Akute hypoxämische respiratorische Insuffizienz ist definiert als schwere Hypoxämie (PaO2 < 60 mmHg) ohne Hyperkapnie. Sie wird durch intrapulmonale Shunts von Blut verursacht, was zu einer Fehlpassung von Ventilation-Perfusion (V/Q) aufgrund von Luftraumfüllung oder Kollaps (z. B. kardiogenes oder nichtkardiogenes Lungenödem, Pneumonie, Lungenblutung) oder möglicherweise Atemwegserkrankungen (z. B. manchmal führt Asthma, COPD); oder durch intrakardialen Shunt von Blut aus dem rechten in den linken Kreislauf. Es finden sich klinisch Dyspnoe und Tachypnoe. Die Diagnose ergibt sich durch arterielle Blutgasanalyse und Röntgenthoraxaufnahme. Die Behandlung umfasst verschiedene nichtinvasive Sauerstoffstrategien wie High-Flow-Sauerstoff, kontinuierlicher positiver Atemwegsdruck oder andere nichtinvasive Sauerstoffstrategien oder, falls erforderlich, invasive mechanische Beatmung.
(Siehe auch Mechanische Beatmung im Überblick.)
Ätiologie der AHRF
Die Füllung des Luftraums bei akutem hypoxämischem Atemversagen (AHRF) kann folgende Ursachen haben
Erhöhten alveolären kapillaren hydrostatischen Druck, wie bei Linksherzinsuffizienz (die Lungenödem verursacht) oder Hypervolämie
Erhöhte alveoläre Kapillarpermeabilität, wie bei einer Neigung zu Acute Respiratory Distress Syndrome (ARDS)
Blut (wie es bei diffuser alveolärer Blutung auftritt) oder entzündliche Exsudate (wie sie bei einer Pneumonie oder anderen entzündlichen Lungenerkrankungen auftreten)
Intrakardiale Rechts-Links-Shunts, bei denen deoxygeniertes venöses Blut die Lunge umgeht und in den systemischen Kreislauf gelangt, treten in der Regel als Langzeitkomplikation von großen, unbehandelten Links-Rechts-Shunts auf (z. B. durch ein offenes Foramen ovale oder einen Vorhofseptumdefekt). Dieses Phänomen wird als Eisenmenger-Syndrom bezeichnet. Diese Diskussion konzentriert sich auf die refraktäre Hypoxämie aufgrund von pulmonalen Ursachen.
Pathophysiologie der AHRF
ARDS
ARDS ist eine diffuse, entzündliche Lungenschädigung, die eine Ursache für AHRF ist (1). Das ARDS wird anhand von Oxygenierungsstörungen und klinischen Kriterien in drei Schweregrade eingeteilt: leicht, mittel und schwer. Der milde Schweregrad entspricht der vorherigen Kategorie des akuten Lungenversagens (ALI).
Berliner Definition des ARDS
ARDS-Kategorie | Oxygenierung |
|---|---|
Schweregrad | |
Mild | 200 mmHg < PaO2/FiO2 ≤ 300 mmHg* mit PEEP oder CPAP ≥ 5 cm H2O |
Moderat | 100 mmHg < PaO2/FiO2 ≤ 200 mmHg mit PEEP ≥ 5 cm H2O |
Schwer | PaO2/FiO2 ≤ 100 mmHg mit PEEP ≥ 5 cm H2O |
Klinische Kriterien | |
Zeitliches Auftreten | Onset innerhalb 1 Woche nach bekanntem Insult oder nach neuen oder sich verschlechternden Atembeschwerden |
Bildgebung (Röntgen oder CT der Brust) | Bilaterale Trübungen, die nicht vollständig durch Ergüsse, Lobär- oder Lungenversagen oder Knötchen erklärt werden können |
Herkunft des Ödems | Atemstillstand, der nicht vollständig durch Herzversagen oder Flüssigkeitsüberlastung erklärt werden kann |
*PaO2 in mmHg; FiO2 in Dezimalbruch (z. B. 0,5). | |
ARDS = akutes Atemnotsyndrom; CPAP = kontinuierlicher positiver Atemwegsdruck; FiO2 = inspiratorische Sauerstofffraktion; PaO2 = arterieller Sauerstoffpartialdruck; PEEP = positiver endexspiratorischer Druck. | |
Adapted from ARDS Definition Task Force, Ranieri VM, Rubenfeld GD, et al: Acute respiratory distress syndrome: The Berlin definition. Journal of the American Medical Association 307:2526–2533, 2012. doi: 10.1001/jama.2012.5669 | |
Die Diagnose des ARDS auf der Grundlage der Berliner Definition ist angesichts der sich ändernden klinischen Praxis (d. h. zunehmender Einsatz von High-Flow-Nasenkanülen und allgegenwärtiger Einsatz der Pulsoximetrie) eine Herausforderung und kann in ressourcenarmen Gebieten oft nicht gestellt werden (da kein routinemäßiger Zugang zu Röntgenthoraxaufnahmen, arteriellen Blutgasmessungen und mechanischer Beatmung besteht). Daher hat ein Konsensgremium vorgeschlagen, die Berliner Definition zu modifizieren, um die Ultraschalluntersuchung zur Bestätigung beidseitiger Verschattungen einzubeziehen; die Anwendung von positivem endexspiratorischem Druck (PEEP) und Sauerstoff mit hohem Fluss (mindestens 30 l/min); sowie eine Sauerstoffsättigung/Fraktion des eingeatmeten Sauerstoffs ≤ 315, sofern die Sauerstoffsättigung ≤ 97% beträgt (2). In den neuen Definitionen für ressourcenarme Gebiete wird der Schweregrad nicht klassifiziert.
