Entwicklung einer Riesenbulla unter Spontanatmung durch „patient self-inflicted lung injury“ bei COVID-19-Pneumonie

Ein 81-jähriger, normalgewichtiger Mann mit Vorhofflimmern, arterieller Hypertonie und Hypercholesterinämie stellte sich mit seit 9 Tagen bestehender Schwäche und Atemnot in der internistischen Notaufnahme vor. Hustenreiz verneinte der Patient. Er sei Nichtraucher, sportlich aktiv, fahre durchschnittlich über 50 km Fahrrad/Woche und habe keine pulmonalen Grunderkrankungen. Im Familienkreis gab es mehrere COVID-19-Erkrankungen, bei ihm sei allerdings vor 7 Tagen ein PCR-Test auf SARS-CoV‑2 negativ ausgefallen.

In der Notaufnahme zeigte der Patient eine schwere respiratorische Partialinsuffizienz mit kompensatorischer Hyperventilation (p_aO₂ 56,4 mm Hg unter Sauerstoff mit 4 l/min, p_aCO₂ 25,8 mm Hg, Atemfrequenz 22/min). Ein Antigenschnelltest auf SARS-CoV‑2 war positiv. Eine Aufnahme auf die anästhesiologische Intensivstation wurde zur Überwachung und zur respiratorischen Stabilisierung indiziert.

Einen Tag nach Aufnahme wurde bei fortschreitender Hypoxämie eine High-Flow-Sauerstofftherapie (F_IO₂ 50 Vol.,%, Flow 40 l/min, darunter: p_aO₂ 69,1 mm Hg; p_aCO₂ 27,4 mm Hg; pH 7,5; BE −0,1 mmol/l; Atemfrequenz 19/min; Horowitz-Index 138 mm Hg) initiiert, welche im weiteren Verlauf eskaliert wurde. Dyspnoe wurde überwiegend verneint, es zeigte sich aber bereits unter leichter Belastung (Mobilisation an die Bettkante, Atemgymnastik) ein deutlicher Abfall der Sauerstoffsättigung auf 70–80 %. Unter der leitliniengerechten Therapie mit Dexamethason (6 mg/Tag p.o. für 10 Tage) [8] kam es zu einer endogenen Reaktivierung des Herpes-simplex-Virus, die mit Aciclovir behandelt wurde. Aufgrund des bereits verstrichenen Zeitraums seit Symptombeginn war der Therapieversuch mit Remdesivir nicht indiziert. Zum Zeitpunkt des Krankenhausaufenthaltes des Patienten bestand noch keine Empfehlung zur Therapie mit Tocilizumab nach S3-Leitlinie. Der Patient erhielt durchgehend weiterhin seine therapeutische Antikoagulation mit Apixaban. Seit der Aufnahme zeigte der Patient eine übersteigerte Motivation zur Atemgymnastik, mit selbstinitiierten tiefen und häufigen Atembemühungen. Im Röntgenbild zeigte sich 7 Tage nach Aufnahme eine ovale Hypertransparenz paramediastinal links, die sich in einer CT-Untersuchung als neu aufgetretene große Bulla (3,5 × 3,3 × 10,2 cm) ohne Hinweis auf einen Pneumothorax darstellte (Abb. 2). Zu einer spontanen Ruptur der Bulla kam es nicht. Der arterielle Sauerstoffgehalt betrug dauerhaft über 12 ml/dl, dennoch war die respiratorische Insuffizienz trotz Ausschöpfung aller nichtinvasiver Beatmungsmöglichkeiten progredient, sodass am Tag 11 nach Aufnahme die endotracheale Intubation unumgänglich war. Unmittelbar vor Intubation erfolgte ein nichtinvasiver Beatmungsversuch (PEEP 4 mbar; Druckdifferenz 10 mbar, F_IO₂ 100 Vol.-%). Die durchgeführte arterielle Blutgasanalyse zeigte die folgenden Parameter: p_aO₂ 57,5 mm Hg; p_aCO₂ 29,3 mm Hg; pH 7,5; BE 0,7 mmol/l; Tidalvolumen exspiratorisch 1279 ml; Atemfrequenz 29/min; Horowitz-Index 57,5 mm Hg. Der Oxygenierungsindex des Patienten erfüllte damit die Berlin-Kriterien eines schweren COVID-19-assoziierten ARDS. Auch unter der invasiven, druckkontrollierten Beatmung zeigte sich keine Verbesserung des Gasaustausches. Der Patient entwickelte einen rasch progredienten Schock und ein Multiorganversagen (Herz-Kreislauf-Versagen, anurisches Nierenversagen, Laktacidose). Er benötigte hochdosiert kreislaufunterstützende Medikamente (Noradrenalin 2,4 mg/h, Vasopressin 1,5 IE/h, Dobutamin 10 mg/h). Die durchgeführte Herzechographie zeigte einen mittelgradig dilatierten rechten Ventrikel mit eingeschränkter Pumpfunktion, einen leicht hypertrophierten und hypovolämischen linken Ventrikel mit guter Pumpfunktion, keine regionalen Wandbewegungsstörungen, keinen Perikarderguss, keine relevanten Klappenvitien. Eine Bauchlage war aufgrund der Instabilität des Patienten nicht möglich, ebenso wenig qualifizierte sich der Patient für eine ECMO-Therapie. Die Prognose musste aufgrund der bereits vor der akuten Verschlechterung manifesten Lungendestruktionen einerseits und des akuten Schockgeschehens andererseits als infaust eingeschätzt werden. Der Patient verstarb noch am 11. Tag nach Aufnahme.

