Die invasive mechanische Ventilation zur Behandlung der akuten respiratorischen Insuffizienz beginnt mit der Intubation. Auch wenn die Extubation nach erfolgreicher Behandlung des Akutproblems in den meisten Fällen unproblematisch ist, stellen Schwierigkeiten bei der Extubation substanzielle Probleme in der Intensivmedizin dar, da verzögerte Extubationen mit prognostisch relevanten Komplikationen einhergehen können und nicht selten zu einer Langzeitbeatmung führen. Der Beitrag fokussiert auf die wesentlichen Bedingungen und Probleme der schwierigen Extubation und skizziert den aktuellen Stand möglicher Behandlungsstrategien.

 

Für die Positivdruckbeatmung auf der Intensivstation stehen grundsätzlich zwei Verfahren zur Verfügung, die sich im Wesentlichen durch den Beatmungszugang unterscheiden, also durch die Art und Weise, wie die biologischen Atemwege des Menschen einerseits und die künstlichen Atemwege des Respirators andererseits miteinander verbunden sind:

  • die invasive Beatmung über die Einlage endotrachealer Tuben und

  • die nichtinvasive Beatmung („noninvasive ventilation“, NIV), bei welcher der Beatmungszugang definitionsgemäß außerhalb des Körpers liegt.

Dabei kommen in erster Linie Beatmungsmasken (Nasen-, Nasen-Mund-, Vollgesichtsmasken) und Beatmungshelme zum Einsatz.

Die invasive Beatmung beginnt mit der Intubation und endet nach erfolgreicher Behandlung der Grunderkrankung mit der Extubation. In den meisten Fällen ist die Extubation unproblematisch, solange die Grunderkrankung erfolgreich behandelt ist und keine beatmungs(tubus-)assoziierten Probleme hinzu gekommen sind, z. B. die ventilatorassoziierte Pneumonie, die eine Fortsetzung der invasiven Beatmung notwendig machen.

Es gibt aber Bedingungen, die eine Extubation erheblich erschweren oder gar unmöglich machen können. Nicht selten führt eine Extubation dann auch zu einer Re-Intubation. Diese Bedingungen lassen sich in zwei Gruppen einteilen, die im Folgenden erörtert werden:

  • Larynxödem und

  • fortbestehende respiratorische Insuffizienz:

    • Postextubationsversagen und

    • Weaning-Versagen

 

Extubationsschwierigkeiten bei Larynxödem

Das Larynxödem ist eine häufige Ursache einer Atemwegsobstruktion nach Extubation auf der Intensivstation und wird durch das direkte mechanische Trauma des Tubus ausgelöst [8]. Der Schweregrad der Atemwegsobstruktion variiert mit der Erkrankung und Dauer der Beatmung und kann zu einer nicht selten schwierigen Notfall-Re-Intubation führen. Da sich die Prognose der Patienten mit der Re-Intubation verschlechtert [25], können Prädiktoren eines Larynxödems vor Extubation ebenso hilfreich sein wie medikamentöse Interventionsmaßnahmen. Typischerweise entwickelt sich der Stridor innerhalb der ersten 30 Minuten nach Extubation, bei etwa 50% der Fälle bereits innerhalb der ersten 5 Minuten [15].

Mit der Re-Intubation verschlechtert sich die Prognose der Patienten

Generell weisen Frauen ein erhöhtes Risiko für ein Larynxödem auf, insbesondere wenn der Tubus im Verhältnis zu den Atemwegen zu groß ist [5]. Die Dauer der Beatmung konnte hingegen bisher nicht zweifelsfrei als unabhängiger Risikofaktor identifiziert werden [11, 19]. Daher ist eine frühzeitige individuelle Erkennung eines Larynxödems noch vor der Extubation besonders wichtig. In den letzten Jahren hat sich der Nebenlufttest („cuff leak test“) als einfache Maßnahme etabliert. Hierzu wird der Cuff des Tubus nach Messung des in- und exspiratorischen Tidalvolumens am Beatmungsgerät entblockt und die Differenz aus ex- und inspiratorischem Tidalvolumen innerhalb der ersten sechs Atemzüge bestimmt (Nebenluftvolumen). Verschiedene Studien haben versucht, ein bestimmtes Volumen als Cut-off mit der höchst möglichen Sensitivität und Spezifität zu identifizieren. Es kann zumindest davon ausgegangen werden, dass bei einem Nebenluftvolumen von mehr als 110 ml ein geringes Risiko für ein klinisch signifikantes Larynxödem besteht [21]. Unter einem Volumen von 110 ml kann keine generelle Aussage getroffen werden.