Bei ARDS führt die pulmonale oder systemische Entzündung zu einer Freisetzung von Zytokinen und anderen proinflammatorischen Substanzen. Die Zytokine aktivieren Alveolarmakrophagen und rekrutieren Neutrophile in der Lunge, die ihrerseits Leukotriene, Oxidantien, plättchenaktivierenden Faktor und Proteasen freisetzen, was zu Gewebeschäden in der Lunge und in anderen Organen führt (Biotrauma). Diese Substanzen führen zur Schädigung des Kapillarendothels und alveolären Endothelbesatzes. Es kommt zur Unterbrechung der Schranke zwischen Kapillarraum und luftgefülltem Raum. Ödemflüssigkeit, Proteine und Zelldetritus ergießen sich in den Luftraum und das Interstitium, zerstören das Surfactant und führen dadurch zum Kollaps der Luftwege, zu einem Ventilations-Perfusions-Missverhältnis, zur Shuntbildung und pulmonaler Hypertonie. Der Kollaps der Luftwege tritt häufiger in abhängigen Lungenbereichen auf. Diese frühe Phase von ARDS wird als exsudativ bezeichnet. Später kommt es zur Proliferation des Alveolarepithels und zur Fibrose, was die fibro-proliferative Phase darstellt.
Die Ursachen des ARDS können direkte oder indirekte Lungenverletzungen sein.
Häufige Ursachen einer direkten Lungenschädigung sind:
Weniger häufige Ursachen für direkte Lungenverletzungen sind:
Selten Lungentransplantation
Häufige Ursachen für indirekte Lungenverletzungen sind:
Trauma mit längerem hypovolämischen Schock
Weniger häufige Ursachen für indirekte Lungenverletzungen sind:
Massive Bluttransfusion (z. B. > 15 Einheiten)
Herz-Lungen-Bypass
Überdosierung oder Toxizität von Substanzen (z. B. Aspirin, Kokain, Opioide, Phenothiazine, trizyklische Antidepressiva)
Neurogenes Lungenödem aufgrund eines Schlaganfalls, Krampfanfalls, Schädeltraumas, Anoxie
Röntgenkontrastmittel (selten)
Sepsis und Pneumonie sind für etwa 60% der Fälle von ARDS verantwortlich.
Refraktäre Hypoxämie
Unabhängig von der Ursache der Luftraumfüllung bei AHRF lassen geflutete oder kollabierte Lufträume kein inspiriertes Gas eindringen, so dass das Blut, das diese Alveolen durchdringt, am gemischt venösen Sauerstoffgehalt bleibt, egal wie hoch der fraktionierte inspirierte Sauerstoff (FiO2). Diese konstante Zumischung von desoxygeniertem Blut in die pulmonalen Venen sorgt für die arterielle Hypoxämie. Im Gegensatz dazu, Hypoxämie, die von ventilierenden Alveolen resultiert, die weniger Ventilation als Perfusion haben (d. H. Niedrige Ventilation-Perfusions-Verhältnisse wie in Asthma oder chronisch obstruktive Lungenerkrankung und, in gewissem Umfang, bei ARDS) wird leicht durch zusätzlichen Sauerstoff korrigiert; Daher ist eine Ateminsuffizienz, die durch Asthma oder COPD verursacht wird, häufiger beatmet als eine hypoxämische respiratorische Insuffizienz.
Literatur zur Pathophysiologie
1. Grasselli G, Calfee CS, Camporota L, et al: ESICM guidelines on acute respiratory distress syndrome: definition, phenotyping and respiratory support strategies. Intensive Care Med 49(7):727–759, 2023. doi:10.1007/s00134-023-07050-7
2. Matthay MA, Arabi Y, Arroliga AC, et al. A New Global Definition of Acute Respiratory Distress Syndrome. Am J Respir Crit Care Med 2024;209(1):37-47. doi:10.1164/rccm.202303-0558WS
Symptome und Anzeichen der AHRF
Eine akute Hypoxämie (siehe auch Sauerstoffsättigung) kann zu Dyspnoe, Unruhe und Angstzuständen führen. Dazu kann sich Verwirrung mit Veränderung der Bewusstseinslage einstellen. Weitere Begleiterscheinungen sind Zyanose, Tachypnoe, Tachykardie und vermehrtes Schwitzen. Kardiale Arrhythmien und Koma können schließlich folgen.
Die inspiratorische Öffnung verschlossener Atemwege verursacht Knistergeräusche, die bei der Brustauskultation festgestellt werden; die Knistergeräusche sind typischerweise diffus, aber manchmal an den Lungenbasen schlimmer, insbesondere im linken Unterlappen, weil das Gewicht des Herzens die Atelektase verstärkt. Eine Jugularvenenstauung tritt bei hohen Werten des positiven endexspiratorischen Drucks (PEEP) oder bei einer Rechtsherzinsuffizienz auf.