Die Obduktion ergab einen diffusen Alveolarschaden mit viropathischen Veränderungen sowie multiple subpleurale Bullae sowohl der linken Lunge als auch im rechten Lungenunterlappen. Die größte entsprach der im CT dargestellten Bulla im linken Unterlappen, welche mit 11,1 × 6,0 × 4,2 cm beschrieben wurde, ohne Hinweise auf einen Pneumothorax. Die Todesursache war das respiratorische Versagen bei SARS-CoV-2-Infektion.

Bullae sind luftgefüllte, dünnwandige Blasen, die durch destruktive Prozesse mit Rarefizierung des Lungenparenchyms entstehen. Sie können primär („vanishing lung syndrome“) oder sekundär im Rahmen eines Lungenemphysems/einer COPD oder anderer Strukturerkrankungen, etwa einer Lungenfibrose, auftreten. Große Bullae können funktionelle Teile der Lunge verdrängen, was zu einer weiteren Verschlechterung des Gasaustausches führt. Eine wesentliche Komplikation ist der Pneumothorax.

Als Folge von COVID-19-Infektionen sind mehrere Fälle von Patienten beschrieben, die unabhängig von pulmonalen Vorerkrankungen Bullae oder konsekutiv Pneumothoraces durch Rupturen entwickelten [1, 6, 7, 9, 11]. Pathophysiologischer Ausgangspunkt ist eine durch SARS-CoV‑2 verursachte diffuse Zerstörung des Alveolargewebes [7], die unter der häufig notwendigen Überdruckbeatmung bei COVID-19-assoziiertem ARDS als „ventilator-induced lung injury“ enorm aggravieren kann [4, 5]. Ob es durch nichtinvasive CPAP-Beatmung zu einer überdruckinduzierten Ausdehnung des durch die COVID-19-Pneumonie geschädigten Lungenparenchyms – und somit zur Bildung von Bullae – kommt, wird ebenfalls diskutiert [1]. In den meisten bislang beschriebenen Fallberichten ging dem Auftreten der Bullae eine (zumindest nichtinvasive) Überdruckbeatmung voraus. Dies stellt aus unserer Sicht ein wesentliches Argument für eine lungenprotektive Beatmung gerade bei COVID-19-Erkrankten dar. Des Weiteren muss eine „patient self-inflicted lung injury“ (P-SILI) diskutiert werden, bei der es durch patienteneigene Atemarbeit und den dadurch verursachten transpulmonalen Druck zu einem Lungenschaden kommt [10]. Ein wesentlicher Treiber der P‑SILI ist der vermehrte Atemantrieb mit erhöhter Atemarbeit und hohen Tidalvolumina. Der dadurch erhöhte transpulmonale Druck kann ein vorbestehendes „capillary leak“ – seinerseits am ehesten eine Folge des Lungenschadens durch die SARS-CoV-2-Infektion – vergrößern und somit das Lungenödem aggravieren [10]. Die NIV-Therapie bei Patienten mit hohem „respiratory drive“ kann noch höhere Tidalvolumina zur Folge haben, und die Kontrolle dieser Volumina ist bei Patienten unter NIV-Therapie stark limitiert [2, 3]. Hohe Tidalvolumina (> 9,5 ml/kgKG) sind dabei prädiktiv für ein NIV-Versagen [3]. Die in diesem Fall beobachteten hohen Tidalvolumina (TV: 1279 ml) während der nichtinvasiven CPAP-Beatmung unmittelbar vor der Intubation unterstreichen dies. In dem hier vorgestellten Fall ist die Lungenparenchymschädigung mit post mortem nachweisbaren viropathischen Veränderungen auf den schweren Verlauf der COVID-19-Pneumonie mit assoziiertem schwerem ARDS (Horowitz-Index 57,5 mm Hg) und HSV-Superinfektion zurückzuführen, eine Beteiligung im Sinne einer P‑SILI als komplizierender Faktor ist zudem wahrscheinlich. Hier entstand die P‑SILI jedoch unter reiner Spontanatmung ohne Überdruck unter HFOT, begünstigt durch die exzessive Atemgymnastik mit tiefen und häufigen Atemzügen seitens des Patienten. Hervorzuheben ist zudem die äußerst rapide Entwicklung dieses destruktiven Lungenprozesses, der während des akuten intensivmedizinischen Aufenthaltes, innerhalb von 7 Tagen nach Aufnahme auf die Intensivstation, auftrat.

In der Zukunft muss untersucht werden, ob durch hochprotektive und frühzeitige Ventilation unter Suppression des spontanen Atemantriebs mit minimaler Bewegung des Lungenparenchyms (V_T ≤ 4 ml kg⁻¹ und Bauchlagerung) und verminderter Fluktuation des transpulmonalen Drucks die P‑SILI verhindert und so Lungenstrukturschäden vermieden werden können.

Zusammengefasst unterstreicht der geschilderte Fall, dass es bei einer COVID-19-Pneumonie mit assoziiertem schwerem ARDS bei Patienten ohne pulmonale Grunderkrankung zu strukturellen Umbauprozessen mit der Bildung von Bullae kommen kann. Die Möglichkeit einer Ruptur dieser Bullae wurde bereits in Einzelfällen beschrieben und kann spontan oder durch Überdruckbeatmung auftreten [1, 6, 7, 9, 11]. Bei einer respiratorischen Verschlechterung dieser Patienten sollte differenzialdiagnostisch demnach eine Verdrängung des funktionellen Lungengewebes durch eine Riesenbulla bzw. ein Pneumothorax durch deren Ruptur bedacht werden.