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Akutes Lungenversagen

Grundlagen und Therapie

Acute respiratory distress syndrome

Basic principles and treatment

Der Anaesthesist volume 66, pages 539–552 (2017)Cite this article

Zusammenfassung

Das akute Lungenversagen („acute respiratory distress syndrome“, ARDS) ist auch nach Jahren intensiver Forschungsbemühungen mit einer hohen Letalität assoziiert. Epidemiologisch stellt das ARDS eine der zentralen Herausforderungen der modernen Intensivtherapie dar. Die multifaktorielle Ätiologie des ARDS erschwert die eindeutige Identifikation und Evaluation neuer Therapieformen. Die differenzierte Lungenunterstützung mithilfe der lungenprotektiven Beatmungstherapie und adjunktive Therapiemaßnahmen, wie z. B. die Lagerungstherapie oder der gezielte Einsatz extrakorporaler Lungenunterstützung, sind in Abhängigkeit vom Schweregrad der Erkrankung von besonderer Relevanz. Um eine individualisierte und bedarfsadaptierte Therapie zu gewährleisten, profitieren ARDS-Patienten von der Behandlung in spezialisierten Zentren.

Abstract

Even after many years of intensive research acute respiratory distress syndrome (ARDS) is still associated with a high mortality. Epidemiologically, ARDS represents a central challenge for modern intensive care treatment. The multifactorial etiology of ARDS complicates the clear identification and evaluation of new therapeutic interventions. Lung protective mechanical ventilation and adjuvant therapies, such as the prone position and targeted extracorporeal lung support are of particular importance in the treatment of ARDS, depending on the severity of the disease. In order to guarantee an individualized and needs-adapted treatment, ARDS patients benefit from treatment in specialized centers.

Lernziele

Nachdem Sie diesen Beitrag gelesen haben, sollten Sie in der Lage sein, …

  • die aktuelle Definition des akuten Lungenversagens („acute respiratory distress syndrome“, ARDS) wiederzugeben.

  • die epidemiologische Bedeutung des ARDS zu verstehen.

  • Grundlagen der Pathophysiologie und Pathogenese des ARDS zu verstehen.

  • Grundzüge der Beatmungstherapie und supportiver Therapieansätze einzuschätzen.

Einleitung

Das ARDS ist eine intensivmedizinische Krankheitsentität , die 1967 erstmals von Ashbaugh et al. beschrieben wurde [1]. Charakteristisch ist eine therapierefraktäre Störung des Gasaustausches und der Lungenmechanik. Experimentelle und klinische Arbeiten haben in den letzten Jahrzehnten dazu beigetragen, die Pathogenese und Pathophysiologie des ARDS besser zu verstehen. Trotzdem ist die Mortalität mit ca. 40 % noch immer sehr hoch [2, 3, 4]. Insbesondere milde und moderate Verlaufsformen des ARDS werden häufig unterdiagnostiziert [4]. Neue Studienergebnisse gehen davon aus, dass etwa 10 % der intensivmedizinisch betreuten und 23 % der auf einer Intensivstation beatmeten Patienten die Kriterien eines ARDS erfüllen [4].

Bisher konnte lediglich für die lungenprotektive Beatmung mit niedrigen Tidalvolumina und inspiratorischen Plateaudrücken ein höhergradiges Evidenzniveau nachgewiesen werden [5, 6]. Obwohl die mechanische Beatmung eine lebensnotwendige Intervention im Rahmen des ARDS darstellt, birgt sie die Gefahr, eine Schädigung der Lungen zu induzieren bzw. zu aggravieren. Dieses Phänomen wird als beatmungsinduzierte Lungenschädigung bezeichnet („ventilator-induced lung injury“, VILI; [7]).

Im Krankheitsverlauf bewirkt das ARDS häufig eine von den Lungen ausgehende systemische Entzündungsreaktion. Diese kann im Extremfall bis hin zum Multiorganversagen führen. Eine beatmungsinduzierte Umbildung des Lungenparenchyms im Sinne einer Lungenfibrose [8] sowie die häufig auftretende Ausbildung einer „critical illness neuropathy“ (CIP) und „critical illness myopathy“ (CIM) resultieren darüber hinaus bei Überlebenden des ARDS in einer dauerhaften Einschränkung der Lebensqualität [9]. Zur optimalen Versorgung von ARDS-Patienten sind auch weiterhin intensive Forschungsbemühungen notwendig, um neue und etablierte Therapieverfahren hinsichtlich relevanter Endpunkte kritisch zu evaluieren [10].

