Essenzielle Luftfeuchtigkeit, für maximale Toleranz einer nichtinvasiven Beatmung

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1 Therapie Übersicht Essenzielle Luftfeuchtigkeit, für maximale Toleranz einer nichtinvasiven Beatmung Ein ausschlaggebender Punkt für eine erfolgreiche nichtinvasive Beatmung, ist der Einsatz von beheizter Luftbefeuchtung. Die bei nichtinvasiver positiver Druckbeatmung (NPPV oder NIV) üblichen hohen Drücke und Flussgeschwindigkeiten können den natürlichen Konditionierungsmechanismus des Patienten überfordern. Ferner können große Volumina von kühlem, trockenem Gas das bereits geschädigte respiratorische System des Patienten weiter verschlechtern. Der Einsatz von essenzieller Luftfeuchtigkeit (31 C, 32 mg/l abs. Luftfeuchtigkeit (AH)) bei der NIV-Therapie verbessert Komfort und Toleranz des Patienten und verringert negative Auswirkungen wie Austrocknung der Atemwege und schwache Sekret-Clearance. Ein Patient, der die Therapie gut verträgt, erfordert weniger Beatmungsunterbrechungen und unterliegt einem deutlich geringeren Risiko für einen Behandlungsfehlschlag, der zu einer Intubation führen könnte. NIV bedeutet eine Unterstützung der Atmung ohne Endotrachealtubus, wie Bi-Level-Beatmung oder kontinuierlicher positiver Atemwegdruck (CPAP) mit oder ohne inspiratorische Druckunterstützung. 1 NIV fördert den Gasaustausch in der Lunge durch Frischgasversorgung der Lungenbläschen bei jeder Einatmung. Positiver inspiratorischer und exspiratorischer Druck erleichtert dem Patienten die Atemarbeit. NIV ist am erfolgreichsten bei Patienten mit Hyperkapnie und Exazerbation einer chronisch obstruktiven Lungenerkrankung (COPD), Patienten mit akutem Lungenödem und Atemversagen in Folge, Patienten mit Immunschwächen und zur Erleichterung der Extubation bei COPD-Patienten. Häufig gelangt sie auch bei anderen Patientengruppen zur Anwendung, wie Asthmatiker, bei postoperativem Atemversagen sowie Patienten, die nicht intubiert werden dürfen. 2 T h e r a p i e Ü B E R S I C H T 1

2 Essenzielle Luftfeuchtigkeit für maximale Toleranz einer nichtinvasiven Beatmung WARUM IST BEFEUCHTUNG ESSENZIELL? Beim natürlichen Atmen wird die Luft in den oberen Atemwegen erwärmt und befeuchtet, bevor sie in die unteren Atemwege der Lungen gelangt. Ein gesunder Mensch, der Umgebungsluft (22 C, 28 % relative Feuchtigkeit (RH)) atmet, erwärmt und befeuchtet auf Höhe des Pharynx die Luft beim Einatmen durch die Nase auf durchschnittlich 31 C bei 96 % RH und durch den Mund auf 27 C bei 75 % RH. 3 Oft wird davon ausgegangen, dass NIV-Patienten keine Befeuchtung benötigen, da sie nicht intubiert sind und über intakte, funktionierende obere Atemwege verfügen. Dabei wird übersehen, dass diese Patienten die NIV-Gase bei viel höheren Drücken und Flussraten atmen als normalerweise. Ferner haben viele Patienten eingeschränkte Atemwege, die die Gase aufgrund des Atemwegserkrankung weniger effizient wärmen und befeuchten. Die Funktion der Atemwege von Krankenhauspatienten können noch weiter eingeschränkt sein, da sie weiteren Atemwegsinterventionen unterzogen werden, wie z.b.: kalten, trockenen Gasen, die auf dem Weg durch die Atemwege, Wärme und Feuchtigkeit von der Atemwegsoberfläche absorbieren oder Gasen, die durch ein Beatmungssystem erwärmt wurden, aber nicht zusätzlich befeuchtet worden sind. Diese Erwärmung senkt die relative Feuchtigkeit der Gase, wodurch zusätzlich Feuchtigkeit aus den Atemwegen entzogen wird. 22 C, 7 mg/l Austrocknung der Atemwege In den Atemwegen befinden sich Epithelzellen mit einer großen Anzahl, haarähnlicher Zilien auf der Oberfläche, die sich zusammen bewegen, um Schleim und Partikel aus den Lungen zu transportieren. Die Entnahme von Wärme und Feuchtigkeit aus den oralen und nasalen