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9783437228391

Auslöser eines ARDS

Tabelle C.20-1
Direkte Lungenparenchym-Affektionen
  • diffus ausgebreitete pulmonale Infektion (Auslöser Bakterien, Viren, Pilze, Protozoen): parapneumonisches ARDS

  • Aspiration von Mageninhalt

  • Exposition gegenüber hohen O2-Partialdrücken

  • Aspiration von Süßwasser/Salzwasser (Ertrinken)

  • Inhalation toxischer Gase (NO2, Ozon, Rauchgase)

  • Lungenkontusion

  • rascher Aufstieg in große Höhen (Höhenödem oder hypoxisches Lungenödem)

  • interstitieller Unterdruck: Re-Expansion; schwere obere Atemwegsobstruktion

  • chemische Agenzien mit bevorzugter Verteilung in die Lunge (z.B. Paraquat, Bleomycin, Amiodaron)

Indirekte Lungenparenchym-Affektionen
  • Sepsis; Endo-, Exotoxinämie

  • SIRS („systemic inflammatory response syndrome")

  • Polytrauma

  • disseminierte intravasale Gerinnung/Verbrauchskoagulopathie

  • Blutungsschock mit Massentransfusion

  • Operationen mit langen kardiopulmonalen Bypass-Zeiten

  • TRALI („transfusion related acute lung injury")

  • Verbrennungen

  • Pankreatitis

  • Sichelzell-Krise; schwere Verlaufsform der Malaria

  • Narkotika-Intoxikation (z.B. Heroin, Barbiturate)

  • Embolie (Fruchtwasser, Fett)

  • Schädel-Hirn-Trauma; intrakranielle Drucksteigerung

Kriterien des „acute lung injury” (ALI) und des „acute respiratory distress syndrome" (ARDS) laut Konsensus-Konferenz

Tabelle C.20-2
Verlauf Oxygenation Röntgenthorax Pulmonalkapillärer Druck PC
ALI-Kriterien akuter Beginn PaO2/FiO2 < 300 mmHg (PEEP nicht berücksichtigt) Bilaterale Infiltrate < 18 mmHg, wenn gemessen oder kein klinischer Hinweis auf linkskardiale Funktions-einschränkung
ARDS-Kriterien akuter Beginn PaO2/FiO2 < 200 mmHg (PEEP nicht berücksichtigt) Bilaterale Infiltrate < 18 mmHg, wenn gemessen oder kein klinischer Hinweis auf linkskardiale Funktions-einschränkung

Algorithmus zur PEEP-Einstellung in Abhängigkeit des benötigten FiO2 nach der ARDS-Network-Study (7)

Tabelle C.20-3
FiO2 PEEP (cmH2O)
0,3 5
0,4 5
0,4 8
0,5 8
0,5 10
0,6 10
0,7 10
0,7 12
0,7 14
0,8 14
0,9 14
0,9 16
0,9 18
1,0 18
1,0 20
1,0 22
1,0 24

ARDS

D. Walmrath (DGP), Gießen

F. Grimminger (DGP), Gießen

W. Seeger (DGP), Gießen

Stand November 2009

Definition
Das akute Atemnotsyndrom des Erwachsenen („acute respiratory distress syndrome“; ARDS) ist durch eine Gasaustauschstörung der Lunge charakterisiert, die in der Regel von einer pulmonalen Flüssigkeitseinlagerung, Störung der pulmonalen Vasomotion und Abnahme der Compliance begleitet wird. Eine Vielzahl von Auslösern sind bekannt, welche in solche mit direkter und indirekter Lungenparenchymaffektion unterteilt werden (Tab. C.20-1). Die Gasaustauschstörung ist unabhängig von Störungen des zentralen Atemantriebs, des Gasflusses in den großen und kleinen Atemwegen, des Blutflusses in den großen pulmonalen Gefäßen und der linksventrikulären Funktion. Genetische Prädispositionen sind bislang nur unzureichend charakterisiert. Die Inzidenz liegt je nach definiertem Schweregrad zwischen 3/100000 und 75/100000.
Nicht abgrenzbar vom ARDS ist die nicht-klassische Verlaufsform der Pneumonie, die durch eine diffuse Ausbreitung der inflammatorischen Prozesse über die gesamte Lunge gekennzeichnet ist und deshalb als „parapneumonisches ARDS“ bezeichnet wird. Unabhängig von der Ätiologie des Geschehens wurden von der Amerikanisch-Europäischen Konsensus-Konferenz folgende Kriterien für die Diagnose eines ARDS festgelegt (Tab. C.20-2): der Schweregrad der Gasaustauschstörung, das beidseitige Auftreten von Infiltraten, die non-kardiale Genese der Ödemeinlagerung (pulmonalkapillärer Verschlussdruck < 18 mmHg) sowie der akute Beginn des Krankheitsgeschehens. Lassen sich diese Kriterien im Verlauf einer Pneumonie nachweisen, so ist die Definition eines ARDS erfüllt. Der Schweregrad der Gasaustauschstörung wird zur Unterscheidung zwischen ALI („acute lung injury“) und ARDS herangezogen.
Symptomatik und klinisches Bild
Die exsudative Frühphase ist charakterisiert durch einen Anstieg des pulmonalvaskulären Widerstandes, verursacht durch prä- und postkapilläre Vasokonstriktion sowie Mikroembolisationen. Darüber hinaus findet sich eine Störung der kapillar-endothelialen und alveolo-epithelialen Schrankenfunktion, die sich in einer erhöhten Permeabilität für Wasser und Plasmaproteine äußert. Aus dieser Permeabilitätsstörung resultiert die Ausbildung eines proteinreichen Ödems, das sich zunehmend perivaskulär-interstitiell und schließlich alveolär ausdehnt. Die Einbeziehung des alveolären Kompartiments führt zu schweren Störungen der Surfactantfunktion, die mit einer Abnahme der Compliance und Atelektasenbildung assoziiert ist. Klinisch steht neben den Symptomen des auslösenden Ereignisses (z.B. Sepsis, Pneumonie) die Dyspnoe und Tachypnoe bei respiratorischer Insuffizienz mit Ausbildung einer Zyanose im Vordergrund. Blutgasanalytisch findet sich eine arterielle Hypoxämie zumeist in Kombination mit Hypokapnie aufgrund der begleitenden Hyperventilation. Dieser Gasaustauschstörung liegen neben Diffusionsstörungen insbesondere Perfusions-Ventilations-Verteilungsstörungen mit prädominantem Shunt-Fluss zugrunde.
Die proliferativ-fibrosierende Spätphase ist durch zunehmende Mesenchymproliferation mit Ablagerung extrazellulärer Matrix, Verlust von Alveolarräumen, Honeycoombing und schließlich Hyperkapnie begleitend zur Hypoxämie gekennzeichnet. Häufige aggravierende Komplikationen eines ARDS sind die sekundäre (nosokomiale) Pneumonie, „Makro"-Barotrauma unter der Beatmung (Pneumothroax, Pneumomediastinum) sowie „Mikro"-Barotrauma unter Respiratortherapie (Lungengewebeschädigung durch die Beatmung selbst, auch als „ventilator-induced lung injury" [VILI] bezeichnet). Der Stellenwert der O2-Toxizität für die Folgeveränderung der Lunge unter künstlicher Beatmung ist gegenwärtig unklar.
Diagnostik
Die Basisdiagnostik basiert auf folgenden Säulen:
  • Anamnese und körperliche Untersuchung: Identifizierung eines auslösenden Ereignisses.