Definition

Im Jahr 2012 wurde mit der Berlin-Definition [11] eine neue Begriffsbestimmung des ARDS vorgestellt, die die bisher weit verbreitete Definition der American-European Consensus Conference (AECC, [12]) ablöste. Dies wurde notwendig, da immer häufiger Kritik an der AECC-Definition geäußert worden war. Ein Hauptkritikpunkt war die eher willkürliche Unterscheidung zwischen „acute lung injury“ (ALI) und ARDS lediglich anhand der arteriellen Oxygenierung. Ferner wurden der hohe Stellenwert des durch den Rückgang der Verwendung pulmonalarterieller Katheter kaum noch gemessenen pulmonalkapillären Verschlussdrucks zum Ausschluss eines kardialen Lungenödems und die Interpretation der Gasaustauschwerte ohne Berücksichtigung des eingesetzten „Positive-endexpiratory-pressure“-Niveau (PEEP-Niveaus ) kritisiert. Die Berlin-Definition stellt wie die AECC-Definition eine Konsensusdefinition international führender Experten dar, wobei auf zahlreiche Unterschiede in der klinischen Praxis Rücksicht genommen werden musste. Die Berlin-Definition besteht aus folgenden 4 Kategorien:

  • Zeit: zeitlicher Kontext des Auftretens der Symptome innerhalb einer Woche nach bekannter Schädigung bzw. neu aufgetretenen oder verschlechterten respiratorischen Symptomen.

  • Bildgebende Thoraxuntersuchung: bilaterale Verschattungen im Thoraxröntgenbild oder im Thorax-Computertomogramm (Thorax-CT), die nicht durch Pleuraergüsse, kollabierte Lungenareale oder Raumforderungen erklärbar sind.

  • Ursache des Ödems: respiratorisches Versagen, das nicht durch eine Herzinsuffizienz oder Flüssigkeitsüberladung erklärbar ist. Hierfür wird ein objektives Verfahren (z. B. Echokardiographie) zum Ausschluss eines hydrostatisch bedingten Lungenödems gefordert, sofern diesbezüglich keine Risikofaktoren vorliegen.

  • Oxygenierung: Basierend auf der arteriellen Oxygenierung bei einem PEEP-Niveau bzw. „Continuous-positive-airway-pressure“(CPAP)-Niveau ≥5 cm H2O wird zwischen einem milden ARDS (200 mm Hg < paO2/FIO2 < 300 mm Hg), einem moderaten ARDS (100 mm Hg < paO2/FIO2 < 200 mm Hg) und einem schweren ARDS (paO2/FIO2 < 100 mm Hg) unterschieden.

Epidemiologie und Ätiologie

Rubenfeld et al. geben die altersadjustierte jährliche Inzidenz des ARDS/ALI für die USA mit 150,2/100.000 Einwohnern an [13]. Es muss davon ausgegangen werden, dass etwa 10 % der intensivmedizinisch betreuten Patienten die ARDS Kriterien erfüllen, wobei die Prävalenz für mildes ARDS etwa 30 %, für moderates ARDS 47 % und für schweres ARDS 23 % beträgt [4]. Bei über 23 % der beatmeten Patienten auf Intensivstationen kann ein ARDS diagnostiziert werden [4]. Die Krankenhausletalität des ARDS wurde in der Studie von Bellani et al. mit etwa 35 % für das milde, 40 % für das moderate und 46 % für das schwere ARDS angegeben [4]. Die korrekte initiale Diagnosestellung erscheint schwierig und erfolgte nur in ca. 60 % der Fälle [4]. Patienten mit einem ARDS werden durchschnittlich für ca. 8 Tage beatmet und verbringen ca. 10 Tage auf einer Intensivstation und ca. 17 Tage im Krankenhaus [4].

Ätiologisch von besonderer Relevanz sind [4]:

  • Pneumonien: 59,4 %,

  • (extrapulmonale) Sepsis: 16 %,

  • Aspirationen: 14,2 % und

  • (nichtkardiogener) Schock: 7,5 %.

Pathophysiologie und Pathogenese

Das komplexe System verschiedener Schädigungs- und Kompensationsmechanismen sowie deren Interaktionen und Bedeutungen im Gesamtprozess des ARDS sind bis heute Gegenstand intensiver Forschungsbemühungen. Unabhängig vom auslösenden Mechanismus lässt sich die Schädigung der alveolokapillären Funktionseinheit , bestehend aus kapillärer Perfusion, alveolokapillärer Diffusion und alveolärer Ventilation, als gemeinsame Endstrecke definieren [14]. Aus dem Funktionsverlust der alveolokapillären Barriere resultiert ein nichthydrostatisches Niederdrucködem, wodurch es zu massivem Einstrom proteinreicher Ödemflüssigkeit in den interstitiellen und den intraalveolären Raum kommt [15]. Im Gegensatz zum kardialen Lungenödem ist die Ödemflüssigkeit beim ARDS dem Plasma nahezu äquivalent, was neben weitreichenden immunologischen und inflammatorischen Folgen – sowohl eine direkt als auch eine indirekt erfolgte – geschädigte Surfactant-Auskleidung der Alveolen zur Folge hat, die die ohnehin schon manifeste Lungenfunktionsstörung weiteraggraviert [16].

Durch die Flüssigkeitseinlagerung in den Lungen kommt es zur Störung des Gasaustausches durch Verminderung der Gasaustauschfläche und Verlängerung der Diffusionsstrecke der Atemgase. Sowohl das erhöhte Eigengewicht der Lungen als auch der Verlust der Retraktionskraft der Alveolen infolge einer Surfactant-Dysfunktion bewirken einen Alveolarkollaps und damit die Ausbildung atelektatischer Lungenareale [17].

