Vergleich der Beatmungsverläufe einer nicht-invasiven Beatmung bei kardialem Lungenödem und infektexazerbierter COPD

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1 Ruhr-Universität Bochum Prof. Dr. med. H.W. Wiechmann Dienstort: St. Barbara-Klinik Hamm-Heessen Abteilung für Innere Medizin Vergleich der Beatmungsverläufe einer nicht-invasiven Beatmung bei kardialem Lungenödem und infektexazerbierter COPD Inaugural-Dissertation zur Erlangung des Doktorgrades der Medizin einer Hohen Medizinischen Fakultät der Ruhr-Universität Bochum vorgelegt von Thomas Pladeck aus Münster-Hiltrup 2002

2 Abstract Thomas Pladeck Vergleich der Beatmungsverläufe einer nicht-invasiven Beatmung bei kardialem Lungenödem und infektexazerbierter COPD Patienten und Methode: Insgesamt wurden 30 Patienten mit akuter respiratorischer Insuffizienz in die Studie aufgenommen. 14 Patienten befanden sich im kardialen Lungenödem, 16 Patienten boten die klinischen Symptome einer infektexazerbierten COPD. Alle Patienten wurden mittels n-bipap druckunterstützt beatmet. Ergebnis: 85,7% der Lungenödem-Patienten und 50% der COPD-Patienten beendeten die Beatmung erfolgreich. In der COPD-Gruppe mussten 31,2% intubiert werden. Von den Patienten mit einem Lungenödem wurden 14,3% intubationspflichtig. Eine reguläre Beendigung des stationären aufenthaltes war bei 78,6% der Lungenödem-Patientenund bei 43,8% der COPD-Patienten möglich. Unter Betrachtung der ersten 90 Minuten der Beatmung kam es in beiden Gruppen zu einer signifikanten Besserung der Vitalparameter. Der PaO 2 stieg bei den Pat. mit einem Lungenödem signifikant von 58,9 mmhg auf 80,6 mmhg, die SaO 2 von 85,1% auf 93,1%. Beides war in gleicher Weise auch bei den COPD-Patienten zu beobachten. Allerdings mussten hierfür bei diesen Patienten die Beatmungsdrücke gesteigert werden, während in der Lungenödem-Gruppe die Drücke im Verlauf kontinuierlich gesenkt werden konnten. Schlussfolgerung: Die bisherige Auffassung, dass nicht-copd-patienten bei einem Vergleich mit COPD-Patienten weniger von einer nicht-invasiven Beatmung profitieren, konnte durch den erstmals durchgeführten direkten Vergleich der Beatmungsverläufe zumindest für Patienten im kardiogenen Lungenödem widerlegt werden.

3 Dekan: Referent: Korreferent: Prof. Dr. med. G. Muhr Prof. Dr. med. H.W. Wiechmann Prof. Dr. med. G. Schultze-Werninghaus Tag der mündlichen Prüfung:

4 Inhaltsverzeichnis Einleitung Die invasive und nicht-invasive Beatmung (NIV) Durchführung einer NIV Literaturübersicht Wirkmechanismen der NIV Entlastung der Atempumpe Verringerung der dynamischen Lungenblähung Verbesserung der Oxygenierung Verbesserung der myokardialen Auswurfleistung Nicht-invasive versus invasive Beatmung Zielsetzung der Arbeit Grundlagen Fragestellung der vorliegenden Arbeit 19 Methodik Infrastruktur Datenerhebung Ein- und Ausschlußkriterien Durchführung Beatmungsgerät/Zubehör Ablauf der Beatmung Begleitmedikation Monitoring Dokumentation Eingangsstatus Verlauf 25

5 2.7 Beatmungsende/Beatmungsverlauf Beatmungsende Erfolgreiches Beatmungsende Beatmungsende und Notwendigkeit einer ISB Intubationskriterien Beatmungsverlauf Weitere Kriterien zur Verlaufsbeobachtung Statistik Software Statistische Verfahren Stichprobenanalyse Allgemeines lineares Modell (GLM) Logistisches Regressionsmodell Deskriptive Auswertung Ergebnisse Stichprobenanalyse Auswertung der Verlaufsparameter Auswertung der Beatmungsparameter Auswertung der Vitalparameter der Patienten Auswertung der arteriellen Blutgase Prognose einer erfolgreichen Beatmung Beatmungsende Stationärer Verlauf Komplikationen Durchschnittliche Dauer der NIV und des Intensivaufenthaltes Verknüpfung der Behandlungsverläufe und der Komplikationen COPD-Gruppe Lungenödem-Gruppe Zusammenfassung der Ergebnisse Verlaufsparameter Wahrscheinlichkeitsanalyse für eine erfolgreiche Beatmung Beatmungsende Stationärer Verlauf Komplikationen während der NIV Dauer der NIV und des stationären Aufenthaltes Komplikationen während der Beatmung in Bezug auf den stationären Verlauf 61

6 4. Diskussion Blutgasanalyse- und Beatmungsparameter Vitalparameter Prognose für eine erfolgreiche nicht-invasive Beatmung Intubationsrate Stationärer Verlauf/Letalität während und nach einer NIV Therapiedauer Komplikationen während der Beatmung 70 Zusammenfassung Literaturverzeichnis 74

7 Abkürzungen AF ANF APACHE ARDS BGA BiPAP BIPAP BMI CO 2 COPD CPAP DIVI EKG EPAP F i O 2 GLM IPAP ISB kgkg NIV PaCO 2 PaO 2 PCV PEEP PEEP i PSV SaO 2 SBAS S/T V T Atemfrequenz Atrialer natriuretischer Faktor Acute physiology and chronic health evaluation Akutes Lungenversagen (acute respiratory distress syndrome) Blutgasanalyse Bi-level positive airway pressure Bi-phasischer positiver Atemwegsdruck (biphasic positive airway pressure) Body mass index Kohlendioxid Chronische obstruktive Lungenerkrankung (chronic obstructive pulmonary disease) Kontinuierlicher positiver Atemwegsdruck (continuous positive airway pressure) Deutsche Interdisziplinäre Vereinigung Intensivmedizin Elektrokardiogramm Exspiratorischer positiver Atemwegsdruck (exspiratory positive airway pressure) Inspiratorische Sauerstoffkonzentration (fractionated inspired oxygen concentration) Allgemeines lineares Modell (general linear model) Inspiratorischer positiver Atemwegsdruck (inspiratory positive airway pressure) Intermittierende Selbstbeatmung Kilogramm Körpergewicht Nicht-invasive Beatmung (non-invasive ventilation) Arterieller Kohlendioxidpartialdruck Arterieller Sauerstoffpartialdruck Druckkontrollierte Beatmung (pressure-controlled ventilation) Positiver endexspiratorischer Druck (positive end-exspiratory pressure) Intrinsischer positiver endexspiratorischer Druck (intrinsic positive end-exspiratory pressure) Druckunterstützende Beatmung (pressure support ventilation) Arterielle Sauerstoffsättigung Schlafbezogene Atmungsstörungen Spontan/Timed: druckunterstützende Beatmung mit fest eingestellter Bedarfshintergrundatemfrequenz Atemzugvolumen (tidal volume)

