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Die invasive mechanische Beatmung dient in erster Linie der Unterstützung intubierter Patienten während kritischer Erkrankungen. Damit einher geht die Fähigkeit, den pulmonalen Gasaustausch zu beeinflussen, Atemnot zu lindern und die Lungenexpansion zu verbessern.

Das Atemnotsyndrom bei Erwachsenen (ARDS) wurde erstmals in den späten 1960er Jahren als eine Konstellation von Atemversagen, Zyanose, die auf zusätzlichen Sauerstoff nicht anspricht, verminderter Lungencompliance, nicht kardiogenem Lungenödem und bilateralen Lungeninfiltraten beschrieben.1 Jedes Jahr treten sowohl bei medizinischen als auch bei chirurgischen Patienten etwa 150.000 neue Fälle von ARDS auf, und in einigen Serien liegt die Sterblichkeitsrate weiterhin bei bis zu 30 %.2 Seit der Erstbeschreibung durch Ashbaugh und Kollegen1 wird das ARDS heute nicht mehr nur als isolierter pulmonaler Prozess angesehen, sondern als Ergebnis einer systemischen Entzündungsreaktion auf eine Sepsis, die zur Entwicklung eines Lungenödems führt. Die amerikanisch-europäische Konsensuskonferenz über ARDS tagte 1994 und definierte ARDS als eine Konstellation mit folgenden Merkmalen3:

1. Akutes Auftreten der Symptome;

2. Verhältnis des arteriellen Sauerstoffs zur Fraktion des eingeatmeten Sauerstoffs (PaO2/FIO2) <200 mmHg;

3. Bilaterale Infiltrate auf dem frontalen Thoraxröntgenbild; und

4. Lungenarterienkeildruck ≤18 mmHg (oder kein klinischer Hinweis auf linksatriale Hypertonie).

Es wurde ferner erkannt, dass der Krankheitsprozess in mehrere Komponenten zerlegt werden kann, die letztlich zu einer Gewebeschädigung auf alveolärer Ebene führen. Infolge von Entzündungsmediatoren haften Leukozyten an der Basalmembran, bewegen sich durch sie hindurch und degranulieren dann, was eine mikrovaskuläre Thrombose auslöst und letztlich den pulmonalen Gefäßwiderstand erhöht, den Shunt vergrößert, die Compliance verringert und das V/Q-Missverhältnis verschlimmert.

In den späten 1990er Jahren zeigte die ARDSnet-Studie4 einen Rückgang der absoluten Sterblichkeit um 8,8 %, wenn ein niedrigeres Tidalvolumen (6 ml/kg Körpergewicht) und ein niedrigerer Plateaudruck (Pplat ≤30 cmH2O) für die mechanische Beatmung verwendet wurden – im Vergleich zu einem herkömmlichen Tidalvolumen (12 ml/kg Körpergewicht) und Plateaudruck (Pplat ≤50 cmH2O). Darüber hinaus stellten die Forscher der Studie eine kürzere Verweildauer am Beatmungsgerät, niedrigere Interleukin-6 (IL-6)-Spiegel im Blut und ein geringeres Multisystem-Organversagen fest.4

Die aktuellen Ziele in der Literatur konzentrieren sich auf die Begrenzung der Lungenschädigung (durch Verhinderung der Überdehnung der steifen Lunge), die Begrenzung des zyklischen Kollapses, die Wiedereröffnung der alveolären Einheiten und die Maximierung der Sauerstoffzufuhr. Zwei Arten der mechanischen Beatmung sind für diese Ziele sehr nützlich: Bilevel-Beatmung und Airway Pressure Release Ventilation (APRV). Diese fallen unter das Beatmungskonzept der „offenen Lunge“, das sich auf Folgendes konzentriert5:

1. Druckkontrolle zur Begrenzung des Atemwegsdrucks und zur Vermeidung einer Überdistention sowie zur Verhinderung des zyklischen Öffnens und Schließens der Alveolen;

2. Manipulation des inspiratorischen:Die Beeinflussung des inspiratorischen und exspiratorischen Verhältnisses mit Hilfe der inversen Beatmung, die einen höheren mittleren Atemwegsdruck und die Rekrutierung kollabierter Alveolen ermöglicht, und

3. die Fähigkeit des Patienten, spontan zu atmen, was zu einem erhöhten Patientenkomfort und einer Synchronisation mit dem Beatmungsgerät führt.

Bilevel-Beatmung legt einen Bereich für den positiven endexpiratorischen Druck fest (von PEEPHigh bis PEEPLow). Die Inspirations- und Exspirationszeiten können ebenfalls manipuliert werden und ermöglichen eine Beatmung mit umgekehrtem Verhältnis, bei der kurze Exspirationszeiten die Ventilation und längere Inspirationszeiten die Rekrutierung von Alveolen fördern und so die Oxygenierung erleichtern. Bei der Bilevel-Beatmung und der APRV handelt es sich im Wesentlichen um zwei Stufen des kontinuierlichen positiven Atemwegsdrucks, die eine Mischung aus spontanen und beatmungsbedingten Atemzügen ermöglichen. Diese 2 Druckstufen sind die PEEPHigh- und PEEPLow-Einstellungen. Der Zeitpunkt des Zyklus wird als Zeit hoch (TH) und Zeit niedrig (TL) bezeichnet. Die Differenz zwischen PEEPHigh und PEEPLow dient als treibende Kraft für die Beatmung und kann so eingestellt werden, dass ein Tidalvolumen von 6 bis 8 cc/kg gemäß den ARDSnet-Richtlinien erreicht wird (Abb. 1). Wenn die Alveolen rekrutiert werden und die Lunge an Nachgiebigkeit gewinnt, muss dieser Wert möglicherweise angepasst werden, um übermäßige Tidalvolumina zu vermeiden. Ein Tidalvolumen, das einen pH-Wert von mehr als 7,25 aufrechterhält, ist bei den meisten Patienten ausreichend. Die PEEPLow-Einstellung wird idealerweise durch die Ermittlung des Wendepunkts auf einer Druck-Volumen-Kurve bestimmt, so dass ein Alveolarkollaps verhindert wird (Abb. 2).

Neben lungenschonenden Beatmungsmaßnahmen gibt es Techniken, bei denen der Patient so gelagert wird, dass die V/Q-Fehlanpassung reduziert wird. Dies sind die Rotationstherapie (oder kinetische Therapie) und die Bauchlagerung. Bei der Rotationstherapie wird der Patient für unterschiedliche Zeiträume um mindestens 42° zu jeder Seite gedreht, was zur Öffnung atelektatischer Lungensegmente beitragen kann. Einige der positiven Auswirkungen der Rotations- oder Bauchlagerung sind möglicherweise darauf zurückzuführen, dass die Kompression durch das Herz verringert wird. Albert und Hubmayr6 stellten fest, dass sich bis zu 40 % des linken Lungenflügels unter dem Herzen befinden, wenn der Patient in Rückenlage liegt, während es in Bauchlage weniger als 1 % sind. Die Entlastung der Lunge von der Kompression durch die Eingeweide kann den inspiratorischen Druck verringern, der zum Öffnen kollabierter Alveolen erforderlich ist, den endexpiratorischen Druck verringern, der zum Offenhalten der Alveolen erforderlich ist, und das zyklische Öffnen und Schließen der Alveolen verringern.