Die lokale Aktivierung der Gerinnungskaskade in der pulmonalen Strombahn trägt zur Entstehung rezidivierender Lungenembolien und damit zur Erhöhung des pulmonalarteriellen Blutdrucks bei [18]. Diese Prozesse enden in einer Reduktion der pulmonalen Compliance, der Abnahme der funktionellen Residualkapazität der Lungen, einer Zunahme des funktionellen Totraums, der Erhöhung transpulmonaler Shunt-Volumina und einer Verschlechterung des Ventilation-Perfusion-Verhältnisses. Im Rahmen der hypoxämiebedingten pulmonalen hypoxischen Vasokonstriktion (HPV, Euler-Liljestrand-Mechanismus) steigt der pulmonalarterielle Blutdruck weiter und führt somit über eine Nachlasterhöhung zu einer akuten Druckbelastung des rechten Herzens. Dieser Circulus vitiosus birgt die Gefahr der Ausbildung eines akuten Cor pulmonale mit konsekutivem Rechtsherzversagen [19].

Feingeweblich lässt sich das ARDS in eine akute exsudative, eine proliferative und schließlich eine chronisch fibrotische Phase einteilen [20]. Das histologische Korrelat des ARDS wird als diffuser Alveolarschaden („diffuse alveolar damage“, DAD) bezeichnet [21]. Die inflammatorische Reaktion der Lungen ist durch eine weitgehende Unabhängigkeit von der zugrunde liegenden Ursache des ARDS gekennzeichnet [22]. Durch Remodeling-Vorgänge im Lungenparenchym kommt es zu teils bleibenden Einschränkungen der Lungenfunktion bei Überlebenden des ARDS [9, 23].

Beatmungsinduzierte Lungenschädigung

Die mechanische Beatmung stellt für die meisten ARDS-Patienten eine lebensnotwendige Intervention dar, um einen suffizienten pulmonalen Gasaustausch und eine adäquate Gewebeoxygenierung sicherzustellen. Dennoch kann Beatmung auch per se eine Schädigung der Lungen induzieren bzw. aggravieren und zur Ausbildung einer VILI führen [7, 24, 25]. Die Hauptschädigungsmechanismen bestehen in den schädlichen Einwirkungen durch [26]:

  • hohe Atemzugvolumina (Volutrauma),

  • hohe Beatmungsdrücke (Barotrauma) und

  • zyklischen Kollaps/Wiedereröffnen atelektatischer Alveolarregionen (Atelektrauma).

Diese 3 physikalischen Schädigungsfaktoren lösen eine pulmonale inflammatorische Reaktion aus (Biotrauma, [27, 28]). Allerdings bleibt diese meist nicht nur auf das Lungenparenchym beschränkt, vielmehr kann es über eine Translokation von Pathogenen zu einer systemischen inflammatorischen Reaktion bis hin zur Ausbildung eines Multiorganversagens kommen [29]. Selbst die Beatmung über wenige Stunden während einer Allgemeinanästhesie im Rahmen operativer Eingriffe bei primär lungengesunden Patienten bewirkt eine inflammatorische Reaktion und begünstigt das Auftreten postoperativer pulmonaler Komplikationen, die mit einer hohen Morbidität und Mortalität verbunden sind [30].

Beatmungstherapie

Lungenprotektive Beatmung

Esteban et al. konnten zeigen, dass die Mortalität von beatmeten Patienten über die Zeit drastisch zunimmt. Nach 4 Wochen Beatmung beträgt die Überlebenswahrscheinlichkeit beatmeter ARDS-Patienten noch etwa 30–40 % [31]. Seit über 10 Jahren gilt die lungenprotektive Beatmung als Goldstandard der Beatmung von ARDS-Patienten [6]. Sie ist charakterisiert durch:

  • niedrige Tidalvolumina (6 ml/kgKG) und

  • niedrige Plateaudrücke (<30 cm H2O).

In einer prospektiven Kohortenstudie konnten Needham et al. nachweisen, dass die konsequente Durchführung einer lungenprotektiven Beatmungsstrategie mit einer signifikanten Reduktion der Zweijahresmortalität um fast 8 % assoziiert war [32]. Obwohl sich diese Strategie weitgehend durchgesetzt hat, werden in der Praxis trotzdem häufig höhere Tidalvolumina bis ca. 8 ml/kgKG angewendet [4]. Zur Optimierung lungenprotektiver Beatmungsstrategien können erweiterte respirationsphysiologische Messungen wie die Bestimmung des Ösophagusdrucks als Surrogatparameter des transpulmonalen Drucks [33] oder die Bestimmung des δ‑Drucks (Differenz aus inspiratorischen Spitzendruck und PEEP) von Nutzen sein [34]. Amato et al. stellten eine klare Assoziation zwischen erhöhten δ‑Drücken und Letalität, insbesondere bei δ‑Druck-Werten >15 cm H2O, bei ARDS-Patienten fest [34].

