Variable Unterstützung der Spontanatmung bei Beatmungspatienten

Den Atemantrieb nutzen

Die Kreislauffunktion beatmeter schwer lungenkranker Patienten ist häufig beeinträchtigt. Besonders in der Kinderheilkunde ist eine mechanische Beatmung lungenkranker Säuglinge oftmals über längere Zeitabschnitte notwendig. Um eine beatmungsbedingte Lungenschädigung möglichst zu minimieren, versuchen Intensivmediziner häufig die Eigenatmung des Patienten zu nutzen. Dr. Helmut Hummler, wissenschaftlicher Mitarbeiter der Sektion Neonatologie und pädiatrische Intensivmedizin der Universität Ulm, hat sich gemeinsam mit mehreren Kollegen (Dr. Axel Franz, Dr. Christina Mack, Dr. Julia Peschke, Dr. Ulrich Thome sowie dem Leiter der Sektion Prof. Dr. Frank Pohlandt) mit der Erhaltung der Spontanatmung während partieller Flüssigkeitsbeatmung (PLV) befasst. Das von der DFG geförderte Projekt wurde am Tierforschungszentrum der Universität Ulm (Leiter Prof. Dr. Bernhard Jilge) durchgeführt. Mehrere renommierte wissenschaftliche Fachzeitschriften (Pediatric Research, Critical Care Medicine, American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine) haben die Ergebnisse der Ulmer Untersuchungen publiziert. Hummler, der damit zugleich einen Teil seiner Habilitation bestritten hatte, wurde für die Arbeit mit dem diesjährigen Preis der Gesellschaft für Neonatologie und Pädiatrische Intensivmedizin (Dotation 5000 Euro) ausgezeichnet.

Bei der partiellen Flüssigkeitsbeatmung (Partial Liquid Ventilation = PLV) werden die Lunge teilweise mit Perfluorokarbonen gefüllt und zusätzlich eine herkömmliche Beatmung mit Atemgasen durchgeführt. Perfluorokarbone sind farb- und geruchlose Flüssigkeiten. Sie zeichnen sich durch eine sehr niedrige Oberflächenspannung aus und können bei schweren Lungenerkrankungen helfen, zusammengefallene (atelektatische) Lungenabschnitte wieder zu entfalten und damit den Gasaustausch zu verbessern. Die Forscher untersuchten am Tiermodell zunächst, ob es unter partieller Flüssigbeatmung möglich ist, die eigene Atemtätigkeit des Patienten, die Spontanatmung, aufrechtzuerhalten. Anschließend wollten sie wissen, ob sich die aus anderen Studien bekannten Vorteile der PLV bezüglich Lungenmechanik und Gasaustausch auch bei erhaltener, durch „Proportional Assisted Ventilation“ (PAV) unterstützter Spontanatmung nachweisen lassen, und schließlich, ob die durch PAV unterstützte Spontanatmung der üblichen Beatmung (kontrollierte Beatmung und Muskelrelaxierung) in dieser Hinsicht womöglich überlegen sei.

Bei der (PAV) handelt es sich um eine neuartige Form der Beatmung, bei der die eigene Atemtätigkeit des Patienten proportional zur Atemanstrengung unterstützt wird. Das bedeutet, dass der Patient (bis zu gewissen Sicherheitsgrenzen) umso mehr Unterstützung von der Beatmungsmaschine bekommt, je tiefer er einatmen will. Der Patient bestimmt damit nicht nur die zeitliche Abfolge, sondern auch die Tiefe der einzelnen Atemzüge. Bisherigen Studien an Erwachsenen zufolge empfinden Patienten diese Beatmungsform als ausgesprochen angenehm. Hummler und Mitarbeitern gelang der Nachweis, dass eine PAV-Unterstützung der Spontanatmung während partieller Flüssigkeitsbeatmung möglich ist. Damit zeigten sie zugleich, dass man prinzipiell einen vorhandenen Atemantrieb des Patienten unter PLV nutzen kann, um potentielle Nebenwirkungen der kontrollierten Beatmung zu vermeiden.

Unter anderem zeigte sich, dass die PAV-ergänzte partielle Flüssigkeitsbeatmung die Sauerstoffversorgung des Organismus verbessert. Unter kombinierter PAV-PLV starben weniger Versuchstiere, die beobachteten Schädigungen der Lunge waren weniger ausgeprägt als in der konventionell behandelten Kontrollgruppe. Die durch PAV unterstützte Spontanatmung resultierte den Ulmer Experimenten zufolge im Vergleich zu herkömmlichen kontrollierten Beatmungsverfahren in einem höheren Herzzeit- und Schlagvolumen. Dies wiederum führte zu verbessertem Gasaustausch, Sauerstofftransport und einem höheren pH-Wert – ein Hinweis auf bessere Durchblutung des Gewebes.

Da die Kreislauftätigkeit bei lungenkranken pädiatrischen, aber auch erwachsenen Beatmungspatienten aller Altersklassen häufig so stark beeinträchtigt ist, dass eine Unterstützung durch Verabreichung von künstlichen Blutersatzstoffen und/oder Katecholaminen (Wirkstoffen zur Stärkung der Herzkraft und Erhöhung des Blutdrucks) notwendig wird, haben Hummlers Erkenntnisse im Falle eines zukünftigen klinischen Einsatzes der PLV unmittelbare Bedeutung: Aufrechterhaltene Spontanatmung könnte in diesem Fall einen erheblichen Beitrag zur Stabilisierung der Hämodynamik leisten. Sie würde außerdem mithelfen, einem Schwund der Atemmuskulatur vorzubeugen. Um das Nutzen-Risiko-Profil der neuen Beatmungsstrategie mit anderen Standardverfahren zu vergleichen, sind allerdings noch randomisierte klinische Studien mit langfristigen Zielkriterien (z.B. Sterblichkeitsrate oder chronische Schädigungen der Lunge) notwendig.