  • Labor: Blutgasanalyse zur Dokumentation der arteriellen Hypoxämie. Ansonsten existieren keine ARDS-spezifischen Laborparameter. Die häufig erhöhte LDH ist unspezifischer Ausdruck einer Lungengewebeschädigung. Die Analyse von Zytokinen (Parameter der pulmonalen Inflammation) und von Surfactant-Apoproteinen im Plasmaraum (Parameter der mikrovaskulären Schrankenstörung) befindet sich noch in der Phase klinischer Erprobung.

  • Radiologie: Die Röntgen-Aufnahme des Thorax dokumentiert die bilateralen Infiltrate. Die CT-Untersuchung des Thorax ist besonderen Fragestellungen vorbehalten (z.B. komplexe Formen des Barotraumas, Abszessbildung).

  • Echokardiographie: Ausschluss einer linkskardialen Ursache der pulmonalen Ödembildung. Gegebenenfalls sind Zeichen der akuten Rechtsherzbelastung zu finden.

  • Rechtsherzkatheter (Swan-Ganz-Katheter): Die Indikation für die Katheteranlage ist gegeben, wenn a) mittels klinischem Befund plus Echokardiographie eine linkskardiale Ursache der pulmonalen Ödembildung nicht sicher ausgeschlossen werden kann (s. Definition des ARDS: Pc < 18 mmHg), oder b) eine komplexe hämodynamische Situation gegeben ist, in der das therapeutische Vorgehen mit non-invasiven Techniken nicht optimal gesteuert werden kann (z.B. ARDS mit deutlicher pulmonaler Hypertonie; ARDS bei Sepsis oder septischem Schock).

Folgende Untersuchungen sind fakultativ:
  • Bronchoskopie und bronchoalveoläre Lavage: Diese kann indiziert sein zur Erregerasservation im Bronchoalveolarraum (Verdacht auf primäre und sekundäre Pneumonie) und bei Problemen der mechanischen Obstruktion und/oder Blutung im Bronchialbaum. In der Lavage sind die neutrophilen Granulozyten prozentual erhöht (> 15–90%; im Gegensatz zu < 5% in der normalen Lavage): dieses diskriminiert gegenüber einem kardialen Lungenödem (fehlender oder sehr mäßiger Neutrophilen-Einstrom).

  • Lungenwasser-Messung: Diese wird zumeist in Verbindung mit der Bestimmung des Herzzeitvolumens durchgeführt; der Stellenwert dieses alternativen Verfahrens zum Rechtsherzkatheter für die Therapiesteuerung beim ARDS ist noch nicht endgültig definiert.

  • Pulmonalisangiographie, Spiral-CT, Magnetresonanztomographie: Indikationen nur bei speziellen Fragestellungen zur Lungenperfusion, z.B. bei V. a. Lungenembolie.