8 1. Einleitung 1.1 Die invasive und nicht-invasive Beatmung Die akute respiratorische Insuffizienz stellt im klinischen Alltag eine besondere Herausforderung dar. Der Grund hierfür liegt an der Notwendigkeit der raschen Wiederherstellung oder Aufrechterhaltung der Atemtätigkeit als Voraussetzung einer fortdauernden ausreichenden Oxygenierung des Organismus. Als bewährte Methode hierfür ist die invasive Beatmung über einen Trachealtubus bzw. über ein Tracheostoma anerkannt und wird seit mehreren Jahrzehnten erfolgreich durchgeführt. Hierbei wird in der akuten Notfallsituation die Atemarbeit meistens vollständig durch das Beatmungsgerät ersetzt. Um dieses ohne weitere Komplikationen durchführen zu können, muss der Patient ausreichend analgo-sediert, oftmals auch relaxiert werden. Man spricht dann auch von kontrollierter Beatmung. Bis Ende der neunzehnhundertachtziger Jahre war dies die einzige Beatmungsstrategie zur Bewältigung dieser Notfallsituation. Seit Anfang des letzten Jahrzehntes werden jedoch zunehmend Erfahrungen mit einer neuen Beatmungsstrategie, die aus dem Bereich der Schlafmedizin und Heimbeatmung in den Bereich der Intensivmedizin übernommen wurde, gesammelt: die nicht-invasive Beatmung (noninvasive ventilation, NIV). Es handelt sich dabei um eine assistierte Beatmung über eine dichtschließende Nasen- oder Gesichtsmaske, wobei ein kontinuierlicher positiver Atemwegsdruck (continuous positive airway pressure, CPAP) 8

9 über die oberen Atemwege appliziert wird. Man spricht auch von Überdruckbeatmung. Der Patient bleibt während der Beatmungstherapie wach und ansprechbar; die Schutzreflexe und die Spontanatmungsfähigkeit sind vorhanden. Nachdem dieses Verfahren bereits in den 30er Jahren des vorigen Jahrhunderts erstmals erfolgreich beim Asthma bronchiale (4) und beim Lungenödem (5,40) angewandt wurde, geriet es zwischenzeitlich in Vergessenheit. Ab 1981, nach der Beschreibung von Sullivan et al.(45), wurden auf diese Weise zunächst nur Patienten mit schlafbezogenen Atemungsstörungen (SBAS) behandelt. Nach erfolgreichen Therapieverläufen mit suffizienter Suppression der Symptomatik folgte der Einsatz der nasalen (Heim-) Beatmung auch bei Patienten mit chronisch respiratorischer Insuffizienz wie z.b. bei neuromuskulären Erkrankungen, Kyphoskoliosen, Folgezuständen nach Tuberkulose und chronisch obstruktiver Lungenerkrankung (COPD). Seit etwa einem Jahrzehnt wird die Maskenbeatmung nun wieder mit zunehmendem Erfolg auch bei akuter respiratorischer Insuffizienz im intensivmedizinischen Bereich angewandt (8,47). 1.2 Durchführung einer NIV Grundsätzlich kann man zur Durchführung einer NIV die konventionellen Beatmungsgeräte verwenden. Es ergeben sich jedoch im klinischen Alltag hierbei vielfach Probleme. Zum einen ist das großlumige Schlauchsystem mit in- und exspiratorischem Schenkel unzweckmäßig (eingeschränkte Beweglichkeit des Patienten, hohes Gewicht an der Maske, großes Totraumvolumen), zum anderen sind die Triggereinrichtungen zu träge, 9

10 so dass es häufig zu Fehlalarmen und zur Desynchronisation der Beatmung kommt. Die für die NIV eingesetzten Geräte sind meist handliche, ventillose Beatmungsgeräte, die für die Heimbeatmung entwickelt wurden. Neben dem CPAP (kontinuierliche Applikation eines Überdrucks) wurde ein weiterer Beatmungsmodus mit zwei Druckniveaus (biphasic positive airway pressure, BIPAP) entwickelt: Das höhere, inspiratorische Druckniveau (inspiratory positive airway pressure, IPAP) und das untere, exspiratorische Druckniveau (exspiratory positive airway pressure, EPAP PEEP). Die unterschiedlichen Beatmungsdrücke werden anders als bei den konventionellen Beatmungsgeräten nicht durch Ventilöffnungen, sondern durch Drehzahländerungen der Antriebsturbine erzeugt. In der Praxis wird dabei meist mit zwei Beatmungsmodi gearbeitet: zum einen mit der druckunterstützten Spontanatmung (pressure support ventilation, PSV) und zum anderen mittels zusätzlicher Zeitsteuerung als druckkontrollierte Beatmung (pressure- controlled ventilation, PCV). Darüberhinaus gibt es auch ventilgesteuerte Geräte mit einem im Beatmungsschlauch integrierten pneumatisch gesteuerten Exspirationsventil. Mit einigen dieser Geräte kann hiermit volumengesteuert beatmet werden; andere ermöglichen eine druckkunterstützende oder druckkontrollierte Beatmung. Die Beatmungsmasken haben sich in der Schlafmedizin und bei der Heimbeatmung bewährt. Sie sind aus Silikon-Kunststoff in verschiedenen Größen verfügbar und werden mit Haltebändern unterschiedlicher Ausführung befestigt (3-,4- oder 5-Punkt-Fixierung). Die Nasenmasken bieten dem Patienten zwar einen höheren Sitzcomfort, werden aber bei hochgradiger Dyspnoe im Rahmen akuter respiratorischer Insuffizienz durch die überwiegende Mundatmung in dieser Situation ineffektiv. Hierbei sind dann Nasen-Mund-Masken (Vollgesichtsmasken) geeigneter (44). 10

11 Bei den Beatmungsschläuchen handelt es sich um leichtere, kürzere Einschlauchsysteme. Die CO 2 -reiche Exspirationsluft wird durch ein maskennah angebrachtes Exspirationsventil ausgeblasen. Die Applikation von Sauerstoff ist meist nicht an den Beatmungsgeräten steuerbar, sondern muss dann extern an der Maske oder einem Schlauchadapter erfolgen. Zum Kontaminationsschutz ist ein Filter zwischen Beatmungsgerät und Schlauchsystem obligat. 1.3 Literaturübersicht Erste positive Erfahrungen wurden 1989 durch Meduri et al. berichtet, wobei in einer unkontrollierten Studie 8 von 10 Patienten mit hyperkapnischem oder hypoxämischem akuten Lungenversagen mittels NIV vor einer oralen Intubation bewahrt werden konnten (31). In den Jahren danach wurden weitere Studien vorgelegt, die ebenfalls eine Abnahme der Intubationsrate durch die NIV dokumentieren konnten (9, 12,18,32). Bislang konnten lediglich drei Arbeiten diesen Trend nicht bestätigen (6,20,30). Die Veröffentlichungen von Bott et al. und Brochard et al. waren dann die ersten randomisierten und kontrollierten Studien, die nur Patienten mit infektexazerbierter COPD einschlossen und übereinstimmend eine signifikante Senkung der Intubationsrate und der Mortalität unter NIV im Vergleich zur konservativen Therapie nachweisen konnten (11,13). Zum hypoxämischen Lungenversagen einschließlich dem kardialen Lungenödem liegen randomisierte Arbeiten und entsprechend positive Ergebnisse von Bersten et al. und Woysocki et al. vor (10,50). Keenan et al., der in einer Meta-Analyse diese und die Ergebnisse weiterer randomisierter und kontrollierter Studien (28,50) zur akuten 11