Atemwegen kann dazu führen, dass der Mukos austrocknet und klebrig wird, was wiederum die Zilliarbewegung verhindern kann. 4 Salah et al. (1988) zeigten, dass das Einatmen trockener Luft während 30 Minuten zu übermäßigem Wasserverlust in den nasalen Schleimhäuten führt, wodurch der mukoziliäre Transport verlangsamt wird. 5 Beweise legen nahe, dass nach nur einer Stunde trockener Gase das Epithelgewebe beschädigt wird C, 44 mg/l Erkrankungen bei typischen NIV-Patienten Nasal 31 C, 31 mg/l, 96 % RH Oral 27 C, 20 mg/l, 75 % RH Hohe Atemfrequenz Patienten mit NIV-Therapie sind oftmals dyspnoisch, mit kurzen, raschen Atemzügen. Das liegt daran, dass sie versuchen, für einen besseren Luftaustausch größere Mengen Luft einzuatmen. Diese hohe Atemfrequenz, zusammen mit den größer als normalen Drücken und Gasflüssen der NIV, führen zu einem gesteigerten Feuchtigkeitsverlust aus den oberen Atemwegen. 7 Mundatmung reduziert die Atemarbeit Viele NIV-Patienten leiden an Atemnot und tendieren der Einfachheit halber dazu, durch den Mund zu atmen. Beim Atmen durch den Mund anstelle der Nase sind die Gase in den Atemwegen 4 C kühler und, was noch wichtiger ist, enthalten 11 mg/l weniger Wasser. 3 2 T h e r a p i e Ü B E R S I C H T

3 DIE KONSEQUENZEN einer unzureichenden Luftbefeuchtung FÜR DEN PATIENTEN Die Konsequenzen einer unzureichenden Luftbefeuchtung während der NIV-Therapie sind allgemein anerkannt. Die NIV-Richtlinien der American Thoracic Society (ATS) lauten: Unzureichende Luftbefeuchtung kann Atemnot verursachen, insbesondere wenn Leitungs- oder Flaschengase verwendet werden. 1 Bei NIV-Patienten können unzureichende Wärme und Feuchtigkeit, wie unten aufgeführt, zu verschiedenen Symptomen führen. Diese Auswirkungen können auch kombiniert auftreten und die Beatmung noch weiter erschweren. Dazu zählt u. a. reduzierter Druck in den unteren Atemwegen, verursacht durch eine Verengung, der die Atemarbeit erhöht. 8 9 Patientenkomplikationen aufgrund unzureichender Luftbefeuchtung austrocknen der oralen und nasalen Atemwege und infolgedessen schmerzhafte, trockene und entzündete Nasengänge und Rachen Vermehrtes Auftreten von Rhinitis/Rhinorrhoe und verstopften Nasen Dies ist bei älteren Patienten besonders ausgeprägt. 13 Zähe Sekrete erschweren die Mukus-Clearance aus den Atemwegen und führen in Extremfällen zur Bildung einer lebensbedrohlichen Masse zäher Sekrete, die die Atemwege verstopfen und zu einer notfallmäßigen Entfernung führen können. 14 ausgeprägte Bronchokonstriktion, die den Gasfluss in die Lungen noch weiter einschränkt. 9 Gesprungene Lippen, Nasenbluten und angeschwollene Zunge. FALLSTUDIE Wood et al., Abbildung 1 Ein 66-jähriger, männlicher Patient wurde aufgrund eines Rektalkarzinoms einer Unterleibsoperation unterzogen. Während der Rekonvaleszenz erhielt der Patient CPAP für 48 Stunden und danach NIV mit Vollgesichtsmaske für sechs Tage. Nach sechstägiger NIV wurden eine trockene Mundschleimhaut mit ausgetrockneten Sekretionen im posterioren Pharynx beobachtet. Die NIV wurde durch eine 80%-Aerosolmaske ersetzt. Nach einer Stunde entwickelte der Patient progressiven Stridor mit Tachypnoe und erhöhter Atemarbeit. Die nasale Magenernährungssonde wurde entfernt, worauf sich sofortige Atemnot einstellte. Beim Intubationsversuch wurde ein größeres Objekt entdeckt, das die Stimmbänder okkludierte. Es wurde mittels Forceps entfernt (Abbildung 1). Das entfernte Objekt war eine 5 x 7 cm große Masse aus eingedickten Sekreten und Blut. Der Patient erhielt danach eine 90%-Aerosolmaske und erzielte vollständige respiratorische Rekonvaleszenz ohne weitere NIV. Lebensbedrohliche Komplikationen der Durchgängigkeit der Atemwege nehmen mit der NIV-Dauer zu. Solche Vorfälle könnten eingeschränkt werden durch den Einsatz ausreichender Befeuchtung, erhöhtes Situationsbewusstsein und Einschränkung der NIV-Dauer. T h e r a p i e Ü B E R S I C H T 3

