Atmungsunterstützung bei Neugeborenen und Säuglingen

Der Sauerstoff kann über eine Nasenkanüle oder eine Gesichtsmaske verabreicht werden. Die Sauerstoffkonzentration sollte so eingestellt werden, dass eine PaO2 von 50–70 mmHg bei reifen Neugeborenenund 50–80 mmHg bei Terminkindern oder eine Sauerstoffsättigung von 90 bis 94% in Frühgeborenen und 92 bis 96% in Terminkindern erreicht wird. Ein niedriger PaO2-Wert bei Säuglingen sorgt für eine fast vollständige Sättigung des Hämoglobins, da das fetale Hämoglobin eine höhere Affinität für Sauerstoff hat; die Aufrechterhaltung eines höheren PaO2-Wertes erhöht das Risiko einer Retinopathia praematurorum und bronchopulmonale Dysplasie. Es spielt keine Rolle, auf welche Art und Weise O2 verabreicht wird, er muss auf jeden Fall angefeuchtet und angewärmt (36–37° C) sein, um das Auskühlen und Austrocknen der Sekrete und einen Bronchospasmus zu verhindern.

Bei Neugeborenen, die einen Anteil an inspiriertem (FiO2) ≥ 40% benötigen, wird ein arterieller Umbilikalkatheter gelegt, um die Blutgase messen zu können. Wenn ein Nabelarterienkatheter nicht platziert werden kann, kann ein perkutaner Radialarterienkatheter für die kontinuierliche Blutdrucküberwachung und Blutentnahme verwendet werden, wenn das Ergebnis der Allen-Test, der zur Beurteilung der Angemessenheit des Kollateralkreislaufs durchgeführt wird, normal ist.

Neugeborene, die auf all diese Behandlungen nicht ansprechen, benötigen Flüssigkeit, um das Herzzeitvolumen zu verbessern und sind Kandidaten für eine CPAP-, Beutel- oder Maskenbeatmung (40–60 Atemzüge/min). CPAP, entweder durch das Beatmungsgerät oder durch einen in Wasser getauchten Ausatmungsschlauch, kann dazu beitragen, die Intubation zu vermeiden (und damit die durch das Beatmungsgerät verursachte Lungenschädigung zu minimieren), selbst bei extrem frühgeborenen Kindern. Wenn ein Säugling jedoch nicht oxygeniert werden kann oder eine länger andauernde Beutel- und Maskenbeatmung benötigt, sollte er intubiert und mechanisch beatmet werden. Sehr unreife Neugeborene (z. B. < 28 Gestationswochen oder < 1000 g) werden manchmal sofort nach der Geburt beatmet (siehe auch 1), damit sie eine präventive Surfactanttherapie erhalten können. Da die Ursache für Atemnot bei Neugeborenen oft eine bakterielle Sepsis ist, ist es allgemein üblich bei Neugeborenen, die einen sehr hohen O2-Bedarf haben, Blutkulturen anzulegen und Antibiotika zu verabreichen, bis die Kulturergebnisse erhältlich sind.

Bei CPAP wird während des gesamten Atemzyklus ein konstanter Druck aufrechterhalten, in der Regel 5 bis 7 cm H2O, jedoch ohne zusätzliche Inspirationsdruckunterstützung. Der dauerhaft positiver Atemwegsdruck hält die Alveolen offen und verbessert die Oxygenierung, indem es die Atelektase und damit die Menge an Blut, die durch atelektatische Bereiche geleitet wird, reduziert, während das Kleinkind spontan atmet. CPAP kann durch eine Nasenbrille oder Masken und verschiedene andere Apparaturen bereitgestellt werden; außerdem kann CPAP bei endotrachealer Intubation über ein herkömmliches Beatmungsgerät verabreicht werden, bei dem die Atemfrequenz auf Null gestellt wird.

Bubble CPAP (1) ist eine CPAP-Methode mit geringem technischen Aufwand, bei der der Ausatmungsschlauch einfach in Wasser getaucht wird, um einen Ausatmungswiderstand zu erzeugen, der der Tiefe des Schlauchs im Wasser entspricht (die Ausatmung lässt das Wasser blubbern, daher der Name).

CPAP ist dann indiziert, wenn ein FiO2 ≥ 40% nötig ist, um eine akzeptable Sättigung mit PaO2 (50–70 mmHg) bei Säuglingen mit Atemnot zu erreichen und die Zeitdauer begrenzt ist (z. B. Atelektasen, leichtes Atemnotsyndrom, Lungenödem). Bei diesen Säuglingen kann CPAP eine erforderliche mechanische Beatmung verhindern.

