven Einschätzung der Behandelnden geprägt ist (Ely et al. 1996; Kollef et al. 1997; Marelich et al. 2000). Ein mögliches Entwöhnungsprotokoll ist in Abb. 14 gezeigt. Die Implementierung solcher Entwöhnungsprotokolle in die Software moderner Beatmungsgeräte ist heute ebenfalls möglich (Lellouche et al. 2006).

Analgosedierung

Grundvoraussetzung für eine möglichst rasche Entwöhnung von der Beatmung ist die Kontrolle der Analgosedierung. So führte in einer klinischen Studie mit 128 Intensivpatienten allein ein täglicher Sedierungsstop bis zum Erwachen zu einer Reduktion der Beatmungs- und Intensivaufenthaltsdauer um mehr als 2 bzw. 3 Tage (Kress et al. 2000). In dieser Hinsicht kann der Einsatz sehr kurz wirksamer Sedativa vorteilhaft sein, bei adäquater Kontrolle des Sedierungsgrades spielt die Wahl des Wirkstoffes jedoch wahrscheinlich nur eine untergeordnete Rolle im Hinblick auf die Beatmungsdauer (Kress und Hall 2006). Deshalb sollte der Sedierungsgrad zum einen in der Therapieverordnung täglich festgelegt und zum anderen regelmäßig kontrolliert werden. Hierfür empfiehlt sich die Nutzung von Sedierungsscore s wie etwa die Richmond Agitation Sedation Scale (RASS), die eine objektivierbare Einschätzung der Sedierungstiefe erlauben (Ely et al. 2003). Inzwischen konnte auch gezeigt werden, dass der kombinierte Einsatz von Entwöhnungs- und Sedierungsprotokollen im Vergleich zur alleinigen Nutzung von Entwöhnungsprotokllen zu einer schnelleren Entwöhnung führen kann (Girard et al. 2008).

Spontanatmungsversuch („spontanous breathing trial“; SBT)

Das traditionellste Verfahren zur Entwöhnung von der Beatmung besteht darin, den Patienten intermittierend von der maschinellen Beatmung zu diskonnektieren und über ein T-Stück spontan atmen zu lassen. T-Stück-Versuche über 30 min bis maximal 120 min reichen zur Beurteilung der Spontanatmung aus (Esteban et al. 1999). In der Praxis finden hierfür sog. „feuchte Nasen“ häufige Verwendung, die lediglich eine gewisse Anreicherung der Atemluft mit O2 ermöglichen. Alternativ hierzu werden auch Schlauchsysteme verwendet, die neben der O2-Anreicherung eine Befeuchtung und Erwärmung des Inspirationsgases oder die Anwendung eines geringen kontinuierlichen Atemwegsdrucks (CPAP) ermöglichen.
Um eine vorzeitige Erschöpfung des Patienten im Rahmen des Spontanatmungsversuchs zu vermeiden, wird heute jedoch meist eine geringfügige Respiratorunterstützung zur Kompensation der künstlichen zusätzlichen Atemarbeit empfohlen (unten).
Zwischen den Phasen der reinen Spontanatmung wird bei diesem Vorgehen der Patient in aller Regel kontrolliert oder assistiert-kontrolliert beatmet.

Kompensation der zusätzlichen Atemarbeit

Der Endotrachealtubus und das Beatmungssystem erhöhen die Atemarbeit. Intubierte Patienten müssen während eines T-Stück-Versuchs diese zusätzliche Atemarbeit leisten, die nach der Extubation wegfällt. Patienten, die zwar ihre eigentliche Atemarbeit leisten könnten, jedoch wegen der zusätzlichen Atemarbeit durch den Tubus erschöpfen, würden einen T-Stück-Versuch nicht erfolgreich bestehen.
Druckunterstützte Beatmung zur Kompensation zusätzlicher Atemarbeit
Eine geringe Druckunterstützung von 7–12 mbar wurde verwendet, um lediglich die zusätzliche geräte- und tubusbedingte Atemarbeit zu kompensieren (Brochard et al. 1991). Ist bei einem solchen Spontanatmungsversuch mit PS ein befriedigendes Atemmuster zu beobachten, kann der Patient extubiert werden. Im Vergleich zum T-Stück scheint der Anteil der erfolgreichen Spontanatmungsversuche mit diesem Verfahren höher zu sein (Esteban et al. 1997; Ezingeard et al. 2006).
Automatische Tubuskompensation
Die exakte Kompensation der tubusbedingten Atemarbeit mittels einer fixen Druckunterstützung ist beim individuellen Patienten allerdings schwierig, da der Tubuswiderstand und damit die tubusbedingte Mehrarbeit nicht linear vom Gasfluss abhängen. Somit ist auch die tubusbedingte zusätzliche Atemarbeit eine variable, flussabhängige Größe, die mit einer fixen Druckunterstützung nur unzureichend kompensiert werden kann (Abb. 15).
Deswegen wurde die konventionelle Druckunterstützung dahingehend modifiziert, dass sie nicht mehr fix, sondern entsprechend dem nicht linearen Zusammenhang zwischen Tubuswiderstand und Gasfluss appliziert wird. Da mit dem Verfahren der Tubuswiderstand exakt für jeden Gasfluss kompensiert wird, wurde das Verfahren „automatische Tubuskompensation (ATC)“ genannt (Fabry et al. 1997). Mit ATC wird die exakteste Kompensation der zusätzlichen Atemarbeit bei verschiedensten Atemmustern erreicht (Guttmann et al. 2002).
Da keine wissenschaftlichen Daten über die klinische Anwendung zur Entwöhnung an größeren Patientenkollektiven vorliegen, kann dieser Ansatz derzeit nicht abschließend beurteilt werden.
Intermittierende maschinelle Ventilation (IMV)
SIMV zur Entwöhnung erschien v. a. deshalb sinnvoll, da die Reduktion der maschinellen Atemfrequenz eine einfache, schrittweise Entwöhnung von der Beatmung ermöglicht. In modernen Respiratoren wird der Gasfluss für die Spontanatmung durch ein Demand-flow System zur Verfügung gestellt. Hierdurch wird die zusätzliche Atemarbeit für die Spontanatemzüge bei SIMV höher als mit kontinuierlichen Flowsystemen. Außerdem bleibt die Atemmuskulatur auch während der maschinell applizierten Atemhübe aktiv, sodass die Atemarbeit während SIMV bei ungünstiger Einstellung der Frequenz, des Atemzugvolumens oder der Flowcharakteristik sogar deutlich erhöht sein kann (4). Daher kann dieses Verfahren heute nicht mehr generell empfohlen werden.