Diagnose der AHRF
Röntgenthorax, Pulsoximetrie und arterielle Blutgasmessung (ABG)
Klinische Definition (siehe Tabelle Berliner Definition des ARDS)
Hypoxämie wird oftmals zunächst durch Pulsoxymetrie realisiert. Patienten mit niedriger Sauerstoffsättigung sollten einen Röntgenthorax vornehmen und mit zusätzlichem Sauerstoff behandelt werden, bis die Untersuchungsergebnisse vorliegen. Nicht alle Patienten mit niedriger Sauerstoffsättigung benötigen eine ABG-Messung.
Führt diese O2-Gabe nicht zu einer Erhöhung der arteriellen O2-Sättigung > 90%, ist ein Rechts-Links-Shunt zu vermuten. Ein bisher unbeachtetes alveoläres Infiltrat bei der Röntgenaufnahme hingegen gibt Hinweise auf Flüssigkeitsansammlung in den Alveolarregionen und ist dann eher als Ursache anzunehmen als ein intrakardialer Shunt. Doch zu Beginn der Krankheit tritt die Hypoxämie häufig auf, bevor Änderungen auf Röntgenbild zu sehen sind.
Sobald die AHRF diagnostiziert ist, muss die Ursache ermittelt werden. Es sollten sowohl pulmonale als auch extrapulmonale Ursachen in Betracht gezogen werden. In manchen Fällen ist eine vorliegende bekannte Störung (wie ein akuter Myokardinfarkt, eine Pankreatitis oder Sepsis) offensichtlich der Grund dieser klinischen Situation. In anderen Fällen ist die Anamnese aussagekräftig; bei immunkompromittierten Patienten besteht der Verdacht auf eine Pneumonie nach einer Knochenmarktransplantation oder bei Patienten mit einer systemischen rheumatischen Erkrankung auf eine Alveolarblutung. Häufig haben reanimationspflichtige Intensivpatienten größere Flüssigkeitsmengen erhalten. Folgen von ventrikulären Pumpschwächen und Flüssigkeitsüberladung mit dem dann entstehenden Bild eines AHRF müssen von solchen Fällen unterschieden werden, bei denen ein „Low-Pressure-AHRF“ zugrunde liegt (etwa durch Sepsis oder einerPneumonie).
Dieser Röntgenthorax zeigt Merkmale eines akuten Lungenödems aufgrund eines Linksherzversagens, einschließlich einer kardialen Dilatation und einer Lungenstauung, die sich im Bereich der Hilusgefäße konzentriert.
© 2017 Elliot K. Fishman, MD.
Ein hochdruckbedingtes Lungenödem aufgrund einer linksventrikulären Insuffizienz muss immer dann angenommen werden, wenn ein dritter Herzton auskultiert werden kann, eine Jugularvenenstauung entsteht, periphere Ödeme erkennbar sind und diffuse zentrale Infiltrate vorliegen. Kardiomegalie und ein ungewöhnlich erweiterter Gefäßstiel im Röntgenthoraxbild sind weitere Zeichen. Die diffuse, bilaterale Infiltrate im Rahmen eines ARDS finden sich grundsätzlich eher peripher. Fokale Infiltrationen dagegen werden meist durch eine Lobärpneumonie, Atelektasen oder eine Lungenkontusion hervorgerufen. Auch wenn anhand der Echokardiographie das Linksherzversagen nachgewiesen werden kann und damit eine kardiale Ursache naheliegt, so sind diese Befunde dennoch nicht spezifisch, denn Sepsis kann ebenfalls die Myokardkontraktilität beeinträchtigen.
Diese Röntgenaufnahme des Thorax im Stehen zeigt diffuse beidseitige Trübungen, die für das akute Atemnotsyndrom (ARDS) charakteristisch sind.
Diese Röntgenaufnahme des Thorax im Stehen zeigt diffuse beidseitige Trübungen, die für das akute Atemnotsyndrom (ARDS)
By permission of the publisher. Aus Herdegen J, Bone R. In Atlas of Infectious Diseases: Pleuropulmonary and Bronchial Infections. Edited by G Mandell (series editor) and MS Simberkoff. Philadelphia, Current Medicine, 1996.
Der rote Pfeil zeigt auf die diffusen alveolären Trübungen bei einem Patienten mit ARDS (akutes Atemnotsyndrom). Der Patient hat außerdem eine Kardiomegalie, einen automatischen implantierbaren Kardioverter-Defibrillator mit drei Ableitungen mit Spitzen im rechten Ventrikel sowie einen Swan-Ganz-Katheter mit Spitze in der Lungenarterie.
Der rote Pfeil zeigt auf die diffusen alveolären Trübungen bei einem Patienten mit ARDS (akutes Atemnotsyndrom). Der Pa
© 2017 Elliot K. Fishman, MD.
Der Pfeil zeigt auf einige der diffusen alveolären Trübungen bei einem Patienten mit ARDS (akutes Atemnotsyndrom).