Häufige Komplikationen der nasalen CPAP sind Magenblähung, Aspiration, Pneumothorax, und nasale Druckverletzungen. Die Notwendigkeit einer Erhöhung des FiO2 und/oder des Drucks sind Anzeichen dafür, dass eine Intubation erforderlich sein könnte (2).

Bei der nichtinvasiven positiven Druckbeatmung (siehe auch Nichtinvasive positive Druckbeatmung [NIPPV]) erfolgt die positive Druckbeatmung über Nasenkanülen oder Nasenbrillen. Sie kann synchronisiert (d. h. durch die Inspirationsanstrengung des Kindes ausgelöst) oder unsynchronisiert sein. NIPPV kann eine Sicherungsrate bieten und die spontanen Atemzüge eines Kindes vermehren. Der Spitzendruck kann auf die gewünschten Grenzen gesetzt werden. Sie ist besonders nützlich bei Patienten mit Apnoe, um die Extubation zu erleichtern und Atelektase zu verhindern. Es hat sich gezeigt, dass die NIPPV die Häufigkeit von Extubationsversagen und die Notwendigkeit einer Reintubation innerhalb einer Woche wirksamer reduziert als nasale CPAP; sie hat jedoch keinen Einfluss auf die Entwicklung chronischer Lungenerkrankungen oder auf die Mortalität.

Endotrachealtuben (ETT) sind für die mechanische Beatmung erforderlich (siehe auch Endotracheale Intubation).

Für ETT-Durchmesser:

• 2,5 mm (der kleinste Wert) für Säuglinge < 1000 g oder < 28 Schwangerschaftswochen

• 3 mm für Säuglinge 1000 bis 2000 g oder 28 bis 34 Schwangerschaftswochen

• 3,5 mm für Säuglinge > 2000 g oder > 34 Schwangerschaftswochen

Während der Intubation sollte sicherheitshalber O2 verabreicht werden. Die orotracheale Intubation wird bevorzugt. Orotracheale Intubation ist bevorzugt.

In Bezug auf die Einführtiefe sollte der Schlauch so eingeführt werden, dass die

• die 5,5- bis 6,5-cm-Marke sich bei Säuglingen mit einem Gewicht von < 1 kg an der Lippe befindet.

• 7-cm mark for 1 kg

• 8 cm-Markierung bei Säuglingen mit 2 kg

• 9 cm-Markierung bei Säuglingen mit 3 kg

Die Spitze des Endotrachealtubus sollte etwa auf halbem Weg zwischen Schlüsselbein und Karina auf dem Röntgenbild der Brust positioniert werden, was ungefähr dem Wirbelniveau T2 entspricht. Falls Lage oder Durchgängigkeit zweifelhaft sind, sollte der Tubus entfernt werden, das Kind erneut über eine Maske beatmet und der Tubus erneut gelegt werden. Ein CO2-Detektor ist hilfreich, um festzustellen, ob der Tubus in den Atemwegen platziert ist (bei der Platzierung im Ösophagus wird kein CO2 nachgewiesen). Bei einer plötzlichen Verschlechterung der Beatmungssituation (plötzliche Veränderung von Sauerstoffsättigung, Blutgasen, Blutdruck oder Durchblutung) muss der Tubus sofort auf seine Lage und Durchgängigkeit überprüft werden. Beatmungsgeräte können das Atemgas entweder mit einem vorgegebenen Druck oder mit einem vorgegebenen Volumen applizieren.

Beatmungsmodi:

• Synchronisierte intermittierende obligatorische Beatmung (SIMV)

• Unterstützte Beatmung (AC)

• Hochfrequente oszillierende Beatmung

Bei SIMV gibt das Beatmungsgerät eine festgelegte Anzahl von Atemzügen mit festem Druck oder Volumen innerhalb eines bestimmten Zeitraums ab. Diese Atemzüge sind mit den Spontanatmungen des Patienten synchronisiert, werden aber auch bei fehlender Atemanstrengung abgegeben. Der Patient kann zwischendurch spontan atmen, ohne das Beatmungsgerät zu aktivieren.

Bei AC wird das Beatmungsgerät so getriggert, dass es bei jeder Einatmung des Patienten einen Atemzug mit einem bestimmten Volumen oder Druck abgibt. Für den Fall, dass der Patient nicht oder nur unzureichend atmet, wird eine Reservefrequenz eingestellt.