Differenzialdiagnosen
Abgegrenzt werden müssen alle Zustände akuter respiratorischer Insuffizienz, die auf anderen Pathomechanismen beruhen. Dieses sind neben dem kardiogenen Lungenödem die akute Lungenembolie, der Pneumothorax, die ausgedehnte Pleuraergussbildung, der Hämatothorax, der Status asthmaticus, die Exazerbation einer COPD sowie die pulmonalhypertensive Krise bei vorbestehender pulmonaler Hypertonie. Die in Tabelle C.20-2 aufgeführten diagnostischen Kriterien sind bei diesen Erkrankungen nicht erfüllt. Darüber hinaus gibt es Krankheitsbilder, bei denen die Parameter in Tabelle C.20-2 gegeben sind, die somit die formalen Kriterien eines ARDS erfüllen, jedoch aufgrund spezieller pathogenetischer Mechanismen als eigene Entität behandelt werden sollten, zumal sie vom ARDS verschiedene therapeutische Vorgehensweisen verlangen. Hierher gehören u.a. die massive beidseitige pulmonale Hämorrhagie (z.B. bei Morbus Wegener oder Goodpasture-Syndrom), die eosinophile Pneumonie, eine nach akuter Exposition auftretende exogen-allergische Alveolitis sowie die rasche (Hammon-Rich-)Verlaufsform der idiopathischen Lungenfibrose (s. Beiträge C16, C18, C19).
Prävention und Therapie der Auslöser eines ARDS
Prävention
Die Prävention besteht in der Vermeidung der ARDS-auslösenden Konstellationen, z.B. Erkennen und Vermeiden von Aspirationsereignissen, adäquate antibiotische Behandlung einer Pneumonie, therapeutische Beherrschung der Sepsis, frühzeitige Behandlung jeglichen Schockgeschehens usw. Auch bei bereits manifestem ARDS müssen diese auslösenden Ereignisse zur Vermeidung der Perpetuation des Geschehens konsequent behandelt werden. Weitere „ARDS-spezische" Präventivmaßnahmen bei gegebener Auslösekonstellation sind gegenwärtig nicht etabliert. „Prophylaktische" Intubation und Beatmung mit PEEP (s.u.) bei „beginnendem" ARDS erbrachte keinen Vorteil. Denkbar ist, dass die nicht-invasive Maskenbeatmung bei ALI helfen könnte, die Progression zum ARDS zu verhindern, jedoch stehen definitive Studien hierzu noch aus.
Antiinflammatorische Therapie
Bei systemischer Auslösung des ARDS (z.B. Sepsis, Polytrauma) ist der Versuch naheliegend, Inzidenz und Perpetuierung des Krankheitsgeschehens durch Hemmung plasmatischer Kaskadensysteme und zirkulierender inflammatorischer Zellen zu beeinflussen. Klinisch etabliert ist die Applikation von Heparin und/oder Antithrombin III, um bei disseminierter intravasaler Gerinnung (DIC, Verbrauchskoagulopathie) eine weitere Aktivierung der Gerinnungskaskade zu supprimieren. Doch auch bei nicht-manifester DIC findet Heparin generell eine weite Verwendung im intensivmedizinischen Bereich einschließlich dem ARDS, ohne dass hierzu kontrollierte Studien vorlägen.
Weitere antiinflammatorische Therapieansätze wie z.B. die Inhibition von Lipidmediatoren, die Antagonisierung von Sauerstoffradikalen, die Hemmung des Zytokins Tumornekrosefaktor, die Proteasen-Inhibition sowie die Hemmung der Thromboxan-Synthetase sind in ihrem klinischen Stellenwert noch nicht ausreichend untersucht.
Kontrollierte Studien der letzten Jahre zur frühzeitigen Anwendung hoch dosierter Kortikosteroide als breite antiinflammatorische Therapiestrategie bei Patienten mit Sepsis (Hochrisikogruppe zur Entwicklung eines ARDS) sowie bei Patienten mit manifestem ARDS haben keinen therapeutischen Benefit dieses Vorgehens im Hinblick auf Inzidenz und Letalität des ARDS nachweisen können.
Für bestimmte Auslöser eines ARDS können Ausnahmen von dieser Therapieregel geltend gemacht werden:
  • inhalative Kortikosteroide zur Verhinderung eines toxischen Lungenödems nach Rauchgasinhalation

  • frühzeitige systemische Kortikosteroide bei Patienten mit ausgeprägter Pneumocystis-jiroveci-Pneumonie und drohendem Übergang in ein ARDS (Empfehlungsgrad C; 4).

Eine besondere Konstellation stellt auch die Situation des „infektfreien späten ARDS mit progredienter Fibrosierung" dar. Phase-III-Studiendaten konnten nicht belegen, dass hier ein therapeutisches Fenster für Kortikosteroide zur Hemmung der fortschreitenden Fibrosebildung gegeben sein könnte.
Symptomatische Therapie
Symptomatische Behandlungskonzepte in der Frühphase des ARDS sollen eine akute Verbesserung der klinisch manifesten pulmonalen Funktionsstörung erzielen und die Progression zur proliferativ-fibrosierenden Spätphase und zu Komplikationen wie nosokomialer Pneumonie und Sepsis verhindern. Eine Vielzahl von symptomatischen Therapieansätzen ist in den letzten Jahren entwickelt und erprobt worden:
  • pharmakologische Beeinflussung der Vasomotion

  • Flüssigkeitsbilanz und Sauerstofftransport

  • Beatmungstherapie (nicht-invasiv, invasiv, permissive Hyperkapnie)

  • kinetische Therapie

  • extrakorporale Oxygenierungsverfahren bzw. CO2-Elimierungsverfahren (ECMO/ECCO2R/ECLA)

  • Liquidventilation

  • exogene Surfactant-Applikation.