Der Pfeil zeigt auf einige der diffusen alveolären Trübungen bei einem Patienten mit ARDS (akutes Atemnotsyndrom).
© 2017 Elliot K. Fishman, MD.
Diese Röntgenaufnahme des Thorax im Stehen zeigt diffuse beidseitige Trübungen, die für das akute Atemnotsyndrom (ARDS) charakteristisch sind.
Diese Röntgenaufnahme des Thorax im Stehen zeigt diffuse beidseitige Trübungen, die für das akute Atemnotsyndrom (ARDS)
By permission of the publisher. Aus Herdegen J, Bone R. In Atlas of Infectious Diseases: Pleuropulmonary and Bronchial Infections. Edited by G Mandell (series editor) and MS Simberkoff. Philadelphia, Current Medicine, 1996.
Der rote Pfeil zeigt auf die diffusen alveolären Trübungen bei einem Patienten mit ARDS (akutes Atemnotsyndrom). Der Patient hat außerdem eine Kardiomegalie, einen automatischen implantierbaren Kardioverter-Defibrillator mit drei Ableitungen mit Spitzen im rechten Ventrikel sowie einen Swan-Ganz-Katheter mit Spitze in der Lungenarterie.
Der rote Pfeil zeigt auf die diffusen alveolären Trübungen bei einem Patienten mit ARDS (akutes Atemnotsyndrom). Der Pa
© 2017 Elliot K. Fishman, MD.
Der Pfeil zeigt auf einige der diffusen alveolären Trübungen bei einem Patienten mit ARDS (akutes Atemnotsyndrom).
Der Pfeil zeigt auf einige der diffusen alveolären Trübungen bei einem Patienten mit ARDS (akutes Atemnotsyndrom).
© 2017 Elliot K. Fishman, MD.
Wenn ARDS diagnostiziert wird, die Ursache aber nicht offensichtlich ist (z. B. Trauma, Sepsis, schwere Lungeninfektion, Pankreatitis), kann eine Überprüfung der illegalen Drogen, Medikamente und der jüngsten diagnostischen Tests, Verfahren und Behandlungen auf eine unerkannte Ursache hindeuten, z. B. die Verwendung eines radiologischen Kontrastmittels, eine Luftembolie oder eine Transfusion. Wenn keine prädisponierende Ursache aufgedeckt werden kann, empfehlen einige Experten die Durchführung einer Bronchoskopie mit bronchoalveolärer Lavage, um eine alveolare Blutung und Eosinophilenpneumonie auszuschließen. Wenn dieses Verfahren nicht erfolgreich ist, wird eine Lungenbiopsie vorgenommen, um andere Störungen auszuschließen (z. B. Hypersensitivitätspneumonitis, akute interstitielle Pneumonie).
Behandlung von AHRF
Nichtinvasive Unterstützung der Oxygenierung
Mechanische Beatmung, wenn die Sauerstoffsättigung mit hohem Fluss < 90% beträgt
AHRF wird in der Regel zunächst mit 70–100% igem Sauerstoff behandelt, der nichtinvasiv (z. B. mit einer Gesichtsmaske ohne Rebreather) verabreicht wird (1). Die Anwendung nichtinvasiver Sauerstoffunterstützung, wie etwa einer High-Flow-Nasenkanüle (HFNC) und der nichtinvasiven Beatmung (NIV), für das initiale Management der akuten hypoxämischen Ateminsuffizienz nahm während der COVID-19-Pandemie aufgrund der potenziell beatmungsgeräteschonenden Wirkung zu.
Die nichtinvasive Sauerstoffunterstützung kann eine endotracheale Intubation und die damit assoziierten Komplikationen vermeiden; die Spontanatmung mit übermäßiger Anstrengung kann jedoch zu Lungenschäden führen, die als selbstverschuldete Lungenschäden bekannt sind. Eine klinische Studie, in der die Wirksamkeit von HFNC, NIV mit Gesichtsmaske und Standard-Sauerstoffbehandlung zur Vorbeugung einer endotrachealen Intubation verglichen wurde, deutet darauf hin, dass HFNC die endotracheale Intubation bei Patienten mit einem PaO2/FiO2-Verhältnis < 200 verhindern kann (2). Bei Patienten, die randomisiert einer NIV mit Gesichtsmaske und Standard-Sauerstoffbehandlung zugewiesen wurden, wurde im Vergleich zur HFNC eine erhöhte 90-Tage-Mortalität festgestellt. Eine Erklärung für diese überhöhte Mortalität in der NIV-Gruppe mit Gesichtsmasken könnte sein, dass übermäßige Tidalvolumina die Lungenschädigung verschlimmern.