Die hochfrequente oszillierende Beatmung (400–900 Atemzüge/Minute bei einem festgelegten mittleren Atemwegsdruck) kann bei Säuglingen eingesetzt werden und wird häufig bei extrem früh geborenen Kindern (< 28 Schwangerschaftswochen) und bei einigen Säuglingen mit Luftlecks, ausgedehnten Atelektasen oder Lungenödemen bevorzugt.

Die optimale Art der Beatmung hängt von der Reaktion des Säuglings ab. Volumenbestimmte Beatmungsgeräte werden als nützlich für größere Kinder mit sich änderndem Lungenwiderstand betrachtet (z. B. bei bronchopulmonaler Dysplasie), da sie bei jedem Atemzug ein gesichertes Atemvolumen sicherstellen und somit eine angemessene Beatmung ermöglichen. Der AC-Modus wird häufig zur Behandlung von weniger schweren Lungenerkrankungen und zur Verringerung der Abhängigkeit von Beatmungsgeräten verwendet, wobei eine geringe Erhöhung des Atemwegsdrucks oder ein kleines Gasvolumen bei jeder Spontanatmung möglich ist.

Die initialen Ventilatoreinstellungen werden je nach dem Schweregrad der Atemstörung geschätzt. Typische Einstellungen für ein Kleinkind mit mäßiger Atemnot sind

• FiO2 = 40%

• Inspirationszeit (IT) = 0,4 s

• Exspirationszeit = 1,1 Sekunden (sowohl die Inspirations- als auch die Exspirationszeit variieren je nach Frequenz und Bedarf; eine höhere Inspirationszeit verbessert die Oxygenierung, eine höhere Exspirationszeit die Ventilation)

• SIMV- oder AC-Rate = 40 Atemzüge/Minute (hängt von der spontanen Atemfrequenz des Säuglings ab; höhere Raten, wie z. B. 60 Atemzüge/Minute, können erforderlich sein, wenn der Säugling keine spontanen Atemanstrengungen unternimmt, oder niedrigere, je nach Qualität der Atemanstrengungen des Säuglings; höhere Raten erfordern kürzere Inspirations- und/oder Exspirationszeiten als oben angegeben)

• Inspiratorischer Spitzendruck (PIP) = 15 bis 20 cm H2O bei Säuglingen mit sehr niedrigem Geburtsgewicht und niedrigem Geburtsgewicht und 20 bis 25 cm H2O bei Früh- und Termingeborenen

• Oositiver endexspiratorischer Druck (PEEP) = 5 cm H2O

Diese Einstellungen können der Oxygenierung des Kindes, den Bewegungen der Thoraxwand, den Atemgeräuschen und den Atemanstrengungen und den arteriellen oder kapillaren Blutgasen angepasst werden.

• Der PaCO2 kann durch die Erhöhung des Minutenvolumens verringert werden, entweder durch die Erhöhung des Gesamtvolumens (Erhöhung PIP oder Verringerung PEEP) oder eine Erhöhung der Atemfrequenz.

• Erhöht wird der PaO2 durch einen höheren FiO2 oder einen höheren Atemwegsmitteldruck (höherer PIP, und/oder PEPP, oder verlängerte IT).

Patientengetriggerte Beatmungsgeräte kommen oft zum Einsatz, um den vom Ventilator abgegebenen Atemhub mit dem Beginn des spontanen Atemzugs des Patienten zu synchronisieren. Es scheint, dass dies die Beatmungszeit verkürzen und das Barotrauma vermindern kann.

Beatmungsdrücke und -volumina sollten so niedrig wie möglich sein, um ein Barotrauma und eine bronchopulmonale Dysplasie zu verhindern. Eine Erhöhung des PaCO2 ist tolerierbar, solange der pH ≥ 7,25 (erlaubte Hyperkapnie) bleibt. Genauso ist ein PaO2 von nur 40 mmHg zulässig, solange der Blutdruck normal ist und keine metabolische Azidose vorliegt.

Eine begleitende Behandlung der mechanischen Beatmung besteht bei einigen Patienten in

• Paralytika

• Sedierung

• Stickstoffmonoxid

Paralytika (z. B. Vecuronium oder Pancuroniumbromid) können die endotracheale Intubation erleichtern und zur Stabilisierung von Säuglingen beitragen, deren Bewegungen und Spontanatmung eine optimale Beatmung verhindern. Diese Medikamente sollten nur selektiv und nur auf der Intensivstation von Personal eingesetzt werden, das mit Intubation und Beatmung vertraut ist, da paralysierte Säuglinge nicht in der Lage sind, spontan zu atmen, wenn Intubationsversuche fehlschlagen oder der Säugling versehentlich extubiert wird; außerdem benötigen paralysierte Säuglinge möglicherweise eine stärkere Unterstützung durch das Beatmungsgerät, was das Barotrauma erhöhen kann. Fentanyl kann eine Brustwandsteifigkeit oder einen Laryngospasmus verursachen, was zu Schwierigkeiten bei der Intubation führen kann.