Pharmakologische Beeinflussung der Vasomotion
Die dominierenden vasomotorischen Veränderungen beim ARDS sind die pulmonale Hypertension und die Perfusionsfehlverteilung mit prädominantem Shunt-Fluss, die beide therapeutisch beeinflusst werden können. Keinen Benefit für Morbidität und Letalität beim ARDS erbrachten die Studien zur intravenösen Applikation von Prostaglandin E1 (PGE1). Die akute Wirksamkeit einer inhalativen Applikation von Vasodilatanzien wie Stickstoffmonoxid (NO) oder aerosoliertes PGI2 zur selektiven pulmonalen Vasodilatation (Vermeidung eines peripheren Druckabfalls) und intrapulmonal-selektiven Vasodilatation (Gefäßweitstellung nur in gut ventilierten, d.h. inhalativ zugänglichen Arealen, mit konsekutiver Umverteilung des Blutflusses und Verbesserung der Oxygenierung) ist für das ARDS belegt. Bezüglich des inhalativen NO konnten jedoch bislang vorliegende kontrollierte Studien und Metaanalysen keine Verbesserung von Morbidität und Letalität dokumentieren; für aerosoliertes Prostazyklin stehen solche Studien noch aus. Auch wenn in Einzelfällen mit kritisch grenzwertiger Oxygenierung mit diesen Ansätzen eine Verbesserung des Gasaustauschs erzielt werden kann, mit dem Nebeneffekt der pulmonalen Vasodilatation, ist somit gegenwärtig kein gesicherter Stellenwert in der Therapie des ARDS gegeben.
Flüssigkeitsbilanz und Sauerstofftransport
Die endotheliale und epitheliale Schrankenstörung beim ARDS führt zu einer steileren Abhängigkeitsfunktion der pulmonalen Flüssigkeitsbilanz vom mikrovaskulären und somit linksatrialen Druck als unter Normalbedingungen. Daraus folgt, dass insbesondere in der Frühphase des ARDS eine Ödemreduktion durch Senkung des hydrostatischen Drucks in der pulmonalen Strombahn erzielt werden kann. Eine solche Absenkung des hydrostatischen Druckniveaus ist durch eine negative Flüssigkeitsbilanzierung des Patienten mit konsekutivem Abfall des zentralvenösen sowie des linksatrialen Drucks möglich (Diuretika-Therapie, kontinuierliche arteriovenöse und kontinuierliche venovenöse Filtration, Hämofiltration, Hämodialyse). Klinische Untersuchungen zeigten, dass sich bei denjenigen Patienten mit ARDS eine geringere Letalität fand, bei denen ein Volumenentzug sowie ein Absenken des kapillären hydrostatischen Drucks in der pulmonalen Strombahn möglich war, im Vergleich zu den Patienten, bei denen dieses nicht gelang. Diese Befunde unterstützen das Behandlungskonzept des Volumenentzugs in der exsudativen Frühphase des ARDS.
Einer generellen Therapieempfehlung stehen jedoch zwei wesentliche Faktoren entgegen. Häufig finden sich ARDS-begleitend akute renale Funktionsstörungen, bei denen ein drastischer Volumenentzug die Entwicklung eines akuten Nierenversagens als weiteres Organversagen begünstigen würde. Bei Patienten mit Sepsis und Sauerstoffschuld (Laktatbildung) wird eher das Konzept der Volumenzufuhr favorisiert (s.d.), um via Steigerung des Sauerstofftransports eine Zunahme der Sauerstoffaufnahme zu erreichen. Eine kürzlich abgeschlossene randomisierte Studie, welche die Überlegenheit des volumenrestriktiven Vorgehens (Ziel: Reduktion der pulmonalen Ödembildung) versus volumenexpansiven Vorgehens (Ziel: Steigerung des Herzzeitvolumens und somit Verbesserung des Sauerstofftransports) untersuchte, konnte hinsichtlich Morbidität und Letalität für Patienten in der exsudativen Frühphase des ARDS keinen signifikanten Unterschied belegen.
Eine pragmatisch erscheinende, allerdings nicht validierte, Vorgehensweise ist diese: bei „Mono-Organversagen"-ARDS wird ein Flüssigkeitsentzug zur Verbesserung der pulmonalen Symptomatik auch um den Preis einer Reduktion des Sauerstofftransports und möglicherweise einer Verschlechterung der renalen Funktion versucht; bei ARDS im Rahmen eines septischen Geschehens mit Laktatbildung und begleitender Fehlfunktion verschiedener Organe ist dem Konzept der Volumenzufuhr zur Optimierung des Sauerstofftransports der Vorzug zu geben.
Beatmungstherapie
Modifikationen in der Beatmungstechnik und neue Beatmungsstrategien werden in erster Linie als verantwortlich dafür angesehen, dass eine Senkung der Letalität beim ARDS in den letzten Jahren gelungen ist, obgleich dieses durch kontrollierte Studien nicht eindeutig belegt ist. Neben die invasive Beatmungstechnik ist in jüngster Zeit die nicht-invasive Beatmung bei ARDS getreten.
