Enzyklopädie der Schlafmedizin
Autoren
Sven Rostig

Nasale Ventilation zur Behandlung der Cheyne-Stokes-Atmung bei Herzinsuffizienz

Die Cheyne-Stokes-Atmung (CSR) bei Patienten mit Herzinsuffizienz führt zu einer Reihe negativer Folgen wie Desaturationen, Herzfrequenz- und Blutdruckschwankungen, Sympathikusaktivierung und Herzrhythmusstörungen. Die Zunahme der Mortalität durch die CSR wird vermutet, wenngleich dies noch nicht vollständig gesichert ist. Persistiert trotz optimaler medikamentöser Behandlung eine relevante CSR mit mehr als 30 Atmungsstörungen pro Stunde Schlafzeit beziehungsweise den Symptomen des nicht erholsamen Schlafs, kann die Einleitung einer CPAP Therapie sinnvoll sein. Die druckunterstützte Beatmung mit Bi-Level-PAP-ST oder mit Bi-Level-PAP-T oder die adaptive Servoventilation sollten aufgrund der aktuellen Datenlage bei Patienten mit einer linksventrikulären Ejektionsfraktion von weniger 45 % und prädominant zentraler Schlafapnoe nicht mehr verwendet werden.

Synonyme

Behandlung der Cheyne-Stokes-Atmung mittels nasal applizierter Positivdruckbeatmung bei Patienten mit Herzinsuffizienz

Englischer Begriff

noninvasive ventilation therapy of patients with Cheyne Stokes Respiration (CSR) due to heart failure

Definition

Die Zentrale Schlafapnoe mit Cheyne-Stokes-Atmung ist gemäß ICSD-3 eines der insgesamt acht „Zentrale Schlafapnoesyndrome“ (ZSAS). Das Muster der periodischen Atmung im Schlaf wird vermehrt bei über 60-jährigen Patienten mit Herzinsuffizienz gefunden, es kommt auch gehäuft nach Schlaganfall und bei Niereninsuffizienz vor. Die erfolgreiche Behandlung der zentralen Atmungsstörung im Schlaf bessert nicht nur die schlafbezogenen Beschwerden, sondern sie kann bei Patienten mit Herzinsuffizienz auch zu einer Verbesserung der Pumpleistung des Herzens führen. Die nasale Ventilation bei Cheyne-Stokes-Atmung erfolgt nichtinvasiv über eine Maske während des Schlafs. Sie kommt sowohl in Form der kontinuierlichen positiven Atemwegsdruckbehandlung (Continuous Positive Airway Pressure, „CPAP“) als auch als druckgesteuerte Beatmung zum Einsatz. Dabei wird sie entweder manuell eingestellt in Form der Zwei-Niveau-Positivdruckbeatmung (Bilevel Positive Airway Pressure, „Bi-Level-PAP“) im assistiert-kontrollierten beziehungsweise kontrollierten Modus oder automatisch in Form der adaptiven Servoventilation bei Versagen von CPAP. Ziel ist die Beseitigung der zentralen Atmungsstörungen, eine Reduktion der Symptome des nicht erholsamen Schlafs und eine Verbesserung der kardialen Funktion.
Siehe auch „Herzinsuffizienz und Schlafbezogene Atmungsstörungen (SBAS)“; „Atmung“; „Herz-Kreislauf-System“.

Grundlagen

Epidemiologie der Herzinsuffizienz und der Cheyne-Stokes-Atmung

Die chronische Linksherzinsuffizienz ist eine häufige Erkrankung, die in ihrer Prävalenz mit der höheren Lebenserwartung der Bevölkerung und den verbesserten Behandlungsmöglichkeiten für die arterielle Hypertonie und die Koronare Herzerkrankung (KHK) in den kommenden Jahren weiter an Bedeutung gewinnen wird. Assoziiert mit der chronischen Linksherzinsuffizienz bei eingeschränkter linksventrikulärer Pumpfunktion (LVEF <40 %) ist mit einer Prävalenz von bis zu 40 % die nächtliche Cheyne-Stokes-Atmung (CSR).