Kontrollierte Beatmung vs. assistierte Form

Grundsätzlich lässt sich mechanische Beatmung in folgenden Formen durchführen:

  • kontrollierte Beatmung, ohne Unterstützung der Eigenaktivität des Patienten, oder

  • assistierte Form, d. h., die Spontanatmungsaktivität des Patienten unterstützend.

Die frühe Induktion der spontanen Atmungsaktivität mit oder ohne direkte Unterstützung des Patienten durch das Beatmungsgerät scheint mit positiven Effekten auf Lungenfunktion, Gasaustausch, Beatmungsdauer und Hämodynamik assoziiert zu sein [35, 36, 37]. Bereits kurze Zeiträume kontrollierter Beatmung scheinen zu einer Atrophie des Zwerchfells als wichtigstem Atemmuskel zu führen [38]. Patienten mit sehr schwerem ARDS scheinen jedoch von einer Unterdrückung der Spontanatmungsaktivität und kontrollierter Beatmung innerhalb der ersten 48 h zu profitieren [39, 40]. Anhand der aktuellen Studienlage kann davon ausgegangen werden, dass Patienten mit schweren ARDS innerhalb der ersten 48 h eher von Muskelrelaxation und kontrollierter Beatmung profitieren; im Verlauf bzw. bei Patienten mit moderatem oder mildem ARDS sollte, soweit möglich, die Induktion der Spontanatmungsaktivität angestrebt werden [41].

„Positive endexpiratory pressure“

Kontrovers wird noch immer die optimale PEEP-Einstellung bei der Beatmung von ARDS-Patienten diskutiert. Nachdem Amato et al. unter Anwendung einer lungenprotektiven Beatmung mit individuell austitrierten, relativ hohen PEEP-Niveaus eine Mortalitätsreduktion nachweisen konnten [42], erbrachte eine Studie des ARDS Network zum Vergleich einer Hoch- und Niedrig-PEEP-Strategie keinen Überlebensvorteil [43]. Im Jahr 2008 wurden in kurzer Folge 2 große multizentrische randomisierte klinische Studien zur Anwendung von PEEP bei der Beatmung von ARDS-Patienten publiziert. Sowohl in der Lung Open Ventilation Study von Meade et al. (LOVS, 983 Patienten; [44]) als auch in der von Mercat et al. (Expiratory-Pressure(EXPRESS)-Studie, 752 Patienten; [45]) ließen sich keine signifikanten Unterschiede hinsichtlich der Mortalität finden. Allerdings wiesen beide Studien eine bessere Oxygenierung, bessere Lungenmechanik in den Gruppen mit hohem PEEP nach. Auch weniger Rescue-Interventionen waren erforderlich. Diese Aussagen werden durch einen aktuellen Cochrane Review zum selben Thema unterstützt [46].

Hochfrequenzoszillationsbeatmung

Eine Sonderform in der mechanischen Beatmung von ARDS-Patienten stellt die Hochfrequenzoszillationsbeatmung (HFOV) dar. Obwohl die physiologische Rationale zur Anwendung von HFOV bei ARDS-Patienten, vornehmlich die Anwendung minimaler tidaler Ventilation und eine konsekutive Reduktion der Atemwegsspitzendrücke, durchaus nachvollziehbar ist, konnten 2 kürzlich publizierte große klinische Studien keine Vorteile der HFOV nachweisen. Im Rahmen des Oscillation for Acute Respiratory Distress Syndrome (ARDS) Treated Early Trial (OSCILLATE, 548 Patienten; [47]) wurden sogar eine höhere Mortalität sowie ein höherer Bedarf an Vasopressoren, Sedativa und Muskelrelaxanzien in der HFOV-Gruppe belegt. In derselben Ausgabe des New England Journal of Medicine publizierten Young et al. die Oscillation-in-ARDS-Studie (OSCAR, 795 Patienten; [48]), in der keine Mortalitätsunterschiede zwischen konventioneller und HFOV-Beatmung nachgewiesen werden konnten, allerdings ebenfalls eine längere Muskelrelaxanzienapplikationsdauer von in der HFOV-Gruppe.