12 respiratorischen Insuffizienz verglich, konnte darstellen, dass unter NIV im Vergleich zur Standardtherapie insgesamt eine Reduktion der Intubationsrate von 77% auf 35% und der Letalität von 40% auf 17% erreicht wurde (24). Der positive Effekt der NIV war bei COPD-Patienten deutlicher nachweisbar als bei nicht-copd Patienten, allerdings war zuvor 1995 von Ambrosino et al. auch festgestellt worden, dass zusätzliche Komplikationen (z.b. Pneumonie) und besonders schwere Krankheitsbilder der COPD (schwere Azidose oder Hyperkapnie) die Erfolgsaussichten einschränken können (2). Nachdem in den bislang veröffentlichten Studien jeweils die NIV mit der konservativen Therapie verglichen worden war, veröffentlichten Antonelli et al eine Arbeit, in der randomisiert bei Patienten mit hypoxämischem Lungenversagen (Pneumonie n=5, Trauma n=4, kardiogenes Lungenödem n=7, ARDS n=7, Atelektase n=7, Aspiration n=2) die Verläufe unter NIV und unter konventioneller Beatmung nach orotrachealer oder nasotrachealer Intubation verglichen wurden. Bei den mit einer NIV behandelten Patienten zeigte sich eine raschere Besserung, weniger ernsthafte Komplikationen, ein kürzerer Aufenthalt auf der Intensivstation und eine niedrigere Letalität. Die Intubationsrate in dieser Gruppe lag übereinstimmend mit den meisten oben erwähnten Studien bei ca. 30% (3). Im Laufe der nachfolgenden Jahre wurde dann der Einsatz der NIV hauptsächlich beim kardialen Lungenödem (ohne kardiogenen Schock) in verschiedenen Studien näher untersucht. Aus den initialen randomisierten und kontrollierten Studien (10,30,41), in denen jeweils die Standardtherapie gegen Standardtherapie plus CPAP geprüft wurde, erstellten Pang et al eine Meta-Analyse, die eine Reduktion der Intubationsrate von 33 auf 12,5% und einen Rückgang der Mortalität von 14 auf 8% unter NIV aufzeigte, allerdings nur für den 12

13 CPAP-Modus (37). Im weiteren Verlauf wurden in drei Arbeiten ebenfalls Patienten im kardialen Lungenödem mit NIV therapiert (nicht-kontrolliert), diesmal jedoch mit BIPAP (23,34,43). Auch unter dieser Beatmungsform konnten übereinstimmend niedrige Intubationsraten erreicht werden: bei Hoffmann/Welte musste einer von 30 Patienten (3,3%) (23), bei Rusterholz et al. 5 von 26 Patienten (21%) intubiert werden (43). Bei letzterem Ergebnis fiel jedoch die hohe Myokardinfarktrate bei den Therapieversagern auf (4/5, gegenüber 2/21 erfolgreichen Verläufen). Zu einem ähnlichen Ergebnis waren zuvor schon Mehta et al. bei ihrem Vergleich BIPAP gegen CPAP bei kardialem Lungenödem gekommen. Sie hatten zwar eine raschere pulmonale Rekompensation unter BIPAP beobachtet, jedoch hatte sich auch häufiger als unter CPAP-Therapie im Verlauf ein Myokardinfarkt entwickelt (34). Eine Erklärung für diese Beobachtung gibt es bislang nicht. Zusammenfassend wurde die NIV bei akuter respiratorischer Insuffizienz bislang am häufigsten erfolgreich angewandt bei - infektexacerbierter COPD (9,12,18,28,31,32,33), - Status asthmaticus (4,28,32,33), - kardialem Lungenödem (3,5,9,10,23,30,31,32,33,40,41,43,50), - dekompensierter Herzinsuffizienz (28,33), - Pneumonie (3,28,32,33,50), - ARDS (in früher Phase mit nur geringer Diffusionsstörung) (31,33,42), - Thoraxwandschwäche (z.b. Trauma) (3,50). Die größten Erfahrungen zum einen durch die meisten Fallzahlen, zum anderen durch gesicherte Daten, wurden allerdings zur infektexacerbierten COPD und dem kardialen Lungenödem gemacht, wobei bei COPD- Patienten nach Literaturlage tendentiell höhere Erfolgsquoten erreichbar erscheinen (15,24). 13

14 Neben den Indikationen der NIV bei akuter und chronischer respiratorischer Insuffizienz hat sich der Einsatz beim Weaning nach Extubation ebenfalls bewährt. Hierdurch besteht die Möglichkeit die Intubationsdauer signifikant zu verkürzen (21,26,29). 1.4 Wirkmechanismen der NIV Entlastung der Atempumpe Zum Gesamtapparat der Atempumpe wird das Zwerchfell, die Intercostalund Atemhilfsmuskulatur, der knöcherne Thorax, das nervale Versorgungssystem sowie das Atemzentrum gezählt. Für die Sauerstoffversorgung der peripheren Gewebe und die Blut-pH-Regulation ist nicht nur der der Zustand von Lunge und Kreislauf entscheidend, sondern auch die Leistung der Atempumpe. Diese ist abhängig von drei verschiedenen Größen: Kapazität, Last und Antrieb. Nur wenn die Kapazität und die Last im Gleichgewicht stehen und der Atemantrieb nicht beeinträchtigt ist, kann die Atempumpe die notwendige Leistung für eine suffiziente Ventilation erbringen (17). Eine Erschöpfung der Atempumpe, ob akut oder chronisch, ist erkennbar durch eine Änderung des Atemmusters mit Anstieg der Atemfrequenz und konsekutiv abfallendem Atemzugvolumen, woraus eine alveoläre Hypoventilation mit nachfolgender Hyperkapnie resultiert. Hyperkapnie wiederum zieht eine Azidose nach sich, durch die wiederum die Muskulatur geschwächt und die Erschöpfung beschleunigt wird (18). In diesem Fall ist eine vollständige Entlastung der Atempumpe durch die NIV zur muskulären Erhohlung und respiratorischen Rekompensation besonders wichtig. Hierzu muss eine kontrollierte Beatmung (PCV), welche die Atemarbeit des Patienten vollständig übernimmmt, angestrebt 14

15 werden. Die vom Beatmungsgerät vorgegebene Atemfrequenz muß mit der des Patienten übereinstimmen, bzw. knapp oberhalb liegen. Eine erfolgreiche Entlastung führt zur suffizienten CO 2 -Eliminierung und Verminderung des Sauerstoffverbrauches mit Verbesserung der Oxygenierung des Gesamtorganismus (1,27,47,48). Neben der Atemfrequenz kommt auch den Beatmungsdrücken eine wichtige Rolle zu. Brochard et al. beschrieben 1990 durch Messungen der Muskelaktivität des Zwerchfells eine deutlichere Entlastung der Atemmuskulatur unter einem CPAP von 20 mbar als unter 13 mbar (12). Insgesamt liegen jedoch gezielte Studien zu den Auswirkungen der NIV auf Kapazität, Last und Antrieb der Atempumpe noch nicht vor. In einem Artikel von Elliot wird zwar versucht, die Auswirkungen der NIV auf die drei Größen zu beziehen, jedoch gelingt dies aufgrund der unzureichenden Datenlage nur teilweise (18) Verringerung der dynamischen Lungenblähung (dynamische Hyper- inflation) Im Falle einer Bronchospastik behindern die hohen Atemwegswiderstände und meist eine zu kurze Exspirationdauer die vollständige Ausatmung, so dass das Lungen-Thoraxsystem nicht mehr seine statische Ausgleichsposition erreichen kann. Auf diese Weise verbleibt am Ende der Exspiration ein Restvolumen in der Lunge, dynamische Hyperinflation genannt. Dieses Restvolumen bedeutet jedoch auch einen endexspiratorischen Restdruck, der als intrinsic- PEEP (PEEP i ) bezeichnet wird (14). 15