Nicht-invasive Beatmung (augmentierte Spontanatmung): Die nicht-invasive Beatmung wird unter Verwendung von Nasen- oder Gesichtsmasken vorgenommen. Das Ausmaß der Atemhilfe kann dabei von einer passiven Unterstützung durch einen kontinuierlichen positiven Atemwegsdruck (CPAP) bei der arteriellen Hypoxämie (ausreichende Spontanatmung) bis zur weitgehenden Übernahme der Atemarbeit durch den Respirator variiert werden (Modi: „pressure support ventilation" [PSV], „assisted spontaneous breathing" [ASB], „bilevel (biphasic) positive airway pressure" [Bi(I)PAP; s.u.]). Multizentrische Studien zur Morbidität und Letalität des ARDS bei Verwendung nicht-invasiver Beatmung im Vergleich zur konventionellen Beatmung liegen bislang noch nicht vor. Doch konnte eine kürzlich durchgeführte kontrollierte Studie bei Patienten mit akuter respiratorischer Insuffizienz, die auch ARDS-Patienten einschloss, zeigen, dass die nicht-invasive gegenüber der invasiven Beatmung mit einer signifikant niedrigeren Rate an sekundären Pneumonien einherging sowie mit einer Verkürzung der Beatmungsdauer und der Liegezeit auf der Intensivstation. Diese Untersuchungen unterstützen das vielerorts praktizierte Konzept, auch beim ARDS zunächst eine Verbesserung der Gasaustauschfunktion mittels augmentierter Spontanatmung anzustreben, um Intubation und kontrollierte Beatmung möglichst zu vermeiden (Empfehlungsgrad C; 1). Definitive Studien an großen Patientenzahlen stehen hierzu jedoch noch aus.
Invasive Beatmung: Dieses bezeichnet die konventionelle Beatmung über einen Endotrachealtubus oder eine Trachealkanüle. Es sind zahlreiche Beatmungsmodi und Beatmungsstrategien entwickelt worden (s. Abschnitt „Beatmungstechnik"). Folgende Variablen der Beatmungseinstellung sind beim ARDS unabhängig von der angewandten Technologie von Bedeutung:
  • PEEP („positive endexspiratory pressure"): Die Anwendung eines positiven endexspiratorischen Druckes verhindert einen Alveolarkollaps in der Ausatemphase und kann atelektatische Bezirke rekrutieren und auf diese Weise zu einer Reduktion von Shunt-Fluss und Oxygenierungsstörung beitragen. Gleichzeitig ist bekannt, dass wiedereröffnete oder noch offene Alveolarbezirke bei steigendem PEEP zunehmend gedehnt werden, woraus schließlich eine Kapillarkompression mit steigender Totraumventilation resultiert. Kontrovers diskutiert wird gegenwärtig, welche PEEP-Einstellung mit dem Ziel einer Optimierung des Gasaustauschs und einer Minimierung von Lungenschäden unter der Beatmung am günstigsten ist. Ein hoher PEEP könnte einerseits protektiv wirken (Offenhalten von Alveolen und Verhinderung des permanenten Re-Kollapses; Vermeidung hoher FiO2-Werte durch Minimierung des Shunt-Flusses), und andererseits Baro-/Volu-Trauma provozieren. Es gibt trotz Diskussion über Jahrzehnte gegenwärtig keine sicheren Daten darüber, nach welchen Kriterien der „Best-PEEP" auszuwählen ist. Aus pathophysiologischen Gesichtspunkten spricht vieles für die Zielvorgabe, durch Auswahl eines PEEP-Wertes oberhalb des unteren Flexionspunktes (Pflex/low) der Druck-Volumen-Schleife möglichst viele Alveolarbezirke zu rekrutieren und vor erneutem exspiratorischen Kollaps zu schützen. Durch Aufnahme einer Druck-Volumen-Schleife kann ein solcher Druckwert meistens definiert werden, darüber hinaus kann auch ein oberer Flexionspunkt charakterisiert werden, (Pflex/high), bei dem offensichtlich eine Überdehnung von Lungenparenchymstrukturen in größerem Umfang beginnt. Der Nachteil eines solchen Vorgehens besteht darin, dass die Techniken der Erstellung einer Druck-Volumen-Schleife sehr aufwändig sind. Eine Alternative besteht darin, bei fest eingestelltem Atemzugvolumen den PEEP in Stufen zu erhöhen, und den Effekt auf den endinspiratorischen Plateaudruck abzulesen: steigt der Plateaudruck nur unterproportional an, bewegt man sich offensichtlich im günstigen Bereich der Druck-Volumen-Beziehung (optimale Compliance); steigt der Plateaudruck in gleichem Ausmaß oder gar überproportional zum PEEP-Sprung an, hat man diesen Bereich offenbar nach oben verlassen. Bei einer dritten Technik wird der Best-PEEP nach dem Ziel eingestellt, das arterielle PO2 zu optimieren (Minimierung des Shunt-Flusses durch weitgehende Rekrutierung von Alveolen), jedoch gleichzeitig den arterio-endexspiratorischen CO2-Gradienten zu minimieren (Vermeidung von Alveolarüberdehung und Kompression der entsprechenden Kapillaren). Keine dieser Vorgehensweisen ist jedoch bislang durch kontrollierte Studien abgesichert. Eine jüngst publizierte Untersuchung (1) beschreibt zwar eine verminderte Letalität von ARDS-Patienten durch Beatmung mit PEEP-Werten oberhalb des Pflex/low, jedoch wurden in dieser Studie zugleich das Atemzugvolumen reduziert („low tidal volume"; s.u.) und zusätzlich Rekrutierungsmanöver durchgeführt, so dass kein sicherer Rückschluss hinsichtlich des Effekts der PEEP-Einstellung möglich ist.