Inhaliertes Stickoxid (5–20 ppm) kann für eine refraktäre Hypoxie verwendet werden, wenn eine pulmonale Konstriktion zu dieser Hypoxie beiträgt (z. B. idiopathische/persistierende pulmonale Hypertonie, Pneumonie oder kongenitale Zwerchfellhernie und kann den Einsatz von ECMO verhindern

Eine Entwöhnung von der künstlichen Beatmung kann vorgenommen werden, sobald der Atmungszustand sich verbessert. Der Säugling kann durch ein Ausschleichen entwöhnt werden.

• FiO2

• Inspirationsdruck

• Rate

Die Rate wird reduziert, wenn der Säugling einen größeren Anteil der Atemarbeit übernimmt. Säuglinge, die eine angemessene Sauerstoffversorgung und Beatmung auf niedrigeren Einstellungen aufrechterhalten, tolerieren typischerweise eine Extubation. Der letzte Schritt in der Entwöhnung vom Beatmungsgerät ist die Applikation von nasalem oder nasopharyngealem kontinuierlichem positivem Atemwegsdruck (CPAP oder NIPPV) und schließlich bei Bedarf die Gabe von angefeuchtetem O2 in den Inkubator oder über eine Sauerstoffbrille.

Kinder mit einem sehr niedrigen Geburtsgewicht können meist besser von der Beatmung entwöhnt werden, wenn gleichzeitig Methylxanthine (z. B. Aminophyllin, Theophyllin, Koffein) verabreicht werden. Methylxanthine sind zentral wirksame Substanzen, die das Atemzentrum stimulieren und Apnoephasen und Bradykardien, die die Entwöhnung vom Beatmungsgerät verzögern, vermindern können. Koffein wird deshalb bevorzugt, weil es besser verträglich, einfacher zu verabreichen, sicherer ist und weniger Überwachung erfordert.

Kortikosteroide, die früher routinemäßig zur Entwöhnung und zur Behandlung von chronischen Lungenerkrankungen eingesetzt wurden, werden bei Frühgeborenen nicht mehr empfohlen, da die Risiken (z. B. Wachstumsstörungen, hypertrophe Kardiomyopathie) den Nutzen überwiegen. Die einzige Ausnahme besteht bei todkranken Kindern; in diesem Fall sollten aber die Eltern über den Nutzen und die Risiken informiert werden.

ECMO ist eine Form des kardiopulmonalen Bypasses, die bei Säuglingen mit Atemversagen eingesetzt wird, die nicht ausreichend mit Sauerstoff versorgt oder mit herkömmlichen oder oszillierenden Beatmungsgeräten beatmet werden können. Die Auswahlkriterien variieren von Zentrum zu Zentrum. Im Allgemeinen sollte das Kind an einer reversiblen Krankheit leiden (z. B. persistierender, pulmonaler Hochdruck, angeborene Zwerchfellhernie, massive Pneumonie) und < 7 Tage mechanisch beatmet worden sein. Auch eine primäre kardiale Beeinträchtigung kann eine Indikation für ECMO sein.

Nach einer systemischen Antikoagulation (in der Regel mit Heparin) wird das Blut über Katheter mit großem Durchmesser aus der inneren Jugularvene in einen Membranoxygenator geleitet, der als künstliche Lunge dient, um CO2 zu entfernen und Sauerstoff zuzuführen. Mit Sauerstoff angereichertes Blut fließt dann wieder zur V. jugularis interna (venovenöse ECMO) oder zu den Karotiden (venoarteriale ECMO). Die venoarterielle ECMO wird verwendet, wenn sowohl die Atmung als auch der Kreislauf unterstützt werden muss (z. B. bei einer massiven Sepsis). Die Flussrate kann an die gewünschte O2- Sättigung und den angestrebten Blutdruck angeglichen werden.

ECMO ist bei Kindern < 34 Wochen und < 2 kg aufgrund des Risikos der intraventrikulären Blutung unter der systemischen Heparinisierung kontraindiziert.

Zu den Komplikationen von ECMO zählen Thrombembolie, Luftembolie, neurologische (Schlaganfall, Krampfanfälle) oder hämatologische (z. B. Hämolyse, Neutropenie, Thrombozytopenie) Probleme und ein cholestatischer Ikterus.