16 Wählt man nun im Rahmen der NIV den EPAP genügend hoch, d.h. knapp oberhalb des PEEP i, hat der Patient die Möglichkeit, durch das wieder vorhandene Druckgefälle zur Außenluft, das überschüssige Volumen abzuatmen. CPAP allein hat auf den PEEP i keinen Einfluß (12) Verbesserung der Oxygenierung Aufgrund der Erhöhung des Atemwegsdruckes können Atelektasen geöffnet und Belüftungsstörungen reduziert werden. Dadurch kommt es zur Rekrutierung zuvor hypoventilierter Lungenareale, was wiederum zu einer Erhöhung der funktionellen Residualkapazität und somit zur Abnahme des Rechts-Links-Shunts im kleinen Kreislauf führt. Insgesamt kommt es so zu einer Verbesserung der Oxygenierung Verbesserung der myokardialen Auswurfleistung Die endobronchiale Druckapplikation der NIV bewirkt zusätzlich die Steigerung des intrathorakalen Druckes. Hierdurch kommt es über die Drosselung des Rückstroms zum Herzen und die konsekutive Verringerung des rechtsventrikulären Füllungsdruckes zur Vorlastsenkung. Gleichzeitig reduziert sich durch Senkung des Herzzeitvolumens auch die Nachlast. Deshalb kommt es insgesamt zur Entlastung des Herzens mit Verbesserung der Pumpfunktion und Zunahme der linksventrikulären Ejektionsfraktion. Darüberhinaus ergibt sich durch die beschriebene Vorlastsenkung eine Verringerung des atrialennatriuretischen Faktors (ANF), die zu einer Steigerung der Diurese führt, was für die Therapie des kardialen Lungenödems nicht unerheblich ist. 16

17 Aufgrund der Ergebnisse der Studie von Metha et al. wird jedoch auch eine Abnahme der Koronarperfusion durch den erhöhten intrathorakalen Druck diskutiert. Somit sind auch die hämodynamischen Auswirkungen der NIV noch nicht hinreichend geklärt (34,46,47). 1.5 Nicht-invasive versus invasive Beatmung Die meisten Vor- bzw. Nachteile der NIV gegenüber der invasiven Beatmung leiten sich aus der Vigilanz des Patienten während der Beatmung ab. Bei der NIV kann, anders als bei der herkömmlichen Beatmung, auf eine tiefe Sedierung verzichtet werden, so dass eine relativ gute Kooperation des Patienten besteht. Hieraus resultiert z. B. die fortbestehende Möglichkeit der oralen Nahrungsaufnahme, der suffizienten Expektoration, der Mobilisation und der Kommunikation. Dem gegenüber steht ein höherer personeller und zeitlicher und somit letztlich auch ein höherer finanzieller Aufwand. Aspirationsgefahr (auch als Folge der Aerophagie), unsicherer Beatmungszugang, schwierigere Beatmungseinstellung und häufigere Hautläsionen sind weitere Nachteile. Für die invasive Beatmung können entsprechend als Vorteile unter anderem der sichere Beatmungszugang und die einfacher steuerbaren Beatmungsverläufe angeführt werden. Nachteilhaft wirken sich zum Beispiel die höhere Rate an nosokomialen Infektionen, die längeren Therapieverläufe und die vegetativen Reaktionen auf die tiefe Sedierung aus. Stand der aktuellen Diskussion ist die Einsicht, dass bei der Durchführung einer Beatmungstherapie eine entweder-oder -Mentalität dem Patienten am wenigsten nützt. Wichtig ist, die anästhesiologische und die internistische Sichtweise der individuellen Situation anzupassen (15,22,47). 17

18 Aus diesem Grund liegt inzwischen ein Konsensus-Statement der AG Beatmung innerhalb der Deutschen Interdisziplinären Vereinigung Intensivmedizin (DIVI) zur Anwendung der nicht-invasiven Beatmung bei der akuten respiratorischen Insuffizienz vor, an das sich auch die vorliegende Studie orientiert (16). 1.6 Zielsetzung der Arbeit Grundlagen Die akute respiratorische Insuffizienz läßt sich in ein hyperkapnisches ventilatorisches Versagen (Atempumpeninsuffizienz) und ein hypoxämisches Lungenversagen (Lungenparenchymversagen) unterteilen. Wie in Kap. 1.2 dargestellt, wurde die NIV als Alternative zur invasiven Beatmung bereits in beiden Fällen angewandt. Die Literaturlage zeigt auf, dass inzwischen die Therapieerfolge beim hyperkapnischen ventilatorischen Versagen, insbesondere bei der infektexazerbierten COPD (ohne weitere Sekundärkomplikationen) unumstritten sind. Die meisten Veröffentlichungen zur Anwendung beim hypoxämischen Lungenversagen entfallen auf das kardiogene Lungenödem. Auch hierbei ließen sich hohe Erfolgsraten (bei hämodynamisch stabilen Patienten ohne Myokardinfarkt) nachweisen. Umstrittener sind nach wie vor die Ergebnisse bei Pneumonie und ARDS (35,46). Meist wurde jeweils die Standardtherapie plus NIV mit der alleinigen Standardtherapie verglichen. Dabei standen hauptsächlich Intubationsrate, Letalität und Komplikationsrate im Mittelpunkt. 18

19 Ein direkter Vergleich der beiden Erkrankungen, bei denen die NIV bislang am häufigsten und auch am erfolgreichsten angewandt wurde, dem kardiogenen Lungenödem und der infektexazerbierten COPD, wurde jedoch bislang noch nicht durchgeführt. Zudem stand im Mittelpunkt der bisherigen Studienergebnisse der Vergleich der Letalität und der Intubationsraten zur Klärung der Frage, welche Art der akuten respiratorischen Insuffizienz durch die NIV besser therapierbar ist. Beatmungsverläufe wurden entweder gar nicht oder nur teilweise mit einzelnen Parametern einmal je Stunde dokumentiert, bzw. verglichen Fragestellung der vorliegenden Arbeit Ziel der Arbeit ist der Vergleich zwischen der NIV beim kardialen Lungenödem (hypoxämisches Lungenversagen) und der NIV bei infektexazerbierter COPD (respiratorisches Pumpversagen). Hierbei soll der Schwerpunkt der Arbeit auf dem Vergleich der Beatmungsverläufe in den ersten 90 Beatmungsminuten liegen. Desweiteren sollen Intubationsrate, Letalität, Anzahl der eingeleiteten intermittierenden Selbstbeatmungen (ISB) und die Dauer der NIV gegenübergestellt werden. Weitere Aspekte des Vergleichs: - Komplikationen während der Beatmung, - weiterer stationärer Verlauf, - Vorhersagemöglichkeit für einen erfolgreichen Beatmungsverlauf. 19

20 2. Methodik 2.1 Infrastruktur Die Durchführung der NIV erfolgte auf der Intensivstation der Inneren Abteilung der St. Barbara-Klinik, Hamm-Heessen, die fünf Beatmungsplätze sowie drei Limited Care-Einheiten umfaßt. In unmittelbarer Nähe befindet sich das pneumologisch orientierte Schlaflabor mit vier Messplätzen. Durch diese Struktur steht ein gut geschultes ärztliches und pflegerisches Personal, sowohl für die Diagnostik und Therapie der schlafbezogenen Atmungsstörungen, als auch für die Durchführung nicht-invasiver Beatmungen zur Verfügung. 2.2 Datenerhebung Die Daten wurden prospektiv zwischen Januar 2000 und September 2001 erhoben und insgesamt 30 Patienten mit akuter respiratorischer Insuffizienz unterschiedlicher Genese in die Studie aufgenommen. 2.3 Einschluß-/Ausschlußkriterien Eingeschlossen in die Studie wurden in einem ersten Schritt alle Patienten, die mit den klinischen Zeichen einer akuten respiratorischen Insuffizienz auf die Intensivstation verlegt wurden und unter konservativen Maßnahmen (Lagerung, Notfallmedikation und Sauerstoffgabe von 6 l/min) folgende 20