    Alternativ werden Algorithmen vorgeschlagen, die eine fixe Koppelung von FiO2 und PEEP-Niveau favorisieren. Der von der ARDS-Network-Study (7) empfohlene Algorithmus (Tab. C.20-3) ist durch eine multizentrische Studie der Network-Study Group bestätigt worden (8): Bei 549 ARDS-Patienten konnte gezeigt werden, dass bei einem Atemzugvolumen von 6 ml/kg (s.u.) ein deutlich höheres PEEP-Niveau, als in der ersten ARDS-Network-Study (Tab. C.20-3) eingesetzt, keinen Benefit für die Letalität oder die Beatmungsdauer erbringt (Empfehlungsgrad B). Zwei weitere Studien von 2008, die ebenfalls die fixe FiO2 und PEEP-Koppelung aus der Network-Study (7) mit signifikant höheren PEEP-Werten bei ARDS-Patienten verglichen, konnte ebenfalls keine Überlegenheit der hohen PEEP-Werte für die Morbidität und die Letalität dokumentieren.

  • Höhe des Atemzugvolumens; Konzept der permissiven Hyperkapnie: Die optimale Höhe des Atemzugvolumens (AZV) ist eng mit der Problematik der PEEP-Höhe verknüpft. Nachdem experimentelle Daten und retrospektive klinische Analysen das „Low-tidal-volume“-Konzept (≈ 6 ml/kg KG AZV gegenüber 10–12 ml/kg KG AZV) beim ARDS favorisierten, konnte dies erstmals auch in einer prospektiven Studie nachgewiesen werden. In der amerikanischen ARDS-Network-Study wurde in der Behandlungsgruppe mit 6 ml/kg KG AZV die Letalität hoch signifikant um 22% gegenüber der Behandlungsgruppe mit 12 ml/kg KG AZV gesenkt, die PEEP-Werte waren in beiden Behandlungsarmen durch einen Algorithmus festgelegt. Der über die Abnahme der alveolären Ventilation resultierende PCO2-Anstieg, auch als permissive Hyperkapnie bezeichnet, wurde in dieser Studie durch eine fast verdoppelte Atemfrequenz teilweise ausgeglichen. Darüber hinaus wurde im protektiven Arm dieser Studie signifikant die Beatmungsdauer und das Auftreten nicht-pulmonaler Organstörungen reduziert. Diese Ergebnisse, an einem sehr großen Patientenkollektiv erhoben, scheinen das „Low-tidal-volume"-Konzept beim ARDS zu stärken (Empfehlungsgrad B; 7). Mit dem „Low-tidal-volume"-Konzept direkt verknüpft ist auch die Höhe des Beatmungsspitzendrucks, der ebenfalls Bedeutung für eine Schädigung der Lunge unter Beatmung haben könnte. Eine europäisch-amerikanische Konsensus-Konferenz zu diesem Thema schlug als maximal tolerablen Inspirationsdruck 35 cmH2O vor (Empfehlungsgrad D; 2).

  • Beatmungsdrücke: Die bisherigen Ausführungen verdeutlichen, dass viele der aufgeführten Beatmungsstrategien bestrebt sind, hohe Beatmungsspitzendrücke zu vermeiden, weil diese für Lungenschäden unter der Beatmung Bedeutung haben könnten. Der von der europäisch-amerikanischen Konsensus-Konferenz vorgeschlagene maximale Inspirationsdruck von 35 cmH2O kann bei Lungen mit gravierendem Compliance-Verlust jedoch nur durch optimale Rekrutierung (s. Abschnitt „PEEP") und niedrige Atemzugvolumina erreicht werden. Der Benefit eines begrenzten Spitzendrucks ist bislang durch kontrollierte Studien, die nur auf diese Variable ausgerichtet sind, noch nicht überprüft worden, jedoch lagen in der oben erwähnten ARDS-Network-Studie der Spitzendruck in der „Low-tidal-volume"-Behandlungsgruppe mit 33 cmH2O signifikant niedriger als in der konventionellen Behandlungsgruppe mit 40 cmH2O.

  • Inspirations-Exspirations-Verhältnis: Bei der Inverse-Ratio-Beatmung verkürzt man die Exspirationszeit so weit, dass der Ausatemfluss noch nicht beendet und das voreingestellte PEEP-Niveau noch nicht erreicht ist, wenn die erneute Inspiration einsetzt. Ein auf diese Weise erzeugter endo-PEEP (auch auto- oder intrinsic PEEP genannt) addiert sich zum maschinell eingestellten exo- (oder extrinsic-)PEEP. Dieses Phänomen betrifft insbesondere Alveolen, die durch ihre Lage hinter einer Bronchien- oder Bronchiolenengstellung nur langsam be- und entlüftet werden können („hohe Zeitkonstante"; „dynamischer PEEP"). In einer inhomogen erkrankten Lunge könnte sich ein solcher endo-PEEP somit bevorzugt in pathologischen Lungenbezirken auswirken (hoher endo-PEEP), während gesunde Bezirke weniger betroffen sind (fehlender endo-PEEP). Dieses Vorgehen könnte theoretisch eine Individualisierung des PEEP-Werts in Abhängigkeit von dem Schweregrad der Erkrankung der einzelnen Lungenareale ermöglichen, birgt aber gleichzeitig die Gefahr einer Überblähung der Bezirke mit hohen Zeitkonstanten in sich. Ein Benefit einer solchen Inverse-Ratio-Beatmung ist bislang nicht durch kontrollierte Studien belegt.