Lagerungstherapie

Bauchlage

Guerin et al. untersuchten erstmals in einer multizentrischen randomisierten kontrollierten Studie 466 Patienten zum Thema Lagerungstherapie (paO2/FIO2 < 150 mm Hg, PEEP > 5 cm H2O, FIO2 > 60 %); davon 32,8 % in Rücken- vs. 16 % in Bauchlage. Sie konnten nachweisen, dass die Beatmung von Patienten mit schwerem ARDS in Bauchlage zu einer signifikanten Reduktion der 28-Tage-Mortalität führt [49]. Kennzeichnend für diese Studie ist, dass die Patienten bereits zu einem frühen Zeitpunkt nach Diagnosestellung (Zeit zwischen Intubation und Randomisierung ca. 30 h) und für relativ lange Zeit in Bauchlage beatmet wurden. Im Mittel wurde die Bauchlage/Patient 4‑mal für jeweils ca. 17 h angewendet. Weitere Ergebnisse dieser Untersuchung waren eine ebenfalls niedrigere Mortalität nach 90 Tagen (41 % vs. 23,6 %), eine höhere Rate an erfolgreichen Extubationen nach 90 Tagen (65 % vs. 80,5 %) sowie eine signifikant kürzere Beatmungsdauer („ventilation-free days“) am Tag 28 (10 vs. 14) und am Tag 90 (43 vs. 57). Allerdings wurden in dieser Studie keine Daten zum Katecholamin- oder Flüssigkeitsbedarf erhoben, sodass die hämodynamischen Auswirkungen der Bauchlagerungstherapie nicht ableitbar sind.

Oberkörperhochlagerung

Die Anwendung verschiedener sitzender und halbsitzender Positionen (Oberkörperhochlagerung von 45 % oder 60 %) scheint bei beatmeten ARDS-Patienten von Vorteil zu sein. In der Untersuchung von Dellamonica et al. führte die Anwendung sitzender und halbsitzender Positionen zumindest bei 32 % der 40 beatmeten ARDS-Patienten zu einer signifikanten Verbesserung der Oxygenierung [50].

Axiale Rotationstherapie

Die kontinuierliche und automatische axiale Rotationstherapie (z. B. Rotorest® [ArjoHuntleigh GmbH, Mainz]) wird derzeit nur bei vorliegenden Kontraindikationen als Alternative zur Bauchlagerung empfohlen. Eine Wirksamkeit auf Outcome-relevante Endpunkte konnte bisher nicht nachgewiesen werden [51, 52].

Pharmakotherapie

Trotz intensiver Forschungsbemühungen konnte bisher kein direkter pharmakologischer Therapieansatz eine signifikante Reduktion der Mortalität bei ARDS-Patienten erzielen [53].

Cisatracurium

Um die mechanische Beatmung zu tolerieren, benötigen ARDS-Patienten Analgetika und Sedativa. Insbesondere in der frühen Phase scheinen Patienten mit besonders schweren Verlaufsformen des ARDS sogar von einer initialen neuromuskulären Blockade zu profitieren. Papazian et al. konnten in einer Studie mit 340 ARDS-Patienten (paO2/FIO2 < 150 mm Hg) nachweisen, dass die initiale neuromuskuläre Blockade mit Cisatracurium für 48 h die 90-Tage-Mortalität sowie die Gesamtbeatmungsdauer reduzieren kann [39]. In einem begleitenden Editorial wurden diese Effekte in erster Linie einer Reduktion der beatmungsinduzierten Lungenschädigung durch die Vermeidung hoher transpulmonaler Drücke unter nichtunterdrückter Spontanatmung bei Patienten mit vorbestehender niedriger Compliance und ohnehin erhöhten Beatmungsdrücken zugeschrieben [40].

Kortikosteroide

Eine weitere häufig eingesetzte Medikamentengruppe sind die Kortikosteroide. Allerdings ergibt sich aus aktuellen Studien weder für den Einsatz niedrig dosierter Kortikosteroide (0,5–2,5 mg/kgKG und Tag, [54]) noch für höher dosierte Therapieschemata (ein- bis 4‑mal 30 mg/kgKG und Tag, [55]) hinreichende Evidenz. Insbesondere die hochdosierte Kortikosteroidsubstitution kann die Mortalität sogar erhöhen. Daher wird eine generelle Kortikosteroidsubstitution nicht empfohlen [55].

Statine, Antithrombin III oder aktiviertes Protein C

Auch die Gabe von Statinen erscheint keinen Effekt auf Outcome-relevante Endpunkte bei ARDS-Patienten zu haben [56]. Erste Studien zum Einsatz von „Tissue-factor“-Antagonisten [57] sind derzeit mangels klinischer Phase-III-Studien noch als experimentell anzusehen. Die Gabe von Antithrombin III oder aktiviertem Protein C zur Modulation der prokoagulatorisch vermittelten pulmonalen Inflammation bei ARDS-Patienten konnte in klinischen Studien keine positiven Effekte auf die Mortalität erzielen [58].

Surfactant

Die Substitution von synthetischem, rekombinantem oder natürlichem Surfactant stellt in der pädiatrischen Intensivmedizin eine wichtige Therapieoption, insbesondere beim akuten Atemnotsyndrom des Neonaten, dar. Obwohl auch bei erwachsenen ARDS-Patienten regelhaft eine Surfactant-Dysfunktion vorliegt, konnte zwar eine kurzfristige Oxygenierungsverbesserung , nicht jedoch ein Effekt auf die Letalität nachgewiesen werden [59]. Deshalb spielt die Therapie mit Surfactant heute in der klinischen Routine nur noch eine untergeordnete Rolle.