21 Kriterien erfüllten: PaO 2 <65mmHg und/oder PaCO 2 >45 mmhg sowie Atemfrequenz >30/min. Die Verlegung erfolgte entweder aus der Inneren Ambulanz, von einer peripheren Station oder direkt aus dem Rettungswagen in Begleitung des Notarztes. In einem zweiten Schritt wurden die Patienten eingeschlossen, die zusätzlich zu den oben genannten Kriterien klinisch entweder die Zeichen einer infektexazerbierten COPD oder die eines kardialen Lungenödems aufwiesen. Kardiales Lungenödem: - nativ radiologisch nachweisbare Zeichen einer pulmonalen Stauung, - auskultatorisch bds. basal feuchte grobblasige Rasselgeräusche, - entsprechende Anamnese. Infektexazerbierte COPD: - laborchemisch nachweisbare erhöhte Entzündungsparameter im Serum, - Husten, putrider Auswurf, - entsprechende Anamnese. Ausgeschlossen wurden Patienten mit - verminderter Vigilanz, - Zustand nach Aspiration, - klinischen und radiologischen Hinweisen auf ein ARDS, - Maskenintoleranz, - Zustand nach Extubation, - begleitender Angina pectoris, - hämodynamischer Instabilität mit einem initialen systolischen Blutdruck 90 mmhg, - Patienten mit höhergradigen ventrikulären Herzrhythmusstörungen. 21

22 2.4 Durchführung Beatmungsgerät/Zubehör Die nicht invasive Beatmung wurde in Oberkörperhochlagerung über eine Nasen-Mund-Maske (King Systems Cooperations TM ) oder eine Nasenmaske (Respironics Inc. ) vorgenommen und am Kopf mit entsprechenden Halterungen fixiert (vgl. Abb. 2.1). Für die NIV wurde ein druckkontrolliertes Beatmungsgeräte eingesetzt (BiPAP -Vision TM, Ventilory Support System, Respironics Inc. Murrysville, PA). Es verfügt über ein Display mit Mehrfunktionstasten und Echtzeitdarstellungen, und ist darüberhinaus mit mehreren Patienten- und Systemalarmen ausgestattet. Damit der Druck am Patienten (proximaler Druck) dem eingestellten Druck (Gerätedruck) entspricht, wird der proximale Druck vom Gerät ständig überwacht. Das BiPAP -Vision TM saugt die Umgebungsluft über einen Einlaßfilter an, setzt sie in einem Gebläse unter Druck und paßt sie dann dem eingestellten Druckniveau an. Die Sauerstoffzumischung erfolgt über ein spezielles integriertes Sauerstoffmodul. Jeder Patient erhielt das für das Beatmungsgerät vorgesehene Ausatemventil (Respironics Inc. Murrysville, PA). Bei jeder Beatmung befand sich am Übergang von Gerät zum Beatmungsschlauch ein antibakterieller Filter (MALLINCKRODT DAR Hygrobac ) Ablauf der Beatmung Hinsichtlich der Beatmungskonfiguration wurden beide Patientengruppen identisch behandelt. Alle Patienten wurden im BiPAP -S/T-Modus beatmet. 22

23 Abb. 2.1 Nicht-invasive Beatmung bei kardialem Lungenödem (Photo: Th. Pladeck) Initial wurde ein IPAP zwischen 12 und 16 cm H 2 O und ein EPAP zwischen 4 und 6 cm H 2 O gewählt, da im Vorfeld der Studie in diesen Druckbereichen in unserer Abteilung die erfolgreichsten Verläufe beobachtet wurden. Zu Beginn jeder Therapie wurde immer eine PSV-Beatmung durchgeführt, um den Patienten an die Beatmung zu adaptieren. Hierzu wurde die vorgegebene Atemfrequenz des Gerätes immer unterhalb der tatsächlichen des Patienten eingestellt (S/T-Modus). Je nach Veränderung der kardiorespiratorischen Überwachungsparameter, der Werte der arteriellen Blutgasanalyse und des Allgemeinzustandes des Patienten, wurden die Beatmungsparameter verändert. Für ein ausreichend hohes exspiratorisches 23

24 Atemzugvolumen (>7 ml/kgkg) wurden die Beatmungsdrücke langsam gesteigert. Gleichzeitig wurde die vorgegebene Atemfrequenz je nach Erschöpfungszeichen des Patienten (Hyperkapnie, progrediente Somnolenz) hochgeregelt und ggf. eine PCV-Beatmung durchgeführt, um die Atempumpe des Patienten vollständig zu entlasten (T-Modus). Das F i O 2 wurde so gewählt, dass möglichst eine Sauerstoffsättigung von > 90% als basale Sättigung gehalten werden konnte Begleitmedikation Alle Patienten erhielten zusätzlich zur Beatmungstherapie je nach Ätiologie der akuten respiratorischen Insuffizienz die entsprechenden Notfallmedikamente in den allgemein üblichen Dosierungen. Hierzu zählten: Furosemid oder Torasemid, Nitroglycerin, Reproterol, Theophyllin, Methyl-prednisolon, Morphin, low-dose Heparin ggf. auch PTT-effektive Heparin-dosen, Verapamil, Digitoxin/Digoxin. Zusätzlich wurden die Patienten gegebenenfalls mit einem Antibiotikum behandelt. 2.5 Monitoring Zur kardio-respiratorischen Überwachung des Patienten wurden folgende Parameter kontinuierlich als Standardmonitoring abgeleitet: - EKG, - Herzfrequenz, - periphere Sauerstoffsättigung (Pulsoxymetrie), - invasive Blutdruckmessung. 24

25 Über das Display des Beatmungsgeräts wurden folgende Parameter kontinuierlich überwacht : - Atemfrequenz (sowohl des Patienten, als auch die vom Gerät vorgegebene Atemfrequenz [Atemzüge*Minute -1 ]), - vom Gerät geschätztes exspiratorisches Atemzugvolumen (V T ) [ml], - IPAP und EPAP [cm H 2 O], - F i O 2 [%]. Intermittierend wurden zusätzlich zu Beginn der NIV und jeweils in 30 minütigen Abständen arterielle Blutgasanalysen (ABL 5 Radiometer Medical A/S, Kopenhagen, Dänemark 1999) durchgeführt. Dokumentiert wurden hiermit ph, PaO 2, PaCO 2 und Sauerstoffsättigung. 2.6 Dokumentation der Beatmung Eingangsstatus Von jedem Patienten wurde ein Eingangsstatus festgehalten. Hierzu gehörten Geschlecht, Alter, Body-Mass-Index (BMI) [kg/qm] und APACHE II -Score (acute physiology and chronic health evaluation -score) (25) Verlauf Über den Zeitraum der ersten 1,5 Beatmungsstunden wurden alle 30 Minuten folgende Werte festgehalten: ph, PaCO 2, PaO 2, SaO 2, Herzfrequenz, invasiv gemessener systolischer und diastolischer Blutdruck, Atemfrequenz des Patienten, IPAP und EPAP, 25