4 Essenzielle Luftfeuchtigkeit für maximale Toleranz einer nichtinvasiven Beatmung DIE VORTEILE EINER ERWÄRMTEN BEFEUCHTUNG Die Vorteile einer beheizten Luftbefeuchtung während der NIV-Therapie sind allgemein anerkannt. In ihrer kürzlich durchgeführten Überprüfung der NIV erklärten Nava und Hill 2009: Die Befeuchtung der oberen Atemwege ist wichtig für die Verbesserung von Komfort und Toleranz. 15 Der Einbezug essenzieller Luftfeuchtigkeit (31 C, 32 mg/l) während der NIV ist vorteilhaft für das Behandlungsergebnis. Diese Konditionierung ist die durchschnittliche Temperatur und Feuchtigkeit im Pharynx eines gesunden Probanden, der Umgebungsluft durch die Nase einatmet. 3 Die Zuführung essenzieller Luftfeuchtigkeit sorgt dafür, dass die Gase so konditioniert werden, dass keine Wärme und Feuchtigkeit von der Oberfläche der Atemwege verloren geht. Während der NIV tragen die Patienten meistens eine Gesichtsmaske für die Therapie. Dabei ist wichtig, dass der Patient für die Verträglichkeit die Temperatur und Feuchtigkeit der auf das Gesicht abgegebenen Gase toleriert. Mit essenzieller Luftfeuchtigkeit beträgt die Temperatur des zugeführten Gases 31 C (volle Sättigung). Dies ist die niedrigere Temperatur im Bereich der normalen Temperatur der Hautberfläche im Gesicht (31,1 C bis 35,4 C). 16 Die Zuführung von Gas mit einer niedrigeren Temperatur als die Haut verursacht Kondensation, die zu Unwohlsein führen kann. Maximierung der Patiententoleranz für die Therapie Schätzungsweise bis zu 70 % aller NIV-Patienten sind von negativen Auswirkungen der Therapie betroffen. 25 bis 33 % haben große Schwierigkeiten mit der NIV-Therapie, sowohl in akuten als auch chronischen Umfeldern. 7 Windisch et al. (2008) berichteten, dass 31 von 85 (37 %) NIV-Patienten zu Hause von einem trockenem Rachen betroffen sind. 17 Viele dieser negativen Auswirkungen können jedoch durch Einsatz von Erwärmung und Befeuchtung minimiert werden. Patientenkomfort und Toleranz gegenüber NIV werden deutlich verbessert und die Therapie kann länger und mit weniger Unterbrechungen bei der Beatmung angewendet werden. Verschiedene Wissenschaftler haben von verbessertem Patientenkomfort aufgrund erwärmter Befeuchtung berichtet. Tuggey et al. (2007) zeigten, dass gesunde Freiwillige mit nasaler Bi-Level-NIV signifikant höhere Komfort-Scores erzielten mit erwärmter Befeuchtung als ohne. 11 Dies wird durch Massie et al. (1999) bestätigt, die mit nasalem CPAP zum gleichen Resultat gelangten und nachwiesen, dass diese Vorteile nur mit erwärmter Befeuchtung möglich sind und nicht mit kalten Passover Befeuchtern. 18 In einer anderen Studie kamen Wiest et al. (1999) zu dem Schluss, dass der verbesserte Komfort durch erwärmte Luftbefeuchtung CPAP-Patienten dazu veranlasste, die Therapie länger anzuwenden. 19 Langzeitstudien an Patienten zu Hause deuten ebenfalls darauf hin. 20 Nach einer Anwendung über 12 Monate, entschieden sich 10 von 14 Patienten dafür, die beheizte Luftbefeuchtung ihrer NIV-Therapie fortzusetzen. 4 T h e r a p i e Ü B E R S I C H T

5 Deutlich reduzierte Austrocknung der Atemwege Die Zuführung essenzieller Luftfeuchtigkeit verhindert das Austrocknen der oronasalen Atemwege und somit das Unwohlsein der Patienten. Dies wird durch zahlreiche Berichte in der Literatur bestätigt. Tuggey et al. (2007) zeigten, dass bei nasaler Bi-Level-Beatmung mit geöffnetem Mund die resultierende Mundleckage ein unidirektionaler nasaler Luftfluss ist. 11 Diese Mundleckage verursacht die Austrocknung der Atemwege und einen deutlichen Anstieg des nasalen Widerstands. Eine erwärmte Befeuchtung kann die negativen Auswirkungen einer Mundleckage verhindern sowie nasalen Widerstand und Tidalvolumen verringern. Das gleiche gilt für nasal verabreichte CPAP-Therapien. 