β2-Rezeptor-Agonisten

Durch die alveolokapilläre Schrankenstörung bei ARDS-Patienten besteht häufig ein ausgeprägtes Lungenödem. Experimentelle und erste klinische Studien legten nahe, dass die Applikation von β2-Rezeptor-Agonisten über eine Stimulation von cAMP-abhängigen Proteinkinasen die Ausbildung eines Lungenödems vermindern bzw. dessen Ausprägung reduzieren können (cAMP: zyklisches Adenosinmonophosphat, [60]). Allerdings konnte weder für die i.v.-Applikation von Salbutamol [61] noch für die Inhalation von Albuterol [62] ein positiver Effekt nachgewiesen werden.

Stickstoffmonoxid

Für die inhalative Anwendung von Stickstoffmonoxid (iNO) konnte ein positiver Effekt auf die arterielle Oxygenierung, allerdings ohne wesentliche Auswirkungen auf das Überleben von ARDS Patienten nachgewiesen werden [63, 64]. Hsu et al. fanden, dass die besten Effekte auf die initiale Oxygenierung mit Konzentrationen zwischen 1 und 20 ppm iNO erreicht werden konnten (64 %ige Response bei 1 ppm, weitere 36 %ige Response bei 5 ppm) und sich die Oxygenierung bei Konzentrationen über 20 ppm wieder verschlechterte [65]. Für eine effektive Senkung des pulmonalarteriellen Drucks waren jedoch teilweise Konzentrationen bis 40 ppm notwendig [65]. Gerlach et al. zeigten, dass die optimale Dosis-Wirkung-Beziehung nach 4 Tagen iNO-Therapie bei 1 ppm lag, während höhere Konzentrationen (10 und 100 ppm) zu einer Verschlechterung der Oxygenierung führten [66]. Zwei aktuelle Metaanalysen und ein Cochrane Review stellen allerdings die Sicherheit und Effektivität der iNO-Therapie infrage, da die Analyse der gepoolten Daten zwar eine zeitweise Verbesserung der Oxygenierung, nicht jedoch der Letalität belegen konnte und die iNO-Therapie mit einer erhöhten Rate an Nierenversagen assoziiert war [67, 68, 69]. Die iNO-Therapie wird deshalb auch in den aktuellen Guidelines der Surviving Sepsis Campaign nicht mehr als routinemäßige supportive Therapie des ARDS empfohlen [70].

Prostazyklin, Insulin und Heliox

Aufgrund des Fehlens großer randomisierter klinischer Studien kann die inhalative Therapie mit Prostazyklin [71], Insulin [72] oder Heliox [73] derzeit noch nicht für die routinemäßige klinische Anwendung empfohlen werden.

Almitrin

Die Anwendung des i.v.-applizierbaren Vasokonstriktors Almitrin kann über eine Verstärkung der hypoxisch pulmonalen Vasokonstriktion das Ventilation-Perfusion-Verhältnis und damit die Oxygenierung verbessern [74]. Allerdings birgt die Therapie mit Almitrin das Risiko einer Laktatacidose bzw. einer Leberschädigung [75].

Extrakorporale Verfahren

Extrakorporale Lungenunterstützungsverfahren kommen zum Einsatz, wenn eine lungenprotektive Beatmung mit herkömmlichen Mitteln und weniger invasiven supportiven Maßnahmen nicht mehr zu gewährleisten ist [76]. Insbesondere seit der H1N1-Pandemie 2009 lässt sich eine deutliche Zunahme der mit extrakorporalen Lungenersatzverfahren behandelten Patienten nachweisen [77, 78]. Während ältere Studien keinen Überlebensvorteil eines extrakorporalen Lungenersatzes bei ARDS-Patienten belegen konnten, deuten neuere Studien auf einen Überlebensvorteil dieser Patienten hin [79]. Von entscheidender Bedeutung scheint die Behandlung in spezialisierten Zentren zu sein [80, 81]. Patienten mit schweren ARDS sollten daher zeitnah in spezialisierte Zentren verlegt werden, um eine individualisierte Maximaltherapie gewährleisten zu können [82].

Indikationen und Kontraindikationen gemäß den Leitlinien der Extracorporeal Life Support Organization (ELSO) sind in Tab. 1 aufgeführt. Darüber hinaus sollten bei der Indikationsstellung auch immer patientenspezifische Besonderheiten wie etwa Alter und Komorbidität in Betracht gezogen werden. Als Hilfestellungen können Score-Systeme wie z. B. der Respiratory Extracorporeal Membrane Oxygenation Survival Prediction (RESP) Score dienen; unter Zuhilfenahme dieses Scores kann die Überlebenswahrscheinlichkeit unter extrakorporaler Membranoxygenierung (ECMO) berechnet werden [83]. Eine Überbrückungstherapie bei Patienten, die für eine Lungentransplantation vorgesehen sind, sollte aufgrund der mangelnden Verfügbarkeit von Spenderorganen kritisch hinterfragt werden. In einer Metaanalyse fassten Zangrillo et al. 12 Studien mit insgesamt 1763 ECMO-Patienten zusammen und analysierten das Auftreten schwerwiegender Komplikationen unter ECMO [84]. Die 30-Tage-Mortalität der in dieser Studie analysierten ECMO-Patienten betrug 54 %, wobei 45 % der Todesfälle unter ECMO auftraten. Die häufigsten Komplikationen waren akutes Nierenversagen (54 %), bakterielle Pneumonie (33 %), Blutungskomplikationen (33 %) und Fehlfunktionen des Oxygenators (29 %).