26 vorgegebene Atemfrequenz des Beatmungsgerätes, F i O 2, geschätztes exspiratorisches Atemzugvolumen. Der Zeitraum von den ersten 1,5 Stunden wurde bewusst gewählt, da in mehreren Studien gezeigt werden konnte, dass sich in diesem Zeitraum der Erfolg bzw. Misserfolg einer NIV in der Veränderung der verschiedenen Messparameter widerspiegelt (10,23,28,33,34). 2.7 Beatmungsende/Beatmungsverlauf Beatmungsende Als Ende der Beatmug wurden drei Möglichkeiten definiert: - reguläres, erfolgreiches Beatmungsende, - Beatmungsende mit anschließender Notwendigkeit einer intermittierenden Selbstbeatmungstherapie (ISB), - Intubation Erfolgreiches Beatmungsende Bei zunehmender Stabilisierung der Respiration des Patienten wurde die NIV beendet. Hierzu wurden folgende Bedingungen gefordert: - anhaltende Sauerstoffsättigung von > 90 % unter einem F i O 2 von 35%, - Atemfrequenz des Patienten < 20/min., - Reduktion der Beatmungsdrücke ohne erneute Beanspruchung der Atemhilfsmuskulatur oder wiederkehrende Bronchospastik. Blieb der Patient nach Entfernung der Maske unter der Begleittherapie (einschließlich transnasale Sauerstoffgabe von 2-4 l/min.) über 30 Minuten stabil, galt die NIV als erfolgreich (d.h. ohne Notwendigkeit einer weiteren invasiven oder nicht-invasiven Beatmung) beendet. 26

27 Beatmungsende und Notwendigkeit einer ISB Musste anschließend oder während der 30 Minuten nach primärem Ende der NIV erneut nicht-invasiv über längere Zeit intermittierend weiterbeatmet werden, wurde eine Heimbeatmung (ISB) eingeleitet Intubationskriterien Bei einer Verschlechterung des Gesamtzustandes des Patienten unter der NIV wurde umgehend eine orotracheale Intubation vorgenommen. Folgende Parameter waren für die Indikation einer Intubation ausschlaggebend: - hämodynamische Instabilität mit Abfall des systolischen Blutdruckes unter 95 mmhg, - Atemfrequenz des Patienten nach 2 Std. anhaltend > 30/min., - einsetzende Agitiertheit, Klaustrophobie bzw. Maskenintoleranz, - Bewußtseinsverschlechterung, - schwere Aspiration, - insuffiziente Expektoration mit progredienter Schleimretention, - akute Verschlechterung der respiratorischen Parameter des Patienten. Die Parameter wurden in Anlehnung an vorbeschriebene Kriterien aufgestellt (13,16,28,48) Beatmungsverlauf Besondere Betonung lag auf der Dokumentation der Beatmungsverläufe. Hierzu wurden Zeitintervalle von 30 Minuten gewählt. Nach jedem Intervall wurden die aktuellen in Abschnitt erwähnten Parameter als Zwischenendpunkte festgehalten. Diese Dokumentation erfolgte in den ersten 1,5 Beatmungsstunden. 27

28 2.7.3 Weitere Kriterien zur Verlaufsbeobachtung Als weitere Kriterien zur Verlaufsbeobachtung wurden folgende Daten erhoben: - Prognosemöglichkeit einer erfolgreichen Beatmung, - weiterer stationärer Verlauf, - Aufenthaltsdauer auf der Intensivstation, - Dauer der NIV, - Letalität, - Intubationsrate, - Komplikationen während der NIV und im weiteren stationären Verlauf. 2.8 Statistik Software Für die Dokumentation und die statistische Auswertung der Verlaufsparameter der Beatmung und des weiteren stationären Verlaufes wurden folgende Software-Programme benutzt: - Betriebssystem Windows 98 der Firma Microsoft, - Microsoft Word 97, - Microsoft Excel 97, - SPSS für Windows, Version

29 2.8.2 Statistische Verfahren Stichprobenanalyse Um die Vergleichbarkeit beider Stichproben zu untersuchen, wurde zunächst eine Stichprobenanalyse für paarige Stichproben durchgeführt. Es erfolgte hierbei ein Vergleich der Patientencharakteristika. Für die nominalen Parameter wurde der Chiquadrat-Test angewandt, während bei den metrischen Parametern der t-test durchgeführt wurde. Für die Feststellung eines signifikanten Unterschiedes hinsichtlich eines Parameters zwischen beiden Stichproben wurde zuvor ein Signifikanzniveau von p < 0,05 festgelegt. Das Signifikanzniveau wurde auch im weiteren Verlauf der statistischen Auswertung beibehalten Allgemeines lineares Modell (GLM) In die Verlaufsanalyse flossen jene Parameter ein, die zuvor an den vier Messzeitpunkten dokumentiert wurden. Die Auswertung erfolgte mit Hilfe der mehrvariaten Varianzanalyse mit Messwiederholungsdesign nach der Methode des Allgemeinen linearen Modells (GLM). Zunächst wurden dazu jeweils im deskriptivem Teil für jede Stichprobe die Mittelwerte der einzelnen Verlaufsparameter zu den vier Messzeitpunkten ermittelt. Dann sollte geprüft werden, ob es im Laufe der vier Zeitpunkte zu einer signifikanten Änderung der Messwerte kam (Innersubjekteffekt). Dies bedeutet eine Untersuchung des Einflusses einer unabhängigen Variablen (hier: Zeit) auf jeweils eine abhängige Variable (hier: z.b. Herzfrequenz oder IPAP oder Sauerstoffsättigung usw.). 29

30 Desweiteren wurde herausgearbeitet bei welchen Messparametern es einen signifikanten Unterschied zwischen beiden Stichproben gab (Zwischensubjekteffekt) Logistisches Regressionsmodell Die Anwendung des logistischen Regressionsmodells erfolgte zur Prüfung, ob von einem oder mehreren der initial erhobenen Parametern (Ausgangswerte) eine Prognose für eine erfolgreiche Beatmung abgegeben werden konnte Deskriptive Auswertung In deskriptiver Form wurden die Art des Beatmungsendes, die Beatmungszeit, die Dauer des Aufenthaltes auf der Intensivstation, die Komplikationen während der Beatmung und der weitere stationäre Verlauf ausgewertet. 30

31 3. Ergebnisse 3.1 Stichprobenanalyse Zunächst erfolgt die Auswertung der Patientencharakteristika, die zu Beginn der Behandlung erhoben wurden. Festgehalten wurden Geschlecht, Alter, Body-Mass-Index (BMI) und APACHE II-Score. Insgesamt wurden anhand der gewählten Eingangskriterien 30 Patienten in die Studie aufgenommen. 16 von ihnen waren COPD-Patienten; 14 befanden sich im kardialen Lungenödem. Geschlechter-Verteilung Die Gruppe der COPD-Patienten beinhaltete 8 Männer und 8 Frauen mit einer entsprechenden Verteilung von 50% Männern und 50% Frauen. In der Lungenödem-Gruppe befanden sich 11 Männer und 3 Frauen. Der Männeranteil lag hier bei 78,6%, der der Frauen bei 21,4%. Das Ergebnis des Chi-Quadrat-Testes ergab bei der Geschlechterverteilung keinen signifikanten Unterschied. Alter Das Durchschnittsalter betrug in der COPD-Gruppe 73,3 Jahre mit einer Standardabweichung von 9,9 Jahre. Die Patienten der anderen Gruppe waren im Durchschnitt 73,2 Jahr alt (Standardabweichung 7,8 Jahre). Der Vergleich hinsichtlich des Alters beider Gruppen ergab keinen signifikanten Unterschied. 31