  • Biphasic positive airway pressure (BIPAP): Die druckkontrollierte Beatmung mit „offenem System" und periodischen Schwankungen zwischen zwei unterschiedlichen Druckniveaus erlaubt über ein schnell regulierendes Ventilspiel, dass der Patient zwar mit wählbarem Zeitmuster druckkontrolliert beatmet wird, dass er aber auf jedem Niveau „frei" ein- und ausatmen kann. Dieser Modus besitzt in mehrerer Hinsicht eine große Attraktivität. Die alveoläre Ventilation ist durch die Druckvorgaben „maschinell" sichergestellt, aber der Patient kann dennoch nach seinen Bedürfnissen völlig flexibel selbständig atmen. Hierdurch erhöht sich die alveoläre Ventilation, besonders in den durch Atelektasen bedrohten basalen (zwerchfellnahen) Abschnitten der Lunge, da durch die Diaphragma-Bewegung die regionale Ventilation gefördert wird. Zudem verlangt diese Technik durch die „Atemfreiheit„ nur eine geringe Sedationstiefe und eine Relaxation entfällt. Die hieraus resultierenden Vorteile betreffen vor allem den Erhalt des Trainingszustandes der Atemmuskulatur und die Vermeidung negativer Effekte der Sedation auf die Darmperistaltik. Kleinere Studien belegen die Anwendbarkeit dieses Beatmungskonzepts bei ARDS, jedoch fehlen gegenwärtig noch kontrollierte Studien an großen Patientenkollektiven.

  • Bauchlagerung: Eine seit langem angewandte Modifikation der Beatmungstechnik ist die intermittierende Bauchlagerung. Ihr Ziel besteht darin, prädominant basal lokalisierte ödematöse/atelektatische Bezirke zu rekrutieren, und somit eine Verbesserung der Oxygenierung und der atemmechanischen Belastung der Lunge zu erzielen. Computertomographische Untersuchungen legen nahe, dass durch einen periodischen Wechsel zwischen Bauch- und Rückenlage eine Reduktion oder Umverteilung der basal lokalisierten Verdichtungsstrukturen gelingt. Auch wenn die intermittierende Bauchlagerung in vielen intensivmedizinischen Bereichen mittlerweile bei schwerem ARDS routinemäßig eingesetzt wird, muss festgehalten werden, dass der Benefit dieses Konzeptes hinsichtlich Beatmungsdauer, Komplikationsrate und Letalität des ARDS in einer multizentrischen Studie nicht nachgewiesen werden konnte (3). Mögliche Nachteile der Umlagerung dürfen ebenfalls nicht aus dem Auge gelassen werden (Gefahr der Extubation, hämodynamische Instabilität, Drucknekrosen im Gesicht; erschwerter Katheterzugang). Zudem gibt es Hinweise dafür, dass diese Vorgehensweise bei primär inhomogener Verteilung der Verdichtungsstrukturen (z.B. parapneumonisches ARDS) weniger effizient sein könnte als bei homogener Schädigung des Lungenparenchyms.

  • Die Hochfrequenz- oder Jet-Ventilation, die Liquidventilation und Verfahren des extrakorporalen Gasaustauschs stellen weitere Alternativen bei der Beherrschung des schweren ARDS dar.

    • Hinsichtlich der Hochfrequenzbeatmung sind gegenwärtig keine Studien verfügbar, die einen klaren Vorteil gegenüber konventionellen Beatmungstechniken belegen würden.

    • Die Partial-Liquid-Ventilation beruht darauf, Perfluorocarbone unter Fortsetzung der konventionellen Beatmung in die Lunge einzuleiten, um durch diese Flüssigkeit mit hoher Sauerstoffbindungskapazität und geringer Grenzflächenspannung atelektatische Regionen der Lunge zu eröffnen und über die Löslichkeit des Sauerstoffs in diesem Medium den O2-Transport in die alveolären Kapillaren zu bewerkstelligen. Doch auch zu diesem interessanten Therapieansatz liegen bislang noch keine gesicherten Daten für ARDS-Patienten aus großen kontrollierten Studien vor.

    • Die 1979 durchgeführte NHLBI-Studie zur extrakorporalen Membranoxygenation, bei ARDS-Patienten mit sehr hoher Letalität, zeigte keinen therapeutischen Gewinn dieses sehr kostenintensiven Verfahrens. Weiterentwicklungen des Konzeptes des extrakorporalen Gasaustauschs konzentrierten sich auf die CO2-Elimination (ECCO2-R) oder CO2-Elimination in Kombination mit partieller extrakorporaler Oxygenierung (ECLA). Diese Techniken sind in wenigen spezialisierten Zentren verfügbar und in den letzten Jahren optimiert worden, so dass beeindruckend hohe Überlebensraten von Patienten mit schwersten Gasaustauschstörungen vorgelegt werden konnten. Die einzige kontrollierte Studie zum Vergleich zwischen ECLA und konventioneller Beatmung in den USA belegte zwar keinen Vorteil des extrakorporalen Gasaustauschverfahrens, doch sollte unter entsprechenden Umständen ein Kontakt zu einem spezialisierten Zentrum als weitere Therapiestrategie in Erwägung gezogen werden.