Tab. 1 Indikationen und Kontraindikationen zum extrakorporalen Lungenersatz
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Im Allgemeinen gibt es verschiedene Systeme und Möglichkeiten des extrakorporalen Lungenersatzes. Bei ARDS-Patienten ohne begleitende schwere kardiale Funktionseinschränkung bietet sich die venovenöse extrakorporale Membranoxygenierung (vv-ECMO) an. Bei eingeschränkter kardialer Pumpfunktion kann eine venoarterielle (va-ECMO) oder eine Hybridanwendung im Sinne einer venovenösarteriellen (vva-ECMO) indiziert sein. Eine Sonderstellung nimmt die pumpenlose arteriovenöse CO 2 -Elimination ein („interventional lung assist“, iLA), mit der eine gute CO2-Elimination, jedoch aufgrund des niedrigen Blutflusses über die Membran, proportional zum Herzzeitvolumen des Patienten, nur eine eingeschränkte Oxygenierung erreicht werden kann. Die Domäne dieses pumpenlosen Verfahrens [85], ebenso wie der vv-Low-Flow-Systeme [86], ist die extrakorporale CO 2 -Elimination , um ultraprotektive Beatmungsregimes mit Tidalvolumina deutlich unter 6 ml/kgKG zu ermöglichen. Ein Effekt auf die Letalität bei ARDS-Patienten konnte jedoch bisher noch nicht nachgewiesen werden.

Schlussfolgerung

Einfache Therapiealgorithmen entsprechend den personellen und materiellen Ressourcen sollten auf jeder Intensivstation etabliert sein. Beispielhaft ist ein solcher Therapiealgorithmus in Abb. 1 dargestellt.

Die Anwendung niedriger Tidalvolumina stellt die Basistherapie des ARDS dar. In Abhängigkeit von der Schwere der Oxygenierungsstörung kann der Einsatz von nichtinvasiver Beatmung (NIV) oder die Anwendung höherer PEEP-Niveaus in Erwägung gezogen werden. Patienten mit schweren ARDS sollten in spezialisierten Zentren behandelt werden, um die Therapie über die Anwendung der Bauchlage über Relaxierung bis hin zur ultraprotektiven Beatmung mit extrakorporaler CO2-Elimination (ECCO2-R) oder extrakorporaler Membranoxygenierung (ECMO) eskalieren zu können. Aufgrund der aktuellen Datenlage sind Interventionen wie regelmäßige Rekrutierungsmanöver, iNO-Therapie oder die Anwendung von HFOV als Rescue-Interventionen anzusehen und sollten nicht Bestandteil der routinemäßigen ARDS-Therapie sein.

Abb. 1
figure 1

Stufentherapie des „acute respiratory distress syndrome“(ARDS). ECCO 2 -R extrakorporale Kohlenstoffdioxidelimination, ECMO extrakorporale Membranoxygenierung, NIV nichtinvasive Beatmung, PEEP „positive endexpiratory pressure“

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Fazit für die Praxis

  • Aus der aktuellen Studienlage lässt sich ableiten, dass Patienten mit ARDS von einer lungenprotektiven Beatmung profitieren, die anhand der Ausprägung der Lungenschädigung angepasst werden sollte, um die beatmungsinduzierte Lungenschädigung so gering wie möglich zu halten.

  • Patienten mit schwerem ARDS scheinen von einer frühzeitigen Bauchlagerungstherapie und Muskelrelaxation in der Frühphase des ARDS zu profitieren.

  • Alle beatmeten Patienten sollten möglichst schnell wieder von der Beatmung entwöhnt werden, um die potenziell schädlichen Effekte mechanischer Beatmung über die Zeit möglichst gering zu halten.

  • Supportive Therapieansätze sind am ehesten individuell an den jeweiligen Patienten anzupassen, da das Evidenzniveau für alle gezeigten Therapiestrategien bisher noch vergleichsweise niedrig ist.

  • Einfache Therapiealgorithmen entsprechend den personellen und materiellen Ressourcen sollten auf jeder Intensivstation etabliert sein. Patienten mit schwerem ARDS sollten zeitnah in spezialisierte Zentren verlegt werden, um ein individualisierte Maximaltherapie gewährleisten zu können.

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Affiliations

  1. Klinik für Anästhesiologie und Intensivtherapie, Pulmonary Engineering Group, Universitätsklinikum Carl Gustav Carus, Technische Universität Dresden, Fetscherstr. 74, 01307, Dresden, Deutschland

    P. M. Spieth MSc, A. Güldner & M. Gama de Abreu

Authors
  1. P. M. Spieth MSc
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  2. A. Güldner
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  3. M. Gama de Abreu
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Corresponding author

Correspondence to P. M. Spieth MSc.