In einer weiteren kleinen klinischen Studie, in der die Sauerstoffzufuhr per NIPPV-Helm mit der Gesichtsmaske verglichen wurde, wurde festgestellt, dass die endotracheale Intubation und die Mortalitätsrate bei Verwendung des Helms geringer waren (3). Es gibt nur wenige Daten zum Vergleich der Verwendung von Helm-NIV mit HFNC bei Patienten mit COVID-19-bedingter akuter hypoxämischer Ateminsuffizienz, die darauf hindeuten, dass Helm-NIV die Endotrachealintubationsraten senken kann, jedoch nicht die Anzahl der Tage ohne Atemunterstützung verbessert (4). Es gibt also keine eindeutige Evidenz für eine Überlegenheit der einen oder anderen Methode bei der Erstbehandlung von Hypoxämie. Angesichts der Bedenken hinsichtlich einer erhöhten Sterblichkeit, die möglicherweise auf eine verzögerte Intubation bei Patienten mit einem PaO2/FiO2-Verhältnis ≤ 150 zurückzuführen ist, sollte die nichtinvasive Sauerstoffunterstützung bei mittelschwerer bis schwerer Hypoxämie mit Vorsicht eingesetzt werden (5).
Wenn nichtinvasive Oxygenierung Unterstützung nicht zu Sauerstoffsättigung führt > 90%, sollte eine mechanische Beatmung in Betracht gezogen werden. Die spezifische Behandlung variiert je nach Grunderkrankung.
Mechanische Beatmung bei kardiogenem Lungenödem
Eine maschinelle Beatmung (siehe auch Mechanische Beatmung im Überblick) ist beim Linksherzversagen in verschiedener Hinsicht sinnvoll. Der positive inspiratorische Druck reduziert die Vor- und Nachlast des linken und rechten Ventrikels und entlastet durch Minderung der mindert die Atemarbeit. Damit verringert sich die Atemarbeit, was die Umverteilung einer begrenzten Herzleistung unabhängig von einer überlasteten Atemmuskulatur ermöglicht. Der exspiratorische Druck (exspiratorischer positiver Atemwegsdruck [EPAP] oder PEEP) verlagert das Lungenödem aus den Alveolen in das Interstitium, sodass mehr Alveolen am Gasaustausch teilnehmen können. (Bei der Umstellung von mechanischer Beatmung auf nichtinvasive Beatmung von Patienten mit niedrigem Herzzeitvolumen kann der Übergang von positivem zu negativem Atemwegsdruck jedoch die Nachlast erhöhen und zu einem akuten Lungenödem oder einer Verschlechterung der Hypotonie führen).
Die nichtinvasive Beatmung (NIV), ob kontinuierliche Überdruckbeatmung oder BiLevel-Beatmung, ist bei vielen Patienten, bei denen eine Pharmakotherapie oft zu einer schnellen Besserung führt, nützlich, um eine endotracheale Intubation abzuwenden. Der übliche Rahmen ist ein inspiratorischer positiver Atemwegsdruck („inspiratory positive airway pressure“, IPAP) von 10–15 cm H2O und ein exspiratorischer positiver Atemwegsdruck („expiratory positive airway pressure“, EPAP) von 5–8 cm H2O.
In der konventionellen mechanischen Ventilation können verschiedene Beatmungsmodi gewählt werden. In Akutsituationen wird oft kontrolliert beatmet (A/C). Hier ist oft eine vollständige ventilatorische Unterstützung des Patienten angezeigt. Die initialen Einstellungen sind ein Tidalvolumen von 6 bis 8 ml/kg Idealkörpergewicht, eine Atemfrequenz von 25/min, eine FiO2 von 1,0 und ein PEEP von 5 bis 8 cm H2O. Der PEEP-Wert kann dann in Schritten von 2,5 cm H2O nach oben titriert werden, während der FIO2-Wert auf ein nicht toxisches Niveau gesenkt wird.
Es kann auch eine druckunterstützte Beatmung (mit ähnlichen PEEP-Werten) eingesetzt werden. Der anfängliche inspiratorische Atemwegsdruck sollte ausreichen, um die Atemmuskulatur zu entspannen, wie anhand der subjektiven Einschätzung des Patienten, der Atemfrequenz und des Einsatzes der akzessorischen Muskeln beurteilt wird. In der Regel ist ein Druckunterstützungsniveau von 10 bis 20 cm H2O über dem PEEP erforderlich.
Mechanische Beatmung bei ARDS
Fast alle Patienten mit ARDS müssen mechanisch beatmet werden (1), was nicht nur die Sauerstoffversorgung verbessert, sondern auch den Sauerstoffbedarf der ruhenden Atemmuskulatur reduziert. Ziele sind
Alveoläre Plateaudrücke < 30 cm H2O (unter Berücksichtigung der Faktoren, die potenziell eine Brustwand- und Bauch-Compliance verringern)
Tidalvolumen 6 ml/kg ideales Körpergewicht, um eine weitere Lungenschädigung zu minimieren
FIO2 so niedrig wie möglich, um eine angemessene Sauerstoffsättigung aufrechtzuerhalten und eine mögliche Sauerstofftoxizität zu minimieren
PEEP sollte hoch genug sein, um die Alveolen offen zu halten und FiO2 zu minimieren, bis ein Plateaudruck von 28 bis 30 cm H2O erreicht ist. Bei Patienten mit mittelschwerem bis schwerem ARDS ist die Wahrscheinlichkeit einer Verringerung der Mortalität durch die Anwendung eines höheren PEEP am größten.