Symptome

Die Cheyne-Stokes-Atmung führt durch repetitive zentrale Apnoen und Hypopnoen zu Sauerstoffsättigungsabfällen, Arousals und Schlaffragmentation sowie zur Stimulation des sympathoadrenergen Systems. Eine vermehrte Tagesschläfrigkeit wird von den Patienten nicht immer angegeben, trotz einer erhöhten Anzahl von Atmungsstörungen und stark gestörter Schlafstruktur. Möglicherweise lindern die Patienten die Tagesschläfrigkeit durch häufige kurze „Schlafpausen“ während des Tages. Oft werden allerdings nächtliche Dyspnoe oder Ein- und Durchschlafstörungen berichtet. Symptome wie Abgeschlagenheit und körperliche Erschöpfung sind eher auf die kardiale Grunderkrankung als auf die Atmungsstörung im Schlaf zurückzuführen.

Relevanz

Von besonderer Bedeutung ist die Frage, ob die Prognose von herzinsuffizienten Patienten mit und ohne Cheyne-Stokes-Atmung unterschiedlich ist. Bisher liegen 6 kontrollierte Studien vor, die dieser Frage nachgehen. Drei der Untersuchungen weisen keine unterschiedliche Mortalität auf und 3 zeigen eine gesteigerte Mortalität bei Patienten mit Cheyne-Stokes-Atmung bei vergleichbarer Ausprägung der Herzinsuffizienz beziehungsweise Einschränkung der linksventrikulären Auswurffraktion. Insgesamt wurden in allen Studien zusammen lediglich 318 Patienten eingeschlossen, 139 davon wiesen eine Cheyne-Stokes-Atmung auf (Becker 2004). Somit ist derzeit keine abschließende Beurteilung des Effekts der Cheyne-Stokes-Atmung auf die Mortalität möglich. Versucht man trotz der uneinheitlichen Datenlage bei sehr unterschiedlichem Studiendesign ein Fazit und eine Empfehlung für die klinische Praxis abzugeben, so scheint eine deutlich ausgeprägte Cheyne-Stokes-Atmung mit mehr als 30 Apnoen pro Schlafstunde die Prognose bei Patienten mit Herzinsuffizienz ungünstig zu beeinflussen (Sin et al. 2000; Roebuck et al. 2004). Bei diesen und auch bei Patienten mit durch die Atmungsstörung verursachten Symptomen erscheint eine Behandlung sinnvoll.

Therapieindikation

Die medikamentöse Therapie der Herzinsuffizienz hat in den letzten Jahrzehnten deutliche Fortschritte erfahren und die Mortalität der Erkrankung gesenkt. Da eine optimale Therapie der Herzinsuffizienz die CSR verringert, stellt eine maximale medikamentöse Behandlung der Herzinsuffizienz die Basis der Therapie dar. Sollte dennoch eine Cheyne-Stokes-Atmung mit mehr als 30 Apnoen pro Schlafstunde vorhanden sein oder der Patient auch bei einer geringeren Anzahl von Atmungsstörungen Symptome des nicht erholsamen Schlafs beziehungsweise des regelhaften Aufwachens mit Luftnot angeben, ergibt sich die Indikation zur spezifischen Behandlung der Atmungsstörung (siehe oben).

Nichtinvasive Ventilation mit CPAP, Bi-Level-PAP und Adaptiver Servoventilation

Continuous Positive Airway Pressure (CPAP)