Ethics declarations

Interessenkonflikt

P.M. Spieth, A. Güldner und M. Gama de Abreu geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

Dieser Beitrag beinhaltet keine von den Autoren durchgeführten Studien an Menschen oder Tieren.

CME-Fragebogen

CME-Fragebogen

Was ist ein Bestandteil der Berlin-Definition des ARDS?

Das CPAP/PEEP-Niveau wird berücksichtigt

Der Wedge-Druck (PCWP) beträgt mindestens 25 mm Hg

Echokardiographischer Ausschluss einer Rechtsherzbelastung zwingend erforderlich

Auftreten der Symptome innerhalb von 2 Wochen nach bekannter Schädigung

Als bildgebendes Verfahren ist Computertomographie des Thorax Voraussetzung zur Diagnosestellung

Welches Symptom ist typischerweise nicht assoziiert mit der Diagnose ARDS?

Eingeschränkte arterielle Oxygenierung

Plötzlicher Beginn

Erhöhte mittlere Atemwegsdrücke

Kardiales Lungenödem

Erhöhte inspiratorische Plateaudrücke

Wie hoch ist die Krankenhausletalität bei der Diagnose ARDS?

Die Krankenhausletalität des milden ARDS liegt bei 10 %.

Die Krankenhausletalität des milden ARDS liegt bei 25 %.

Die Krankenhausletalität des moderaten ARDS liegt bei 30 %.

Die Krankenhausletalität des schweren ARDS liegt bei 46 %.

Die Krankenhausletalität des schweren ARDS liegt bei 70 %.

Welche Auswirkung/Komplikation wird durch die Pathophysiologie des ARDS typischerweise verursacht?

Die Surfactant-Auskleidung der Alveolen ist zerstört.

Es kommt typischerweise zu einem Linksherzversagen.

Es kommt zu einer Verkürzung der Diffusionsstrecke für Atemgase.

Lungenembolien treten im Rahmen eines ARDS selten auf.

Transpulmonale Shunt-Volumina werden reduziert.

Wie kann eine beatmungsinduzierte Lungenschädigung vermieden/vermindert werden?

Anstreben hoher Tidalvolumina

Einstellen maximaler inspiratorischer Atemwegsdrücke

Vermeiden von zyklischem Kollabieren der Alveolen

Auswahl einer niedrigen Atemfrequenz

Verwendung maximaler Sauerstoffkonzentrationen

Welche Form der Beatmungstherapie sollte bei einem ARDS-Patienten angewendet werden?

Assistierte Spontanatmung zeigt positive Effekte auf physiologische Parameter

Eine kontrollierte Beatmung sollte immer angestrebt werden

Anstreben hoher δ‑Druckwerte

Anwendung der HFOV zeigt eine Reduktion der Mortalität

Begrenzung des PEEP auf einen Maximalwert von 10 cm H2O

Für den Einsatz welcher Lagerungstherapie gibt es keine Evidenz zur Verbesserung des Outcomes bei ARDS-Patienten?

Bauchlage (früher Beginn)

Sitzende Position

Oberkörperhochlagerung von 45°

Kontinuierliche und automatische axiale Rotationstherapie

Bauchlage (für lange Zeitdauer)

Von welcher pharmakologischen Strategie profitieren Patienten mit schwerem ARDS?

Inhalative Anwendung hoher Dosierungen von Stickstoffmonoxid (>40 ppm)

Frühe Gabe von aktiviertem Protein C

Muskelrelaxation in der Frühphase

Hochdosierte Kortikosteroidsubstitution

Inhalative Anwendung von Prostazyklin

Was stellt eine Indikation zur Anwendung extrakorporaler Lungenersatzverfahren dar?

Ausgeprägt invasive Beatmung seit >7 Tagen (FIO2 > 0,9; Plateaudruck > 30 cm H2O)

Inspiratorische Plateaudrücke >25 cm H2O

Schwere bronchiale Fisteln

CO2-Retention >60 mm Hg

Langfristiges Bridging zur Lungentransplantation

Welche Therapiestrategie wird sowohl bei einer milden als auch einer schweren Form des ARDS sinnvollerweise angewendet?

Extrakorporale Lungenersatzverfahren

Nichtinvasive Beatmung

Anwendung niedriger Tidalvolumina

Muskelrelaxierung

Bauchlagerung

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Spieth, P.M., Güldner, A. & Gama de Abreu, M. Akutes Lungenversagen. Anaesthesist 66, 539–552 (2017). https://doi.org/10.1007/s00101-017-0337-x

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  • DOI: https://doi.org/10.1007/s00101-017-0337-x

Schlüsselwörter

  • Mechanische Beatmung
  • Intensivtherapie
  • Bauchlagerung
  • Positiver endexspiratorischer Druck
  • Extrakorporale Zirkulation

Keywords

  • Mechanical ventilation
  • Critical care
  • Prone position
  • Positive end expiratory pressure
  • Extracorporeal circulation