Die nichtinvasive Beatmung (NIV) ist bei ARDS gelegentlich nützlich. Verglichen mit der Vorgehensweise beim kardiogenen Lungenödem sind höhere Druckunterstützungen für eine längere Zeitdauer erforderlich. Zudem kann oft erst mit einem EPAP von 8–12 cm H2O eine adäquate Oxygenierung erreicht werden. Dies erfordert inspiratorische Drücke von > 18–20 cm H2O, die nur schlecht toleriert werden. Eine zufrieden stellende Dichtigkeit kann nur selten hergestellt werden, die Maske wird oft nur schlecht toleriert. Es kann zu Hautnekrosen und Insufflation des Magens kommen. Patienten, die mit NIV behandelt werden und anschließend intubiert werden müssen, befinden sich in der Regel in einem weiter fortgeschrittenen Krankheitsstadium, als wenn sie früher intubiert worden wären; daher ist eine kritische Entsättigung zum Zeitpunkt der Intubation möglich. Eine intensive Überwachung und sorgfältige Auswahl der Patienten für die NIV sind erforderlich.
Die herkömmliche mechanische Beatmung bei ARDS war zuvor auf die Normalisierung der Blutgasanalyse-Werte konzentriert. Es ist klar, dass Beatmung mit niedrigeren Tidalvolumina die Sterblichkeit reduziert. Dementsprechend sollte das Tidalvolumen bei den meisten Patienten auf 6 ml/kg ideales Körpergewicht eingestellt werden (siehe Seitenleiste Initiales Beatmungsmanagement bei ARDS). Diese Einstellung macht eine Steigerung der Beatmungsfrequenz auf bis zu 35/min erforderlich, um eine ausreichende Ventilation für eine angemessene Beseitigung von CO2 zu ermöglichen. Dessen ungeachtet entsteht oftmals eine beachtliche respiratorische Azidose, die jedoch um der Limitierung einer ventilatorbedingten Lungenschädigung willen billigend in Kauf genommen und auch meist relativ gut toleriert wird, besonders wenn der pH-Wert ≥ 7,15 ist. Wenn pH-Wert unter 7,15 fällt, kann eine Bicarbonatinfusion hilfreich sein. Ebenso kann eine Sauerstoffsättigung unter "normalen" Werten akzeptiert werden; eine Zielsättigung von 88 bis 95% begrenzt die Exposition gegenüber übermäßigen toxischen FiO2-Werten und hat dennoch einen Überlebensvorteil.
Da Hyperkapnie oder niedrige Tidalvolumina allein zu Dyspnoe führen und den Patienten dazu veranlassen können, in einer Weise zu atmen, die nicht mit dem Beatmungsgerät koordiniert ist, können Analgetika (Fentanyl oder Morphin) und Sedativa (z. B. Propofol, das mit 5 mcg/kg/Minute eingeleitet wird und dessen Wirkung auf bis zu 50 mcg/kg/Minute gesteigert werden kann; wegen des Risikos einer Hypertriglyzeridämie sollten die Triglyzeridwerte alle 48 Stunden kontrolliert werden) erforderlich sein (siehe auch Sedierung und Komfort). Eine Sedierung wird einer neuromuskulären Blockade vorgezogen, weil eine Blockade immer noch Sedierung erfordert und eine anhaltende Muskelschwäche verursachen kann.
PEEP verbessert die Oxygenierung bei ARDS, indem es das Volumen der belüfteten Lunge durch alveoläre Rekrutierung erhöht und somit die Verwendung eines niedrigeren FiO2 ermöglicht. Das optimale PEEP-Niveau und die Methode zu dessen Bestimmung sind Gegenstand kontroverser Diskussionen. Die routinemäßige Anwendung von Rekrutierungsmanövern (z. B. Titration des PEEP auf einen maximalen Druck von 35 bis 40 cm H2O und Halten für 1 Minute) gefolgt von einer dekrementellen PEEP-Titration wurde mit einer erhöhten 28-Tage-Mortalität in Verbindung gebracht (6). Daher verwenden viele Kliniker einfach die geringstmögliche PEEP-Einstellung, die eine ausreichende arterielle Sauerstoffsättigung bei einer nicht-toxischen FiO2 gewährleistet. Bei den meisten Patienten liegt dieses Niveau bei einem PEEP von 8 bis 15 cm H₂O, obwohl gelegentlich Patienten mit schwerem ARDS Werte > 20 cm H2O benötigen. In diesen Fällen muss besonders aufmerksam geprüft werden, ob nicht andere Möglichkeiten zur Optimierung des O2-Angebots sowie einer Minimierung des O2-Verbrauchs gefunden werden können.