32 Body-Mass-Index (BMI) Auch in Bezug auf den Body-Mass-Index zeigte sich kein signifikanter Unterschied der Gruppen: Während der durchschnittliche BMI bei den COPD-Patienten 24,0 kg/qm (Standardabweichung 4,4 kg/qm) betrug, lag der Durchschnittswert der Lungenödempatienten bei 26,2 kg/qm (Standardabweichung 2,4 kg/qm). Hinsichtlich der Patientencharakteristika konnte also kein signifikanter Unterschied beim Vergleich beider Gruppen festgestellt werden (vgl. Tab. 3.1). Hiermit wurde die Durchführung einer mehrvariaten Varianzanalyse mit der Methode des Allgemeinen linearen Modells (GLM) möglich. Tab. 3.1 Mittelwertevergleich der Ausgangsparameter Mittelwerte ± Standardabweichung COPD Lungenödem N=30 N=16 N=14 Geschlecht männlich weiblich 8 (50%) 8 (50%) 11 (78,6%) 03 (21,4%) n.s.** Alter [Jahre] 73,3±9,9 73,2±7,8 n.s.* BMI [kg/qm] 24,0±4,4 26,2±2,4 n.s.* APACHE II-Score 20,8±3,6 22,8±4,4 n.s.* * t-test **Chi-Quadrat-Test nicht-signifikant (n.s.) 32

33 3.2 Auswertung der Verlaufsparameter Im Folgenden werden die zu den vier Zeitpunkten festgehaltenen Messwerte je Beatmungs- und Patientenparameter analysiert Auswertung der Beatmungsparameter Analyse des inspiratorischen positiven Atemwegsdruckes (IPAP) Zunächst wurden die Mittelwerte der verschiedenen Messzeitpunkte für beide Gruppen in einer Tabelle angegeben (vgl. Tab. 3.2). Anschließend erfolgte die Prüfung, ob es im Zeitverlauf zu einer signifikanten Änderung des inspiratorischen Beatmungsdruckes kam (Innersubjekteffekt). Bei der Analyse des IPAP zeigte sich hierbei kein signifikanter Unterschied des Druckes im Zeitverlauf. Der Zwischensubjekteffekt gibt an, ob im Vergleich beider Gruppen ein signifikanter Unterschied der Beatmungsdrücke vorlag. Die Analyse zeigte keinen entsprechenden signifikanten Unterschied. Die Mittelwerte beider Gruppen im Zeitverlauf wurden abschließend in einer Grafik widergegeben. Es fiel auf, dass die Lungenödem-Patienten initial mit einem höheren IPAP beatmet wurden als die COPD-Patienten. Nach 90 Minuten jedoch wurden jedoch die COPD-Patienten mit einem höheren inspiratorischen Beatmungsdruck therapiert (vgl. Abb. 3.1). 33

34 Während der IPAP bei den Lungenödem-Patienten kontinuierlich reduziert wurde, konnte man bei den COPD-Patienten beobachten, wie der Druck langsam gesteigert werden musste. Tab. 3.2 Mittelwerte des inspiratorischen positiven Atemwegsdruckes [cmh 2 O] COPD Lungenödem IPAP initial 12,06 13,64 IPAP nach 30 Min. 13,19 13,57 IPAP nach 60 Min. 13,13 13,14 IPAP nach 90 Min. 14,44 12,50 Innersubjektseffekt n.s Zwischensubjektseffekt n.s. cmh , , , , ,5 initial 30 Min. 60 Min. 90 Min. COPD Lungenödem Abb. 3.1 Mittlerer IPAP im Zeitverlauf 34

35 Analyse des exspiratorischen positiven Beatmungsdruckes (EPAP) Zunächst wurden wiederum die errechneten Mittelwerte in der Einheit cmh 2 O zu den entsprechenden Messzeitpunkten bei beiden Gruppen in Tabellenform angegeben (vgl. Tab. 3.3). Anschließend erfolgte die Prüfung hinsichtlich des Innersubjekteffektes. Hierbei zeigte sich auch beim EPAP kein signifikanter Unterschied des Beatmungsdruckes im Zeitverlauf. Die Analyse des Zwischensubjekteffektes ergab ebenfalls keinen entsprechenden signifikanten Unterschied. Die Mittelwerte beider Gruppen im Zeitverlauf wurden abschließend in einer Abbildung wiedergegeben (vgl. Abb. 3.2). Tab. 3.3 Mittelwerte des exspiratorischen positiven Atemwegsdruckes [cmh 2 O] COPD Lungenödem EPAP initial 4,50 5,14 EPAP nach 30 Min. 4,75 5,36 EPAP nach 60 Min. 4,75 4,86 EPAP nach 90 Min. 5,25 4,86 Innersubjektseffekt n.s. Zwischensubjektseffekt n.s. 5,6 5,4 5,2 cmh2o 5 4,8 4,6 COPD Lungenödem 4,4 4,2 4 initial 30 Min. 60 Min. 90 Min. Abb. 3.2 Mittlerer EPAP-im Zeitverlauf 35

36 Analyse der vom Gerät vorgegebenen Atemfrequenz Zunächst wurden erneut die errechneten Mittelwerte in Atemzüge*min -1 der vier Zeitpunkte bezüglich beider Gruppen als Tabelle angegeben (vgl. Tab. 3.4). Anschließend erfolgten dazu die Prüfungen hinsichtlich des Inner- bzw. Zwischensubjekteffektes. Weder im Zeitverlauf noch zwischen den Gruppen zeigte sich ein signifikanter Unterschied bei den Atemfrequenzen des Gerätes (vgl. Abb. 3.3). Tab. 3.4 Mittelwerte der Atemfrequenzen des Gerätes [Atemzüge*min -1 ] COPD Lungenödem Atemfrequenz initial 21,25 19,21 Atemfrequenz nach 30 Min. 21,25 20,21 Atemfrequenz nach 60 Min. 21,19 20,10 Atemfrequenz nach 90 Min. 19,63 18,79 Innersubjektseffekt n.s. Zwischensubjektseffekt n.s Atemzüge*min COPD Lungenödem 10 initial 30 Min. 60 Min. 90 Min. Abb. 3.3 Mittelwerte der Atemfrequenz (Gerät) 36

37 Art des Beatmungsmodus Zur Klärung, ob im Mittel eine druckunterstützende (PSV) oder eine druckkontrollierte Beatmung (PCV) durchgeführt wurde, dient die Abb 3.4, eine Kombination der Abbildungen 3.3 und 3.7. Es zeigt sich, dass die eigene Atemfrequenz (als AF eigen bezeichnet) bei beiden Gruppen zu jedem Zeitpunkt im Mittel deutlich über der vom Gerät vorgegebenen Atemfrequenz (als AF Gerät bezeichnet) lag. Somit bleibt festzuhalten, dass die Patienten während des dokumentierten Beatmungsverlaufes im Mittel mit einem druckunterstützenden Modus beatmet wurden. 40 Atemzüge*min AF Gerät bei COPD AF Gerät bei Lungenödem AF eigen bei COPD AF eigen bei Lungenödem 10 initial 30 Min. 60 Min. 90 Min. Abb. 3.4 Vergleich der Atemfrequenz des Gerätes mit der Atemfrequenz der Patienten 37