  • Surfactant-Applikation: Schwere Störungen des alveolären Surfactant-Systems bei ARDS sind belegt, und experimentelle Studien zur Surfactant-Applikation in den Bronchoalveolarraum zeigen eine rasche Verbesserung der Oxygenierung durch Reduktion von Atelektasenbildung und Shunt-Fluss in ARDS-Modellen. Dieses konnte jüngst auch in Phase-II-Studien unter Verwendung von natürlichem Surfactant-Material sowie rekombinantem Surfactant-Material für Patienten in der Frühphase eines schweren ARDS dokumentiert werden. Eine multizentrische Phase-III-Studie mit gentechnologisch hergestelltem Surfactant bei 448 Patienten mit unterschiedlichen Auslösern eines ARDS konnte jedoch keinen signifikanten Unterschied hinsichtlich Beatmungsdauer und Letalität in der Behandlungsgruppe und der Plazebogruppe zeigen (6).

Da die sekundäre nosokomiale Pneumonie und die pneumogene Sepsis wesentliche aggravierende Komplikationen des ARDS darstellen, kommt deren Vermeidung und Therapie unter der Beatmung wesentliche Bedeutung zu. Quantitativ dominiert die Letalität von ARDS-Patienten aufgrund von Sepsis/Multiorganversagen eindeutig über die Letalität wegen zunehmender respiratorischer Insuffizienz im proliferativ-fibrosierenden Folgestadium. Ein wichtiger Aspekt für die nosokomiale Pneumonie und Sepsis unter Beatmung ist dabei die retrograde bakterielle Besiedelung der Atemwege über den Magen-Darm-Trakt. Dieses hat zu dem Konzept geführt, H2-Antagonisten und Antacida zur Stressulcus-Prophylaxe bei beatmeten Patienten zu vermeiden, und eine solche z.B. mittels Sucralfat durchzuführen, welches den pH des Magens nicht verändert und somit die Säurebarriere erhält. Bislang steht jedoch der definitive Beweis einer Reduktion der Morbidität und Letalität des ARDS durch dieses Vorgehen noch aus. Ein weiteres Konzept stellt in diesem Zusammenhang die selektive digestive Dekontamination (SDD) dar, um die mikrobielle Besiedlung des Magen-Darm-Trakts und hierüber die retrograde Keimaszension in die Lunge zu reduzieren. Eine signifikante Reduktion der Letalität von ARDS-Patienten unter Anwendung eines SDD-Regimes konnte zumindest im internistischen Bereich bislang nicht gezeigt werden. Eine Alternative zur SDD stellt eine sorgfältige oropharyngeale Hygiene der beatmeten Patienten in Kombination mit regelmäßiger Überwachung des Erregerspektrums im Nasen-Rachen-Trakt, in der Trachea und in den tiefen Atemwegen (Bronchoskopie) und ggf. gezielter Antibiotika-Anwendung dar. Darüber hinaus dient die Oberkörperhochlage von 30 bis 40° der Aspirationsprophylaxe beim Beatmeten (Empfehlungsgrad C).
Prognose
Die Prognose des ARDS hat sich in den letzten Jahren verbessert, ist aber immer noch mit einer hohen Letalität von 30–40% behaftet. Zunehmend versterben die Patienten nicht mehr pulmonal (Hypoxämie), sondern im protahiert verlaufenden ARDS am Multiorganversagen (Niere, Leber, Herz) oder der therapierefraktären Sepsis. Wird die Akutphase des ARDS beherrscht, so kann es zu einer völligen Erholung der pulmonalen Funktion kommen. Restriktive Veränderungen als Folge fibrosierender Umbauprozesse zeigen im zeitlichen Verlauf ebenfalls eine überraschend gute Rückbildungstendenz nach Überwindung des ARDS. Rehabilitationsmaßnahmen dienen in erster Linie dem Training der atemmuskulären Funktionen mit Verbesserung der Oxygenierung. Pulmonale Infekte sollten in der Nachsorge frühzeitig und konsequent behandelt werden.

Literatur

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GattinoniLTognoniGPesentiAthe Prone-Supine Study Group Effect of Prone Positioning on the Survival of Patients with Acute Respiratory FailureN Engl J Med3452001 568 573

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Jul 19 BrielMBucherHCBoscacciRFurrerHAdjunctive corticosteroids for Pneumocystis jiroveci pneumonia in patients with HIV-infectionCochrane Database Syst Rev 32006 CD006150

5.

MeduriGUHeadleyASGoldenEEffect of prolonged methylprednisolone therapy in unresolving acute respiratory distress syndrome: a randomized controlled trialJAMA2801998 159 165

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SpraggRGLewisJFWalmrathHDEffect of recombinant surfactant protein C-based surfactant on the acute respiratory distress syndromeN Engl J Med3512004 884 892

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The Acute Respiratory Distress Syndrome Network Ventilation with lower tidal volumes as compared with traditional tidal volumes for acute lung injury and the acute respiratory distress syndromeN Engl J Med3422000 1301 1308

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The Acute Respiratory Distress Syndrome Network Higher versus lower positive end-exspiratory pressures in patients with the acute respiratory distress syndromeN Engl J Med3512004 327 336

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