Der beste Indikator für eine alveoläre Überdehnung ist die Messung des Plateaudrucks mittels eines endinspiratorischen Haltemanövers; der Plateaudruck sollte alle 4 Stunden und nach jeder Änderung des PEEP oder des Tidalvolumens überprüft werden. Zielgröße ist ein Plateaudruck von < 30 cm H2O bei Patienten mit normaler Compliance der Thoraxwand. Um eine Hypoventilation zu vermeiden, muss der angestrebte Plateaudruck bei Patienten mit abnormer Thoraxwand-Compliance (z. B. Aszites, Pleuraerguss, akute Bauchdeckenspannung, Thoraxtrauma) möglicherweise höher sein. Übersteigt der Plateaudruck dagegen 30 cm H2O und gibt es kein Problem mit der Thoraxwand, das dazu beitragen könnte, sollte der Arzt das Tidalvolumen in Schritten von 0,5 ml/kg bis 1,0 ml/kg je nach Verträglichkeit auf ein Minimum von 4 ml/kg reduzieren, die Atemfrequenz erhöhen, um die Verringerung der Minutenventilation auszugleichen, und die Kurvenanzeige des Beatmungsgeräts überprüfen, um sicherzustellen, dass eine vollständige Ausatmung erfolgt. Die Beatmungsfrequenz kann dabei oft bis auf 35/min angehoben werden. Erst dann muss mit verbleibendem Restgas in der Lunge („air trapping“) aufgrund der unvollständigen Ausatmung gerechnet werden. Wenn der Plateaudruck unter < 25 cm H2O liegt und das Tidalvolumen < 6 ml/kg, ist eine Anhebung des Zugvolumens auf bis zu 6 ml/kg vielleicht sinnvoll. Begrenzend für diese Erhöhung sollte ein Plateaudruck von 25 cm H2O sein.
Einige Forscher sind der Meinung, dass die druckgesteuerte Beatmung die Lungen besser schützt als die volumengesteuerte, aber es fehlen unterstützende Daten, und es ist der Spitzendruck und nicht der Plateaudruck, der kontrolliert wird. Weil das Atemvolumen variiert, wenn sich die Lungen-Compliance des Patienten entwickelt, ist es bei Druckbeatmung notwendig, das Atemvolumen kontinuierlich zu überprüfen und den Inspirationsdruck anzupassen, um sicher zu stellen, dass der Patient kein zu hohes oder zu niedriges Atemvolumen erhält.
Bauchlagerung kann bei einigen Patienten zu einer verbesserten Oxygenierung beitragen. Hierbei wird es möglich, bislang nicht ventilierte Lungenareale zu belüften. Einige Hinweise deuten darauf hin, dass diese Positionierung das Überleben wesentlich verbessert (7, 8). Interessanterweise hängt der Mortalitätsvorteil der Bauchlage nicht mit dem Grad der Hypoxämie oder dem Ausmaß der Gasaustauschanomalie zusammen, sondern möglicherweise mit der Abschwächung der beatmungsassoziierten Lungenschädigung.
Eine optimale Einstellung der Flüssigkeitsversorgung bei Patienten mit ARDS balanciert zwischen den Anforderungen an ein adäquates zirkulierendes Volumen, um die Organperfusion zu gewährleisten und dem Ziel, die Vorlast zu senken, um damit die Transsudation von Flüssigkeit in die Lungen zu begrenzen. Eine große Multizenterstudie hat gezeigt, dass im Gegensatz zu einer freizügigeren Handhabung ein konservativer Ansatz im Flüssigkeitsmanagement, bei dem weniger Flüssigkeit gegeben wird, die Dauer der mechanischen Beatmung und den Aufenthalt in der Intensivstation verkürzt. Allerdings gab es keinen Unterschied in der Überlebensrate zwischen den beiden Ansätzen, und die Verwendung eines Lungenarterienkatheters konnte das Ergebnis ebenfalls nicht verbessern (9). Patienten, die nicht unter Schock stehen, sind Kandidaten für einen solchen Ansatz, sollten aber engmaschig auf Anzeichen einer verminderten Organperfusion, wie z. B. Hypotonie, Oligurie, schwache Pulse oder kühle Extremitäten überwacht werden.
Ein definiertes pharmakologisches Vorgehen bei ARDS, das zur Senkung der Morbidität beiträgt, bleibt bislang schwer fassbar. Inhalative Zufuhr von Stickstoffmonoxid (NO), Surfactant-Ersatz, aktiviertem Protein C (drotrecogin alfa) und der Einsatz zahlreicher weiterer Wirkstoffe, die dazu beitragen können, die Entzündungsantwort zu modulieren, wurden untersucht. Keine dieser Substanzen konnte jedoch die Morbidität oder Mortalität reduzieren (10). Die Daten über die Wirksamkeit von Kortikosteroiden bei ARDS sind widersprüchlich (11). Eine kürzlich durchgeführte unverblindete klinische Studie mit Dexamethason, das bei mittelschwerem bis schwerem ARDS frühzeitig verabreicht wird, deutet auf eine Verbesserung der beatmungsfreien Tage und der Sterblichkeit hin, doch wurde die Studie aufgrund der langsamen Rekrutierung vorzeitig abgebrochen, was die Behandlungseffekte möglicherweise noch verstärkt (12). Die Rolle von Kortikosteroiden bei ARDS bleibt also ungewiss, und es werden weitere Daten benötigt.