Nasal applizierter kontinuierlicher positiver Atemwegsdruck (CPAP) wurde primär zur Therapie der Obstruktiven Schlafapnoe eingesetzt (zur Technik der Methode siehe „Mechanische Ventilation bei Obstruktiver Schlafapnoe“; „CPAP“). Da später deutlich wurde, dass CPAP auch bei einem Teil der Patienten mit Zentraler Schlafapnoe die Atmungsstörungen beseitigt, wurde von einer kanadischen Arbeitsgruppe versucht, diese Behandlung auch bei Patienten mit Herzinsuffizienz und Cheyne-Stokes-Atmung einzusetzen („Nichtinvasive Beatmung bei zentralen Schlafbezogenen Atmungsstörungen und bei der chronischen respiratorischen Insuffizienz“). In der Tat reduziert CPAP die Anzahl der Atmungsstörungen um ca. 50 %, verringert die Anzahl von Weckreaktionen (Javaheri 2000; Bradley et al. 2005), und bei ca. 35 % (Javaheri 2000) können die Atmungsstörungen auf unter 5 pro Stunde reduziert werden. Zum Wirkmechanismus von CPAP bei Cheyne-Stokes-Atmung wird angenommen, dass bei einem Teil der Patienten eine geringe Zunahme des arteriellen pCO2 die Cheyne-Stokes-Atmung beseitigt. Eine weitere Erklärung könnte der günstige Effekt des positiven intrathorakalen Drucks auf die Funktion des linken Ventrikels mit einer Abnahme der linksventrikulären Nachlast bei Patienten mit Herzinsuffizienz sein. Weiterhin könnten die bessere Oxygenierung und auch die Beseitigung häufig ebenfalls vorliegender obstruktiver Atemstillstände zu einem günstigen Effekt bei Patienten mit Herzinsuffizienz und Cheyne-Stokes-Atmung führen. In einer kleinen randomisierten Studie wurde eine Verbesserung der Überlebensrate bei Patienten mit CSR und Herzinsuffizienz unter CPAP beschrieben (Sin et al. 2000). Angesichts der geringen Patientenzahl wurde es erforderlich, die Studie in einem großen Patientenkollektiv zu wiederholen. Zwar wurde die Anzahl der Atmungsstörungen in der CANPAP Studie etwa halbiert, die Desaturationen deutlich gemindert und die linksventrikuläre Ejektionsfraktion verbessert, dennoch wurde die Untersuchung bei 258 von geplant 400 Patienten abgebrochen, da die Zwischenanalyse keinen Mortalitätsunterschied zwischen den konventionell oder den zusätzlich mit CPAP behandelten Patienten ergab (Bradley et al. 2005).
Es muss hier jedoch auf einen bedeutenden Unterschied in der Vorgehensweise in der Studie von Bradley und dem in Europa üblichen Vorgehen hingewiesen werden: Bradley und Mitarbeiter setzten CPAP unabhängig von der zuvor im Schlaflabor dokumentierten Wirkung ein. Die Therapie wurde mit einem Druck von 5 cmH2O begonnen und über 1–2 Nächte möglichst auf 10 cmH2O erhöht. Die Behandlung wurde auch dann fortgesetzt, wenn sich im Schlaflabor keine ausreichende Reduktion der CSR zeigte. In Europa werden Patienten nur dann mit CPAP behandelt, wenn die Therapie im Schlaflabor eine substanzielle Reduktion der CSR bewirkt, was aber lediglich bei ca. 30–40 % der Patienten gelingt. Dieses Vorgehen wird auch gestützt durch eine Post-hoc-Analyse der CANPAP-Studie, in der gezeigt werden konnte, dass bei Patienten mit deutlicher Reduktion der schlafbezogenen Atmungsstörungen unter CPAP ein Überlebensvorteil und eine Besserung der linksventrikulären Ejektionsfraktion erzielt werden konnten (Arzt et al. 2007).
Trotz der Daten von Bradley und Kollegen kann man also festhalten, dass CPAP bei einem Teil der Patienten mit CSR eine günstige Wirkung entfalten kann.

Bi-Level Positive Airway Pressure (Bi-Level-PAP)