In der Prävention haben sich Kortikosteroide im klinischen Alltag etabliert, auch wenn die Studienlage nicht eindeutig ist. Drei Studien konnten keinen Effekt einer Einmalgabe eines Steroids eine Stunde vor Extubation zeigen [5, 17, 18]. Im Gegensatz dazu war die Einmalgabe von 40 mg Methylprednisolon 24 Stunden vor Extubation in einer Studie effektiv [2]. Das bisher wohl effektivste Regime besteht in der Gabe von 20 mg Methylprednisolon beginnend 12 Stunden vor Extubation alle 4 Stunden bis zur geplanten Extubation [15].

Sollte ein Larynxödem nach Extubation auftreten, sind Steroide und die Inhalation von Suprarenin zwei mögliche Akutmaßnahmen, um eine eventuelle Re-Intubation zu verhindern. Auch wenn die Datenlage bezüglich der Akuttherapie mit Steroiden spärlich ist, kann die Gabe von etwa 0,5 mg/kg Prednisolonäquivalent oder 4–8 mg Dexamethason i.v. empfohlen werden. Zudem empfiehlt sich die inhalative Gabe von 1 mg Suprarenin in 5 ml NaCl 0,9% aufgrund des insgesamt geringen Nebenwirkungsprofils. Auch wenn diese Art der Therapie bei Kindern gut etabliert ist, fehlt im Erwachsenenbereich eine entsprechende Evidenz. In einer Studie konnte bei Erwachsenen ein entsprechender Effekt nachweisen werden [20], bei Kindern scheint sogar eine geringere Dosis als 1 mg effektiv zu sein [4]. Zumindest theoretisch könnte die Gabe eines Helium-Sauerstoff-Gemisches eine therapeutische Akutmaßnahme darstellen, da Helium eine niedrigere Viskosität und damit einen verminderten physikalischen Widerstand aufweist. Eine allgemeine Empfehlung kann hierzu jedoch nicht abgegeben werden.

Extubationsschwierigkeiten bei fortbestehender respiratorischer Insuffizienz: Postextubationsversagen und Weaningversagen

Beatmungsphasen

Eine mechanische Ventilation zur Behandlung einer akuten respiratorischen Insuffizienz lässt sich schematisch in sechs verschiedene Phasen unterteilen (Abb. 1, [1]):

  1. 1.

    Intubation und Behandlung der akuten respiratorischen Insuffizienz

  2. 2.

    Erste Erwägung, dass die Entwöhnung beginnen kann

  3. 3.

    Erfassung der Bereitschaft zur Entwöhnbarkeit („readiness to wean“) durch tatsächliche Tests (z. B. Rapid Shallow Breathing Index, RSBI)

  4. 4.

    Spontanatmungsversuch („spontaneous breathing trial“,SBT)

  5. 5.

    Extubation

  6. 6.

    Ggf. Re-Intubation

 

Abb. 1
figure 1

Mögliche Verlaufsformen bei schwieriger Extubation

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Bei den meisten Patienten kann die Extubation problemlos durchgeführt werden, vorausgesetzt dass die Ursache für die akute respiratorische Insuffizienz suffizient behandelt ist. Es gibt aber auch einige Patienten, die auch nach erfolgreicher Behandlung der Grunderkrankung respiratorisch insuffizient bleiben und daher schwierig zu extubieren sind. Als mögliche Ursachen kommen sowohl eine vorbestehende respiratorische Insuffizienz (z. B. bei chronisch obstruktiver Lungenerkrankung, COPD) oder wesentliche Komorbiditäten (z. B. Herzinsuffizienz) als auch Komplikationen im Rahmen der invasiven Beatmung (z. B. beatmungsassoziierter Zwerchfellschaden, „ventilator induced diaphragmatic dysfunction“, VIDD) in Frage. Komplikationen einer schwierigen Extubation bei fortbestehender respiratorischer Insuffizienz können dann ein Postextubationsversagen nach Extubation oder ein Weaningversagen (Entwöhnungsversagen) umfassen, was in ein prolongiertes Weaning und ggf. in eine außerklinische, invasive Langzeitbeatmung mündet (Abb. 1).

Weaningprozess

Der Spontanatmungsversuch (Abb. 1) markiert den Beginn des eigentlichen Weaningprozesses. Dabei nimmt das Weaning etwa 40–50% der Gesamtdauer einer mechanischen Ventilation ein [1], wobei erhebliche individuelle Unterschiede bestehen können.