BIPAP zur Entwöhnung

Für die Entwöhnung von der Beatmung liegen keine spezifischen Daten für BIPAP vor. In der klinischen Anwendung wird empfohlen, die BIPAP-Drucklevel einander anzunähern, um dann ein weiteres Weaning über CPAP zu erreichen. Die Entwöhnung mit BIPAP muss zunächst an größeren Patientenkollektiven untersucht werden, bevor hierzu eine Empfehlung gegeben werden kann.

Wahl des Beatmungsverfahrens für die Entwöhnung

Nachdem die Verfahren der assistierten Spontanatmung, und hier v. a. SIMV und PS, weite klinische Verbreitung gefunden hatten (Esteban et al. 2002), wurde in großen, multizentrischen Studien versucht, die verschiedenen Verfahren miteinander zu vergleichen, um ihren Stellenwert für die schwierige Entwöhnung einzuordnen (Brochard et al. 1994; Esteban et al. 1995, 1997). Auch wenn das Ergebnis dieser Untersuchungen nicht eindeutig ist, kann man doch feststellen:
  • SIMV bietet keine spezifischen Vorteile als Entwöhnungsmodus und wird nicht empfohlen.
  • Sowohl T-Stück-Versuche als auch assistierte Beatmung mit einer geringen Druckunterstützung können für die Entwöhnung empfohlen werden.
  • Im direkten Vergleich beider Verfahren führt Druckunterstützung zu einer etwas höheren Anzahl erfolgreich entwöhnter Patienten.
Viel wichtiger als die Auswahl der eigentlichen Technik der Entwöhnung scheint also die Organisation dieser Phase zu sein. Entwöhnungsprotokolle sollten hierbei eine Hilfe darstellen, den Prozess zu organisieren und dem Team zu helfen, den richtigen Zeitpunkt der Entwöhnung zu identifizieren. Auf keinen Fall sollen diese Protokolle aber zu einer Checklistenmentalität führen, die der Individualität des Geschehens keinen Platz mehr lässt. Dies ist insbesondere während der Entwöhnung von größter Bedeutung, da in dieser Phase der Patient aus seiner Sedierung erwacht und mit all den Schwierigkeiten der Situation umgehen lernen muss. Hierzu ist eine enge, verständnisvolle und unterstützende Betreuung durch das Pflegeteam ebenso notwendig wie die ärztliche Zuwendung, die in einem standardisierten Protokoll nicht abgebildet werden kann.

Nichtinvasive Beatmung zur Entwöhnung

Die Entwöhnung kann durch die Anwendung der nichtinvasiven Beatmung (NIV) statt der Entwöhnung über den künstlichen Atemweg, bis keinerlei Atemhilfe mehr notwendig ist, beschleunigt werden.
NIV führt v. a. bei COPD-Patienten zu einer kürzeren und erfolgreicheren Entwöhnung (Nava et al. 1998; Ferrer et al. 2003).
Die Anwendung von NIV als Bestandteil einer Entwöhnungsstrategie zumindest bei der COPD ist unbedingt zu empfehlen, es muss allerdings bedacht werden, dass bei den Patienten hierdurch kein Schutz der Atemwege mehr gewährleistet ist, was v. a. bei relevanter Aspirationsgefahr berücksichtigt werden muss.
Allerdings gibt es für den Stellenwert der NIV im prolongierten Weaning wenig Evidenz. Wenn die NIV-Fähigkeit bei Patienten nach längerer Beatmungsdauer gegeben ist, sollte insbesondere bei Patienten mit hyperkapnisch bedingter respiratorischer Insuffizienz (v. a. COPD-Patienten) überprüft werden, ob eine längerdauernde Einstellung auf NIV möglich ist, da diese Patienten auch nach formell erfolgreich abgeschlossenem Weaning von außerklinischer Beatmung profitieren.
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