Erzielt CPAP keine ausreichende Wirkung, so kann die Therapie mit „Bi-Level-PAP“ im assistiert-kontrollierten (ST) oder kontrollierten Modus (T) erfolgen (zur Technik siehe auch „Bi-Level-PAP-Therapie bei zentralen Schlafbezogenen Atmungsstörungen und bei der chronischen respiratorischen Insuffizienz“). Der Name BiPAP ist eingetragenes Warenzeichen der Fa. Respironics, Murryville, USA, und wird häufig als Bezeichnung der verschiedenen, heute im Handel erhältlichen Geräte, die nach diesem Prinzip arbeiten, verwandt. Korrekter ist die allgemeine – und auch bei Leitlinien benutzte – Bezeichnung Bi-Level-PAP oder BPAP. Bi-Level-PAP ST oder Bi-Level-PAP T stellen mechanische Beatmungsformen mit positivem Druck dar. Unter Bi-Level-PAP ST registriert das Gerät den Beginn der Ein- und Ausatmung. Mit der Einatmung stellt das Gerät einen höheren und während der Exspiration einen niedrigeren Druck ein. Durch die Differenz der in- und exspiratorischen Drücke erfolgt eine Ventilationssteigerung. Tritt ein zentraler Atemstillstand auf, so schaltet das Gerät auf eine kontrollierte Beatmung um, die mit dem eingestellten Druck, mit einer definierten Atemfrequenz sowie dem festgelegten Verhältnis von In- und Exspiration erfolgt. Bi-Level-PAP T ist eine kontrollierte Beatmung nach diesem Muster ohne Steuerung des Geräts durch eventuelle spontane Atemzüge des Patienten. Bi-Level-PAP im Spontanmodus wird bei CSR nicht eingesetzt, da während der zentralen Atemstillstände keine Triggerung des Geräts erfolgt, es auf dem Exspirationsdruckniveau verharrt und somit die Atemstillstände nicht behandelt werden könnten.
Obwohl kaum systematische Untersuchungen vorliegen, zeigt die klinische Erfahrung, dass Bi-Level-PAP schon nach einer Behandlungsnacht die Anzahl der zentralen Atmungsstörungen bei der Mehrzahl der Patienten stark reduzieren kann. Die suffiziente Einstellung mit weniger als 5 Atmungsstörungen pro Stunde Schlafzeit gelingt in vielen Fällen nach 2–3 Therapienächten. Es erfordert jedoch einige Erfahrung und Anstrengung, die optimale Einstellung von Drücken und Atemfrequenz sowie das Verhältnis von Inspirationsdruck zu Exspirationsdruck zu ermitteln. Aus diesem Grund wurden Geräte mit Algorithmen entwickelt, welche die Behandlung automatisch vornehmen sollen. Untersuchungen, die eine Verbesserung der Lebensqualität oder der Mortalität von Patienten mit Herzinsuffizienz und CSR unter Bi-Level-PAP zeigen können, liegen bisher nicht vor.

Adaptive Servoventilation (ASV)

Bei der adaptiven Servoventilation ist lediglich die Einstellung eines exspiratorischen Drucks und einer oberen inspiratorischen Druckbegrenzung erforderlich. Durch das Gerät wird in den vorgewählten Grenzen der Inspirationsdruck automatisch so angepasst, dass 90 % des vorausgegangenen Atemminutenvolumens erreicht werden. Nimmt die Ventilation des Patienten ab, wird die Druckunterstützung vom Gerät automatisch erhöht beziehungsweise bei zunehmender Ventilation abgesenkt. Sollte die Ventilation ganz sistieren, also eine zentrale Apnoe eingetreten sein, so wird eine dem vorhergehenden Atmungsrhythmus angepasste Frequenz appliziert und es erfolgt eine kontrollierte Beatmung mit dem Ziel, das Atemminutenvolumen auf 90 % des Ausgangsniveaus zu halten. Durch dieses Verfahren soll die Atmung stabilisiert, Hyperventilationen vermieden und ein Absinken des pCO2 unter die Apnoeschwelle mit anschließender erneuter Hyperventilation verhindert werden. In Abb. 1 ist ein Registrierbeispiel der Funktionsweise des Geräts dargestellt.
Die adaptive Servoventilation wurde von der Firma ResMed entwickelt und ist im System AutoSet-CS (eingetragenes Warenzeichen von ResMed, San Diego, USA) sowie inzwischen im Auto SV der Firma Philips Respironics klinisch verfügbar. Weitere Geräte sind auf dem Markt hinzugekommen, die nach einem ähnlichen Prinzip arbeiten. Die adaptive Servoventilation verursacht deutlich höhere Gerätekosten als Bi-Level-PAP, CPAP.
Es konnte gezeigt werden, dass die adaptive Servoventilation Vorteile in Bezug auf die Reduktion der Schlafbezogenen Atmungsstörungen und die Schlafqualität gegenüber CPAP aufweist (Teschler et al. 2001). Im Vergleich zu Bi-Level-PAP konnte nach einer Therapienacht eine etwas stärkere Reduktion der Atmungsstörungen erzielt werden. Unter ASV-Behandlung mit den System AutoSet-CS wurde die Verbesserung der Atmungsstörungen und der Schlafstruktur bisher in kontrollierten Studien dokumentiert.
Zuletzt wurde jedoch in der großen randomisierten multizentrischen SERVE-HF-Studie an 1325 Patienten mit einer prädominant zentralen Schlafapnoe mit einer systolischen Herzinsuffizienz mit einer Ejektionsfraktion (EF) von weniger 45 % gezeigt, dass die Behandlung mit ASV im Vergleich zur Kontrollgruppe keine Auswirkung auf den primären Endpunkt (Zeit bis zum Tod, bis zu einer lebensrettenden Intervention oder bis zu einem nicht geplanten Krankenhausaufenthalt wegen der Herzinsuffizienz) hatte. Die Behandlung mit ASV ging aber mit einer Erhöhung der Gesamtmortalität und der kardiovaskulären Mortalität einher (Cowie et al. 2015).