Literatur zur Behandlung
1. Grasselli G, Calfee CS, Camporota L, et al: ESICM guidelines on acute respiratory distress syndrome: definition, phenotyping and respiratory support strategies. Intensive Care Med 49(7):727–759, 2023. doi:10.1007/s00134-023-07050-7
2. Frat JP, Thille AW, Mercat A, et al: High-flow oxygen through nasal cannula in acute hypoxemic respiratory failure. N Engl J Med 372:2185–2196, 2015. doi: 10.1056/NEJMoa1503326
3. Patel BK, Wolfe KS, Pohlman AS, et al: Effect of noninvasive ventilation delivered by helmet vs face mask on the rate of endotracheal intubation in patients with acute respiratory distress syndrome: A randomized clinical trial. J AMA 315(22):2435–2441, 2016. doi: 10.1001/jama.2016.6338
4. Grieco DL, Menga LS, Cesarano M, et al: Effect of helmet noninvasive ventilation vs high-flow nasal oxygen on days free of respiratory support in patients With COVID-19 and moderate to severe hypoxemic respiratory failure: The HENIVOT randomized clinical trial. JAMA 325(17):1731–1743, 2021. doi: 10.1001/jama.2021.4682
5. Bellani G, Laffey JG, Pham T, et al: Noninvasive ventilation of patients with acute respiratory distress syndrome. Insights from the LUNG SAFE study. Am J Respir Crit Care Med 195(1):67–77, 2017. doi: 10.1164/rccm.201606-1306OC
Demiselle J, Calzia E, Hartmann C, et al: Target arterial PO2 according to the underlying pathology: a mini-review of the available data in mechanically ventilated patients. Ann Intensive Care 11(1):88, 2021. doi:10.1186/s13613-021-00872-y
6. Writing Group for the Alveolar Recruitment for Acute Respiratory Distress Syndrome Trial (ART) Investigators, Cavalcanti AB, Suzumura ÉA, et al: Effect of lung recruitment and titrated positive end-expiratory pressure (PEEP) vs low PEEP on mortality in patients with acute respiratory distress syndrome: A randomized clinical trial. JAMA 318(14):1335–1345, 2017. doi: 10.1001/jama.2017.14171
7. Guérin C, Reignier J, Richard JC, et al: Prone positioning in severe acute respiratory distress syndrome. N Engl J Med 368(23):2159–2168, 2013. doi: 10.1056/NEJMoa1214103
8. Scholten EL, Beitler JR, Prisk GK, et al: Treatment of ARDS with prone positioning. Chest 151:215–224, 2017. doi: 10.1016/j.chest.2016.06.032. Epub 2016 Jul 8
9. National Heart, Lung, and Blood Institute Acute Respiratory Distress Syndrome (ARDS) Clinical Trials Network, Wiedemann HP, Wheeler AP, et al: Comparison of two fluid-management strategies in acute lung injury. N Engl J Med 354(24):2564–2575, 2006. doi: 10.1056/NEJMoa062200
10. Qadir N, Chang SY: Pharmacologic Treatments for Acute Respiratory Distress Syndrome. Crit Care Clin 37(4):877–893, 2021. doi:10.1016/j.ccc.2021.05.009
11. Lewis SR, Pritchard MW, Thomas CM, Smith AF: Pharmacological agents for adults with acute respiratory distress syndrome. Cochrane Database Syst Rev 7(7):CD004477, 2019. doi:10.1002/14651858.CD004477.pub3
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Prognose der AHRF
Die Prognose ist sehr variabel und hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab, einschließlich
Ätiologie der respiratorischen Insuffizienz
Schwere der Erkrankung
Alter
Chronischer Gesundheitszustand
Bei ALI/ARDS war die Mortalitätsrate insgesamt sehr hoch (40–60%), hat aber in den letzten Jahren auf 25–40% (1), abgenommen. Gründe hierfür sind vermutlich die Verbesserung der maschinellen Beatmung und die Fortschritte der Sepsistherapie. Jedoch bleibt die Mortalität sehr hoch (> 40%) bei Patienten mit schwerem ARDS (d. h. solchen mit einer PaO2:FiO2 < 100 mmHg).
Meist führt nicht die respiratorische Dysfunktion zum Tode, sondern der letale Ausgang ist Folge der Sepsis und des Multiorganversagens. Neutrophilenpersistenz und hohe Zytokininkonzentrationen in der bronchoalveolaren Lavageflüssigkeit sind Prädiktoren einer schlechten Prognose. Zum anderen steigt die Mortalität mit dem Lebensalter, einer vorbestehenden Sepsis sowie der Schwere anderer Organinsuffizienzen oder Dysfunktionen.
Bei den meisten Patienten, die ein ARDS überleben, kehrt die Lungenfunktion innerhalb von 6 bis 12 Monaten in den Normalbereich zurück. Bei Patienten mit einem langwierigen klinischen Verlauf oder einer schweren Erkrankung können jedoch pulmonale Symptome zurückbleiben, und viele leiden unter anhaltender neuromuskulärer Schwäche, Bewegungseinschränkungen und kognitiven Beeinträchtigungen.
Hinweis zur Prognose
1. Bellani G, Laffey JG, Pham T, et al. Epidemiology, Patterns of Care, and Mortality for Patients With Acute Respiratory Distress Syndrome in Intensive Care Units in 50 Countries [published correction appears in JAMA 2016 Jul 19;316(3):350] [published correction appears in JAMA 2016 Jul 19;316(3):350]. JAMA 2016;315(8):788-800. doi:10.1001/jama.2016.0291