Häufig erfolgt die Beendigung der invasiven Beatmung unbegründet verzögert

Die richtigen Zeitpunkte zur Durchführung des Spontanatmungsversuches und insbesondere auch der sich anschließenden Extubation haben wesentliche prognostische Bedeutung. Eine zu frühzeitige Extubation mit der Notwendigkeit zur Re-Intubation wie auch eine verspätete Einleitung des Weanings und insbesondere auch der Extubation gehen typischerweise mit erhöhten Komplikationsraten einher. Interessanterweise zeigen Studien, dass eine Beendigung der invasiven Beatmung häufig unbegründet verzögert erfolgt, da eine ungeplante Selbstextubation in fast der Hälfte der Fälle keine Re-Intubation nach sich zieht [1, 9]. Die Inzidenz einer ungeplanten Extubation schwankt abhängig von der Studie zwischen 0,3 und 16%, wobei 83% dieser ungeplanten Extubationen aktiv vom Patienten durchgeführt werden und entsprechend nur 17% durch Behandlungsversehen geschehen [1, 9].

Prolongiertes Weaning

Das Weaning wird in Abhängigkeit der Dauer in drei Kategorien eingeteilt (Tab. 1). Diese Klassifikation ist prognostisch relevant, da Patienten mit prolongiertem Weaning eine schlechtere Prognose aufweisen [16]. Allerdings bildet die Gruppe des prolongierten Weanings eine sehr heterogene Gruppe, da hier sowohl Patienten zusammengefasst sind, die bereits nach dem vierten Spontatmungsversuch bzw. acht Tage nach dem ersten erfolglosen Spontatmungsversuch entwöhnt werden können, als auch solche, die erst nach Tracheotomie und invasiver Beatmung über viele Wochen dekanülierbar sind, während einige Patienten sogar nur mit Hilfe der NIV dekanülierbar sind [23]. Schließlich muss auch die Gruppe der Patienten mit erfolglosem Weaning benannt werden.

Tab. 1 Internationale Weaning-Klassifikation [1]
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Das prolongierte Weaning bekommt zunehmend eine gewichtigere Rolle in der Intensiv- und Beatmungsmedizin. Grund hierfür ist, dass immer mehr Menschen, vor allem auch in höherem Alter und mit substantiellen Komorbiditäten, erfolgreich auf der Intensivstation behandelt werden können, dass aber lange Beatmungszeiten und viele individuelle Faktoren (Alter, Komorbiditäten) dazu beitragen, dass ein Weaning und damit eine Extubation nicht immer zeitnah durchführbar sind. Vor dem Hintergrund der Komplexizität des Weanings entstehen gegenwärtig spezialisierte Entwöhnungszentren, die über die Initiative WeanNet der Deutschen Gesellschaft für Pneumologie und Beatmungsmedizin e. V. (DGP) akkreditiert werden. Zudem formulieren gegenwärtig führende Fachgesellschaften unter der Federführung der DGP und unter dem Dachverband der Arbeitsgemeinschaft der Wissenschaftlichen Medizinischen Fachgesellschaften e. V. (AWMF) Leitlinien zu wesentlichen Aspekten des prolongierten Weanings. Detaillierte Ergebnisse stehen noch nicht zur Verfügung.

Ursachen einer schwierigen Extubation auf dem Boden eines Weaningversagens

Die Pathophysiologie eines Weaningversagen ist vielfältig (Tab. 2, [1]). Sollte eine Extubation oder Dekanülierung auf dem Boden eines gescheiteten Spontanatmungsversuches oder gar einer fehlenden Entwöhnungsbereitschaft nicht möglich sein, müssen alle hierfür potenziell möglichen Ursachen in Erwägung gezogen werden und entsprechende therapeutische Maßnahmen eingeleitet werden.

Tab. 2 Pathophysiologie des Weaningversagens
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Nicht wenige Einschränkungen, wie z. B. ein Sedierungsüberhang, metabolische Störungen oder eine Atemwegsobstruktion, können therapeutisch deutlich verbessert werden, sodass dann eine Extubation/Dekanülierung möglich wird. Es gibt jedoch Bedingungen, die eine dauerhafte Einschränkung der Atempumpe mit Erhöhung der atemmuskulären Last und Erniedrigung der atemmuskulären Kraft produzieren, weshalb eine Extubation im Sinne eines Weaningversagens nicht möglich ist. Als klinisch relevantes und häufiges Beispiel sei die chronische ventilatorische Insuffizienz im Rahmen einer COPD genannt. Bei einer beispielhaft invasiv beatmungspflichtigen Pneumonie kann in diesem Fall die Extubation auf dem Boden dieser chronischen Einschränkung erschwert sein, auch wenn die Pneumonie suffizient behandelt ist. Auf die Komplexizität der chronischen respiratorischen (ventilatorischen) Insuffizienz bei einer COPD und anderen internistischen Erkrankungen sei an dieser Stelle hingewiesen [26, 27].