Zusammenfassung, Beurteilung

Die Cheyne-Stokes-Atmung (CSR) bei Patienten mit Herzinsuffizienz führt zu einer Reihe negativer Folgen wie Desaturationen, Herzfrequenz- und Blutdruckschwankungen, Sympathikusaktivierung und Herzrhythmusstörungen. Die Zunahme der Mortalität durch die CSR wird vermutet, wenngleich dies noch nicht vollständig gesichert ist. Persistiert trotz optimaler medikamentöser Behandlung eine relevante CSR mit mehr als 30 Atmungsstörungen pro Stunde Schlafzeit beziehungsweise den Symptomen des nicht erholsamen Schlafs, kann die Einleitung einer CPAP Therapie sinnvoll sein, wenn dadurch die Schlafbezogenen Atmungsstörungen reduziert werden können. Mit CPAP kann die CSR bei ca. einem Drittel der Patienten beseitigt werden. Die druckunterstützte Beatmung mit Bi-Level-PAP-ST oder mit Bi-Level-PAP-T oder die adaptive Servoventilation sollten aufgrund der aktuellen Datenlage bei Patienten mit einer linksventrikulären Ejektionsfraktion von weniger 45 % und prädominant zentraler Schlafapnoe nicht mehr verwendet werden. Zwar bessern sich unter nichtinvasiver Beatmung verschiedene physiologische Parameter, eine Senkung der Mortalität oder Verbesserung der Lebensqualität sind aber bisher in kontrollierten Studien nicht belegt (siehe auch „Evidenzbasierung und Leitliniengestaltung“).
Literatur
Arzt M, Bradley TD et al (2007) Suppression of central sleep apnea by continuous positive airway pressure and transplant-free survival in heart failure. A post hoc analysis of the Canadian continuous positive airway pressure for patients with central sleep apnea and heart trial (CANPAP). Circulation 115:3173–3180CrossRef
Becker HF (2004) Bigger numbers needed! Eur Respir J 23:659–660CrossRef
Bradley TD, Logan AG, Kimoff RJ et al (2005) Continuous positive airway pressure for central sleep apnea and heart failure. N Engl J Med 353:2025–2033CrossRef
Cowie MR, Teschler H et al (2015) Adaptive Servoventilation for central sleep apnea in systolic heart failure. N Engl J Med 373:1095–1105CrossRef
Javaheri S (2000) Effects of continuous positive airway pressure on sleep apnea and ventricular irritability in patients with heart failure. Circulation 101:392–397CrossRef
Roebuck T, Solin P, Kaye DM et al (2004) Increased long term mortality in heart failure due to sleep apnoea is not yet proven. Eur Respir J 23:735–740CrossRef
Sin DD, Logan AG, Fitzgerald FS et al (2000) Effects of continuous positive airway pressure on cardiovascular outcomes in heart failure patients with and without Cheyne-Stokes respiration. Circulation 102:61–66CrossRef
Teschler H, Dohring J, Wang YM, Berthon-Jones M (2001) Adaptive pressure support servo-ventilation: a novel treatment for Cheyne-Stokes respiration in heart failure. Am J Respir Crit Care Med 164:614–619CrossRef