8 Die Vorteile von Wärme und Feuchtigkeit zur Verringerung des Widerstands in den nasalen Atemwege entsprechen Druckabfälle von 5 bis 7,5 cm H 2 O/L in der Nase. Bei NIV-Patienten kann ein solcher Druckabfall zu einer kritischen Reduktion des positiven Drucks in den unteren Atemwegen des Patienten führen und dessen Beatmung beeinträchtigen. 8 Andere Forschungsarbeiten haben gezeigt, dass bei nasaler CPAP-Therapie mit geöffnetem Mund die Mundleckage einen Anstieg des mukosalen Blutflusses in der Nase verursacht. Widerstand (cmh 2 O.L/s) Auswirkung der Atemluftbefeuchtung auf den Atemwegwiderstand während der NIV nach 5 Minuten Leckagetest Mit beheizter Befeuchtung Ohne Befeuchtung Nach Tuggey et al. (2007) 11 Baseline- Widerstand Normal Bronchokonstriktion Dies hängt wahrscheinlich mit dem erhöhten nasalen Widerstand zusammen und kann durch Befeuchtung der Luft verhindert werden. 21 Die Zuführung von Wärme und Feuchtigkeit während der NIV kann auch das Austrocknen der Atemwege verhindern, wenn der Patient den Mund geschlossen hat und keine Mundleckage vorhanden ist. Der Wasserverlust aus den Atemwegen wird dadurch im Vergleich zu kalter Befeuchtung um 38 % reduziert. 22 Fontanari et al. (1996) stellten fest, dass das Einatmen kalter, trockener Luft (-4 C, 0,3 % RH), bzw. nur trockener Luft (23 C, 0,3 % RH) zu einem Anstieg des nasalen Widerstands führt, verglichen mit dem Einatmen von feuchter Zimmerluft (23 C, 97 % RH). 23 Die Zuführung essenzieller Luftfeuchtigkeit kann auch die Konstriktion der Atemwege minimieren und damit die Atemarbeit vermindern. Bei einer Studie mit Asthmatikern fanden Moloney et al. (2002), dass die Zuführung von trockener Luft zu Atemwegsdehydration führte, Bronchokonstriktion auslöste und einen Abfall des forcierten Exspirationsvolumen während einer Sekunde verursachte (FEV 1 ). Dies wurde verhindert, nachdem die Asthmatiker erwärmte und befeuchtete Luft erhielten. 9 Bessere Sekret-Clearance Bei ausgetrockneten Atemwegen ist der abgesonderte Mukus zäh und klebrig, so dass sich das Sekret in den Atemwegen ansammelt und eine Obstruktion des Gasflusses verursacht. 14 Erwärmte Befeuchtung reduziert Sekretansammlungen, da die Atemwege nicht austrocknen. 24 Dies wird durch zwei Mechanismen erreicht: Wärme und Befeuchtung, die eine Schädigung des mukoziliären Transportsystems sowie das Austrocknen der Atemwege verhindern, so dass die Sekrete problemloser bewegt werden können. Chalon et al. (1972) kamen zu dem Schluss, dass trockene Anästhesiegase bei Patienten nach einer Stunde die Epithelzellen schädigen, einschließlich der Zilien. 6 Bei Patienten, die 100 % RH bei 37 C erhielten, war dies jedoch nicht der Fall. Es bestehen weitere direkte Nachweise für die Vorteile der erwärmten Befeuchtung. Es wurde gezeigt, dass die Zilienschlagfrequenz und Mukustransportgeschwindigkeit einer Schafstrachea reduziert werden, wenn die Lufttemperatur 34 C, 100 % RH oder 30 C, 100 % RH beträgt, bei 37 C, 100 % RH jedoch unverändert bleibt. 4 Normal Verlegter Atemweg T h e r a p i e Ü B E R S I C H T 5

6 Essenzielle Luftfeuchtigkeit für maximale Toleranz einer nichtinvasiven Beatmung O Schlüsselfaktoren für eine erfolgreiche NIV-Therapie In der Tabelle unten werden die prädiktiven Faktoren für eine erfolgreiche oder fehlgeschlagene NIV-Therapie aufgeführt. Faktor hyperkapnisches Atemversagen Hypoxämisches Atemversagen Besserung nach 1 bis 4 Stunden NIV Prädiziert Erfolg Niedriger ph bei Einweisung prädiziert Fehlschlag Schweregrad der Erkrankung prädiziert Fehlschlag prädiziert Fehlschlag 30 Komfort/Toleranz prädiziert Erfolg PaO2/FiO2 Nicht prädiktiv prädiziert Fehlschlag 30 