Nichtinvasive Beatmung

Die nichtinvasive Beatmung (NIV) hat sich in den letzten zwei Jahrzehnten in der Intensivmedizin etabliert. Ihren Stellenwert hat die NIV primär in der Behandlung der akuten respiratorischen Insuffizienz erzielt. Auch hier existiert eine entsprechende Leitlinie unter der Federführung der DGP [24]. Durch einen frühzeitigen Einsatz der NIV können Intubations- und Komplikationsraten reduziert werden und dadurch die Prognose für vielen Patienten verbessert werden, was insbesondere für die akut exazerbierte COPD und das Lungenödem gut etabliert ist [24]. Wichtig erscheint die Erkenntnis, dass die NIV keinen kompetitiven Therapieansatz zur invasiven Beatmung nach Intubation darstellt. Die NIV muss vielmehr als Ergänzung der intensivmedizinischen Möglichkeiten verstanden werden, indem sie bei frühzeitigem Einsatz die Intubation und tubusassoziierte Komplikationen vermeiden kann. Demgegenüber sind die Grenzen der NIV bei schwerster respiratorischer Insuffizienz und der Notwendigkeit zur sofortigen, lebensrettenden oder lebenserhaltenden Aufrechterhaltung der respiratorischen Funktion gut reflektiert [24]. Schließlich bietet die NIV eine Therapieoption für Patienten mit einer DNI(„do not intubate“)-Order.

NIV bei schwieriger Extubation

Bei schwieriger Extubation bestehen grundsätzlich drei Szenarien, bei welchen die NIV sinnvoll eingesetzt werden kann (Abb. 1).

  • Die akute Anwendung der NIV nach Extubation zur Vermeidung eines Postextubationsversagens.

  • Die Anwendung der NIV nach Dekanülierung einer Trachealkanüle im Rahmen eines prolongierten Weanings, nachdem eine Extubation aufgrund von Entwöhnungsschwierigkeiten nicht möglich gewesen ist.

  • Die außerklinische Beatmung mittels NIV bei fortbestehender chronischer respiratorischer Insuffizienz zur Verbesserung von Lebensqualität und Langzeitprognose,

    • nach prolongiertem Weaning,

    • nach Akutanwendung zur Vermeidung eines Postextubationsversagens oder

    • auch nach weniger schwieriger Extubation, wenn die Langzeit-NIV elektiv bei fortbestehender chronischer Hyperkapnie eingeleitet wird.

 

NIV beim Postextubationsversagen

Eine große Studie hat zunächst gezeigt, dass mittels NIV eine Re-Intubation nicht zu vermeiden ist, dass aber der Einsatz der NIV sogar eine notwendige Re-Intubation kritisch hinauszögern kann und damit eine erhöhte Sterblichkeit auf der Intensivstation produzieren kann [10]. Allerdings haben viele teilnehmende Zentren offensichtlich nur wenige Patienten eingeschlossen (221 Patienten in 37 Zentren). Zudem wurde nach Extubation nicht sofort mit der NIV begonnen, sondern erst bei respiratorischer Verschlechterung anhand definierter Kriterien. Schließlich erfolgte auch keine Risikostratifizierung. Die generelle Beurteilung, NIV könne also bei respiratorischer Insuffizienz nach Extubation primär schaden als nutzen, kann so sicherlich nicht stehen gelassen werden. Dennoch zeigt die Studie, dass Vorsicht geboten ist und dass eine Verzögerung einer notwendigen Re-Intubation auch prognostisch ungünstig für den Patienten sein kann.

Demgegenüber zeigen allerdings neuere Studiendaten sehr wohl den potenziellen Stellenwert einer NIV zur Vermeidung eines Postextubationsversagens. Dabei wurden Patienten mit erfolgreichem Spontanatmungsversuch extubiert, aber direkt anschließend mit NIV behandelt, wenn sie einen Risikofaktor für eine mögliche Re-Intubation hatten (Alter >65 Jahre, Herzinsuffizienz, APACHE-II >12; [14]), wodurch ein Postextubationsversagen zu vermeiden gewesen war. Insbesondere bei Patienten, die nach Extubation hyperkapnisch sind, kann die NIV prognostisch günstig sein [13, 14]. Vorraussetzung für den NIV-Erfolg sind somit

  • Patientenselektion (Risikofaktoren),

  • frühe NIV-Applikation direkt nach Extubation und

  • Erfahrungen des Behandlungsteams mit der NIV.