38 Analyse für F i O 2 Hinsichtlich des F i O 2 kam es im Zeitverlauf zu keiner signifikanten Änderung der Sauerstoffzumischung. Zwischen den Gruppen zeigte sich jedoch ein signifikanter Unterschied (p=0,019). Die Lungenödempatienten wurden zu jedem Zeitpunkt mit einem signifikant höheren F i O 2 behandelt. Die Mittelwerte hierzu sind in der Tabelle 3.5 aufgeführt. Die graphische Darstellung zeigt die Abb Tab. 3.5 Mittelwerte des F i O 2 [%] COPD Lungenödem F i O 2 initial 40,75 53,57 F i O 2 nach 30 Min. 38,81 54,23 F i O 2 nach 60 Min. 40,38 52,14 F i O 2 nach 90 Min. 42,81 50,36 Innersubjektseffekt n.s. Zwischensubjektseffekt signifikant (p=0,019) % initial 30 Min. 60 Min. 90 Min. COPD Lungenödem Abb. 3.5 F i O 2 -Mittelwerte 38

39 Analyse des geschätzten (exspiratorischen) Atemzugvolumens (Tidalvolumen,V T ) Zunächst erfolgte die Betrachtung der Mittelwerte im Zeitverlauf. Hierbei zeigte sich keine signifikante Änderung der Werte. Allerdings ergab der Vergleich der Mittelwerte beider Gruppen einen signifikanten Unterschied (p=0,001). Die Atemzugvolumina der Lungenödem-Patienten lagen demnach signifikant höher als die der COPD- Patienten (vgl. Tabelle 3.6). Die Abbildung 3.6 verdeutlicht dies zusätzlich. Tab. 3.6 Mittelwerte des geschätzten (exspiratorischen) Atemzugvolumens [ml] COPD Lungenödem Tidalvolumen initial 404,81 635,00 Tidalvolumen nach 30 Min. 408,50 636,29 Tidalvolumen nach 60 Min. 433,75 635,86 Tidalvolumen nach 90 Min. 494,81 630,42 Innersubjektseffekt n.s. Zwischensubjektseffekt signifikant (p=0,001) ml COPD Lungenödem initial 30 Min. 60 Min. 90 Min. Abb. 3.6 Mittelwerte des geschätzten Atemzugvolumens 39

40 3.2.2 Auswertung der Vitalparameter der Patienten Analyse der Atemfrequenz der Patienten Die Mittelwerte der Atemfrequenzen der Patienten werden in Tabelle 3.7 widergegeben. Hierbei ergab die weitere statistische Auswertung eine signifikante Abnahme der Atemfrequenz-Mittelwerte im Zeitverlauf (p=0,0001). Zwischen beiden Stichproben konnte jedoch kein signifikanter Unterschied hinsichtlich der Atemfrequenzen der Patienten festgestellt werden. Tab. 3.7 Mittelwerte der Atemfrequenz der Patienten [Atemzüge*min -1 ] COPD Lungenödem Atemfrequenz initial 34,25 35,14 Atemfrequenz nach 30 Min. 29,81 31,21 Atemfrequenz nach 60 Min. 25,88 28,93 Atemfrequenz nach 90 Min. 26,31 25,21 Innersubjekteffekt signifikant (p=0,0001) Zwischensubjekteffekt n.s Atemzüge*min initial 30 Min. 60 Min. 90 Min. COPD Lungenödem Abb. 3.7 Mittelwerte der Atemfrequenz der Patienten 40

41 Analyse der Herzfrequenz Auch die Mittelwerte der Herzfrequenzen beider Gruppen nahmen im Laufe der ersten 90 Beatmungsminuten signifikant ab (p=0,0001). Wiederum zeigte sich jedoch keine Signifikanz hinsichtlich des Vergleiches der Werte beider Gruppen. Die graphische Darstellung verdeutlicht die kontinuierliche Abnahme der Herzfrequenz-Mittelwerte bei den Lungenödem-Patienten, während sich die Werte der COPD-Patienten schließlich auf einem Niveau halten (vgl. Tabelle 3.8 und Abbildung 3.8). Tab. 3.8 Mittelwerte der Herzfrequenz [Herzaktionen*min -1 ] COPD Lungenödem initial 123,13 117,64 Herzfrequenz nach 30 Min. 106,44 109,93 Herzfrequenz nach 60 Min. 108,81 99,23 Herzfrequenz nach 90 Min. 106,94 92,14 Innersubjekteffekt signifikant (p=0,0001) Zwischensubjekteffekt n.s. Herzaktionen*min initial 30 Min. 60 Min. 90 Min. COPD Lungenödem Abb. 3.8 Mittelwerte der Herzfrequenz 41

42 Analyse des systolischen Blutdruckes Die Auflistung der Mittelwerte des systolischen Blutdrucks zeigte in beiden Gruppen kontinuierlich abnehmende Werte. Die Reduktion der systolischen Blutdruckwerte war gegenüber dem Ausgangswert signifikant (p=0,0001). Beim Vergleich der Blutdruck-Mittelwerte beider Stichproben zeigte sich kein signifikanter Unterschied (vgl. Tab. 3.9). Die Abbildung 3.9 verdeutlicht, dass die Blutdrücke zu allen Zeitpunkten bei den Lungenödem-Patienten höher lagen, allerdings nicht signifikant. Tab. 3.9 Mittelwerte des systolischen Blutdruckes [mmhg] COPD Lungenödem Blutdruck syst initial 154,81 180,93 Blutdruck syst nach 30 Min. 147,94 169,43 Blutdruck syst nach 60 Min. 140,19 154,14 Blutdruck syst nach 90 Min. 129,56 145,57 Innersubjekteffekt signifikant (p=0,0001) Zwischensubjekteffekt n.s. mmhg initial 30 Min. 60 Min. 90 Min. COPD Lungenödem Abb. 3.9 Mittelwerte des systolischen Blutdruckes 42

43 Analyse des diastolischen Blutdruckes Parallel zu den Ergebnissen der Analyse des systolischen Blutdruckes zeigte sich auch bei der Auswertung der diastolischen Blutdruckwerte eine signifikante Abnahme der Werte (p=0,005), wobei die Blutdruckwerte der Lungenödem-Patienten immer über denen der COPD-Patienten lagen. Ebenso ergab der Vergleich der Werte beider Gruppen keinen signifikanten Unterschied (vgl. Tabelle und Abbildung 3.10). Tab Mittelwerte des diastolischen Blutdruckes [mmhg] COPD Lungenödem Blutdruck diast. initial 76,19 85,93 Blutdruck diast. nach 30 Min. 72,75 76,29 Blutdruck diast. nach 60 Min. 69,56 75,64 Blutdruck diast. nach 90 Min. 69,56 70,14 Innersubjekteffekt signifikant (p=0,005) Zwischensubjekteffekt n.s mmhg COPD Lungenödem initial 30 Min. 60 Min. 90 Min. Abb Mittelwerte des diastolischen Blutdruckes 43

44 3.2.3 Auswertung der arteriellen Blutgase Blut-pH-Analyse Hier zeigte sich ein signifikanter Anstieg der arteriellen Blut-pH- Mittelwerte im Verlauf der ersten 90 Beatmungsminuten (p=0,006). Die Werte der Lungenödem-Patienten lagen zwar höher als die der COPD- Patienten, jedoch war dieser Unterschied nicht signifikant (vgl. Tabelle und Abbildung 3.11). Tab Mittelwerte des arteriellen Blut-pH COPD Lungenödem ph initial 7,30 7,32 ph nach 30 Min. 7,31 7,37 ph nach 60 Min. 7,32 7,38 ph nach 90 Min. 7,32 7,39 Innersubjekteffekt signifikant (p=0,006) Zwischensubjekteffekt n.s. 7,4 7,38 7,36 ph 7,34 7,32 7,3 7,28 7,26 7,24 initial 30 Min. 60 Min. 90 Min. COPD Lungenödem Abb Mittelwerte des arteriellen Blut-pH 44