Expektorationsschwierigkeiten prädiziert Fehlschlag Alter Nicht prädiktiv prädiziert Fehlschlag 30 Pneumonie bei Einweisung prädiziert Fehlschlag prädiziert Fehlschlag 30 Die hervorgehobenen Faktoren können beeinflusst und das Patientenergebnis durch Krankenhauspflege verbessert werden. Modifizierbare prädiktive Faktoren Besserung nach 1 bis 4 Stunden NIV: Kann durch effizienten Gasaustausch beeinflusst werden, der zu einer physiologischen Verbesserung von ph, Sauerstoff-Partialdruck im arteriellen Blut (PaO 2 ) und Atemfrequenz führt. Wärme und Feuchtigkeit verhindern Zunahmen des Widerstands in den oberen Atemwegen und können den Gasaustausch verbessern. Komfort und Toleranz bei der NIV-Therapie: Werden beeinflusst durch nasale Kongestion, Austrocknung der oberen Atemwege, Komfort der Maske, Reizungen und Patient/ Beatmungsgerät-Synchronität. Luftbefeuchtung unterstützt die Vermeidung nasaler Kongestionen und das Austrocknen der Mukosa der oberen Atemwege, was bei 36 bis % aller NIV-Patienten auftritt. Expektoration: Wird beeinflusst durch die Sekret-Clearancerate, Viskosität, Sekretionsmenge und Fähigkeit zu husten. Wärme und Feuchtigkeit verbessern den mukoziliären Transport und die Expektoration. 4 5 UND ANDERE LUFTBEFEUCHTER? Ein Wärme- und Feuchtigkeitstauscher (HME) wird manchmal eingesetzt, um während einer invasiven Beatmung einen bestimmten Grad Feuchtigkeit zu erzielen. Es bestehen jedoch spezifische Gründe, dass ein HME während der Einzel- oder Doppelschlauch-NIV nicht eingesetzt werden sollte. Bei NIV mit einem einzelnen Schlauch besteht immer eine kontrollierte Leckage, entweder durch einen Ausatemport oder Öffnungen in der Maske. Der größte Teil der ausgeatmeten Luft des Patienten entweicht durch diese Leckage und erreicht den HME nicht. Darum kann dieser fast keine Wärme oder Feuchtigkeit sammeln und zurück an den einatmenden Patienten abgeben. Der HME ist somit nutzlos. Während der NIV mit zwei Schläuchen bestehen keine kontrollierte Leckagen des Systems. In diesem Fall weisen jedoch auch gut angepasste Masken undichte Stellen auf, wenn sie unter Druck stehen. 34 Die HME-Leistung wird dadurch bei der NIV bis zu 50 % verringert 35 und ist bei der Zuführung der erforderlichen Feuchtigkeit an die Atemwege wahrscheinlich nicht effizient. Es wurde auch festgestellt, dass die Anwendung von HMEs während der NIV die Beatmungsmuster und den Gasaustausch ändern kann, was die Atemarbeit erschwert. 36 Darüber hinaus erzeugen HMEs zusätzlichen Widerstand und Totraum im Schlauchsystem. Die Atemarbeit des Patienten wird dadurch ebenfalls erschwert T h e r a p i e Ü B E R S I C H T

7 ptimale Luftbefeuchtung bei Tracheostomien LITERATURHINWEISE 1. Evans T. International Consensus Conferences in Intensive Care Medicine: non-invasive positive pressure ventilation in acute respiratory failure. Organised jointly by the American Thoracic Society, the European Respiratory Society, the European Society of Intensive Care Medicine, and the Societe de Reanimation de Langue Francaise, and approved by the ATS Board of Directors, December Intensive Care Med 2001;27(1): Garpestad E, Brennan J, Hill NS. Noninvasive ventilation for critical care. Chest 2007;132(2): Garpestad E, Brennan J, Hill NS. Noninvasive ventilation for critical care. Chest 2007;132(2): Primiano FJ, Saidel G, Montague FJ, Kruse K, Green C, Horowitz J. Water vapour and temperature dynamics in the upper airways of normal and CF subjects. Eur Respir J 1988;1(5): Kilgour E, Rankin N, Ryan S, Pack R. Mucociliary function deteriorates in the clinical range of inspired air temperature and humidity. 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8 REF Rev A de 1www.fphcare.com T h e r a p i e Ü B E R S I C H T 2011 Fisher & Paykel Healthcare Ltd