 

NIV im Rahmen des Weanings

Patienten, die nicht von der invasiven Beatmung zu entwöhnen sind, können durchaus im Weaningprozess beschleunigt werden, wenn sie von invasiver Beatmung auf eine nichtinvasive Beatmung umgestellt werden. Die betrifft grundsätzlich zwei verschiedene Szenarien:

  • Die Extubation trotz gescheitertem Spontanatmungsversuch mit direkter Fortsetzung der Beatmung mittels NIV. Bereits 1998 konnte gezeigt werden, dass so mit der invasiven Beatmung assoziierte Komplikationen reduziert werden können und sich der Weaningerfolg verbessern lässt [22]. Zudem kann die Tracheotomierate erheblich reduziert werden [12]. Ein solches Vorgehen verlangt eine hohe NIV-Erfahrung im Behandlungsteam und eignet sich insbesondere für Patienten, bei denen eine Langzeitbeatmung vermutet werden kann (chronische respiratorische Insuffizienz).

  • Die NIV nach Dekanülierung, wobei im Rahmen einer invasiven Beatmung zuvor eine Tracheotomie durchgeführt worden war. Viele Patienten können so auch nach vielen Wochen einer invasiven Beatmung noch von der Kanüle entwöhnt werden [23]. Diese Gruppe teilt sich in die Patienten, die die NIV nur vorübergehend in der Klinik benötigen, und die, welche die NIV als außerklinische Beatmung weiterführen.

 

Außerklinische Beatmung: invasiv vs. NIV

Bei Patienten mit pulmonalen Vorerkrankungen/chronischer respiratorischer Insuffizienz ist die Rehospitalisierungsrate extrem hoch und die Langzeitprognose schlecht, sobald eine zunächst erfolgreiche, intensivmedizinische Behandlung notwendig geworden ist [3]. Eine schwierige Extubation auf dem Boden von Entwöhnungsschwierigkeiten muss daher auch immer Anlass dazu geben, einen langfristigen Therapieplan zu erstellen, der über die aktuelle intensivmedizinische Behandlung hinausgeht.

Bei diesen Patienten muss immer eine außerklinische Beatmung evaluiert werden. Dies ist primär mittels NIV anzustreben. Die Langzeit-NIV wird entweder fortgesetzt, nachdem diese im Weaning notwendig geworden war, oder bei Risikopatienten im zeitnahen Verlauf elektiv etabliert.

Sollte eine Dekanülierung nach Tracheotomie nicht möglich sein (erfolgloses Weaning), muss eine außerklinische invasive Langzeitbeatmung in Erwägung gezogen werden. Diese Beatmung ist aufwendig und bedarf in der Regel eine außerklinische Betreuung mit Betreuung durch einen intensivmedizinisch erfahrenen und entsprechend qualifizierten Pflegedienst. Eine außerklinische Beatmung erfordert zudem

  • eine strenge Indikationsstellung,

  • eine individuell angepasste Einstellung der Beatmung mit Verordnung aller notwendigen Hilfsmittel,

  • ein professionelles Überleitmanagement sowie

  • die stationäre Wiederaufnahme dieser Patienten bei Notfallbehandlungen oder Routinekontrolluntersuchungen.

Aus diesen Gründen ist auch die außerklinische Beatmung an entsprechende Zentren gebunden. Auf die entsprechende Leitlinie der DGP sei an dieser Stelle hingewiesen [28].

Fazit für die Praxis

  • Zwei wesentliche Bedingungen können zu erheblichen Extubationsschwierigkeiten führen:

    • Das Larynxödem: Hier ist diagnostisch der Nebenlufttest relevant. Eine Differenz aus ex- und inspiratorischen Tidalvolumen bei entblocktem Tubus von mehr als 110 ml geht mit einem geringen Risiko für ein Larynxödem einher. Bei erhöhtem Risiko kommt die Steroidtherapie vor Extubation in Frage.

    • Die fortbestehende respiratorische Insuffizienz auch nach Behandlung der akuten respiratorischen Insuffizienz.

      • Postextubationsversagen. Hier kann eine nichtinvasive Beatmung (NIV) die Re-Intubationsrate verringern. Erfolgsvorrausetzung sind die Patientenselektion, die frühe NIV-Applikation direkt nach Extubation sowie NIV-Erfahrungen im Team.

      • Entwöhnungs- (Weaning-) Versagen. Bei prolongiertem Weaning ist nach Tracheotomie eine Behandlung in einem spezialisierten Weaning-Zentrum zu empfehlen. Bei gegebener NIV-Expertise kann die NIV auch frühzeitig vor Tracheotomie den Weaningerfolg verbessern.