Studienarbeit Stellenwert der Bauchlage bei der Behandlung des akuten Lungenversagens

Studienarbeit Stellenwert der 180 - Bauchlage bei der Behandlung des akuten Lungenversagens

Bachelor of Science in Allied Health Vertiefungsrichtung: Intensive Care Practitioner (ICP) Jahrgang 2009/2012

Stellenwert der 180 - Bauchlage bei der Behandlung des akuten Lungenversagens Verfasser: Zeitraum der Studienarbeit: 01.10.2009 bis 31.08.2010 SHB-Prüfer 1: Dr.med. Ursel Jaghzies SHB-Prüfer 2: Dr.rer. medic. Erwin Ludwig

Erklärungen Eigenständigkeitserklärung: Ich habe die vorliegende Arbeit im Rahmen des Projekt-Kompetenz-Studiums 2009/2012 selbständig verfasst und keine anderen als die angegebenen Quellen, Tools und Hilfsmittel benutzt. Leipzig, den 15.08.2010 Seite I

Inhaltsverzeichnis Erklärungen... I Inhaltsverzeichnis... II Abbildungsverzeichnis... IV Abkürzungen... VI 1. Kurzfassung... 1 2. Einleitung... 1 2.1. Das akute Lungenversagen... 1 2.2. Geschichte und Definition... 1 2.3. Epidemiologie und Inzidenz... 4 2.4. Ätiologie... 4 2.5. Letalität... 5 2.6. Pathophysiologie des ARDS... 5 2.7. Klinisches Bild des ARDS... 8 3. Therapie des ARDS... 9 3.1. Maschinelle Beatmung... 9 3.2. Flüssigkeitsrestriktion... 10 3.3. Rekrutierungsmanöver... 11 3.4. Selektive pulmonale Vasodilatation und Prostacycline... 12 3.5. Extrakorporale Membranoxygenierung... 14 4. Bauchlage... 16 4.1. Definition und Ziele der Bauchlagerung... 16 4.2. Pathophysiologische Grundlagen... 17 4.3. Atmung in Bauchlage... 18 4.4. O 2 -Responder-O 2 -Nonresponder... 19 4.5. Komplikationen der Bauchlage... 20 4.6. Kontraindikationen... 21 4.7. Studien... 22 5. Modifikationen der Bauchlagerung... 26 5.1. Definition der 135 - Bauchlagerung... 27 5.2. Studien... 27 6. Kontinuierliche laterale Rotationstherapie (KLRT)... 30 6.1. Definition der kontinuierlichen lateralen Rotationstherapie (KLRT)... 30 6.2. Studien... 31 7. Zusammenfassung... 33 7.1. Fazit für die Praxis... 34 Seite II

8. Bauchlagerung... 34 8.1. Praktische Durchführung am Universitätsklinikum Leipzig... 34 Quellen-/Literaturverzeichnis... 36 Seite III

Abbildungsverzeichnis Seite Abb.1. Komponenten und Berechnung des lung injury score (LIS) 3 Abb.2. CT Aufnahme eines wassergefüllten Schwammes 6 Abb.3. Modell der Baby-Lunge von Gattinoni et al. 7 Abb.4. Röntgen Thorax a p eines ARDS- Patienten. 8 Abb.5. 28- Tage Überleben von 53 Patienten mit lungenprotektiver oder konventionellen Beatmung. 10 Abb.6. Schematische Darstellung der Wirkung von inhaliertem NO 12 Abb.7. ECMO Therapie auf der Intensivstation unter maximaler Therapie. 14 Abb.8. Implantiertes pecla System 15 Abb.9. Komplette Bauchlagerung bei Patienten mit schwerem ARDS 16 Abb.10. Kaplan Meier Survival Kurve aus der prone supine II Studie. 25 Abb.11. Ergebnis der Metaanalyse von Sud et al. 26 Abb.12. Lagerung eines Patienten mit ARDS in 135 -Bauchlage. 27 Abb.13. Oxygenierungsverlauf aus der Studie T.Bein 28 Abb.14. Responderrate 6 Stunden nach Lagerung aus T.Bein 29 Abb.15. Inzidenz und Schweregrad von Druckstellen und Gesichtsödemen aus T.Bein 30 Abb.16. Spezialbett Roto Rest zur kontinuierlichen lateralen Rotationstherapie (Firma KCI) 31 Seite IV

Tabellenverzeichnis Seite Tab.1. Prädilektionsstellen für Ödembildung und Lagerungsschäden 20 Tab.2. Kontraindikationen zur Beatmung in Bauchlage. 21 Tab.3. Tab.4. Studiendesign und Ergebnisse von 4 prospektiv- randomisierten Studien zur Bauchlage Prädilektionsstellen für Ödembildung und Lagerungsschäden bei der kontinuierlichen lateralen Rotationstherapie 22 32 Seite V

Abkürzungen ALI akutes Lungenversagen ( acute lung injury) ARDS acute respiratory distress syndrome bzw. beziehungsweise ca. circa ECMO Extrakorporeale Membrane Oxygenation EELV endexspiratorisches Lungenvolumen FiO 2 fraktionelle inspiratorische Sauerstoffkonzentration FRC funktionelle Residualkapazität ino inhaliertes Stickstoffmonoxid IRDS infant respiratory distress syndrom KLRT kontinuierliche laterale Rotationstherapie LIS Lung-Injury-Score NO Stickstoffmonoxid O 2 PaCO 2 PaO 2 PAP PCWP pecla Superoxid arterieller CO 2 Partialdruck (mmhg) arterieller O 2 -Partialdruck (mmhg) pulmonalarterieller Druck (mmhg) pulmonalkapillärer Blutdruck (mmhg) pumpenlose extrakorporale arterio-venöse Lungeassist PEEP positiver endexspiratorischer Druck (cmh 2 O) RASS Richmond-Agitation-Sedation-Scale SAPS simplified acute physiology score VAP ventilator-assoziierte Pneumonie VILI venitilator-induzierter Lungenschaden V/Q Ventilations-Perfusionsverhältnis vs. versus vv ECMO Veno-venöse Extrakorporeale Membrane Oxygenation z. B. zum Beispiel Seite VI

1. Kurzfassung Die Behandlung des akuten Lungenversagens des Erwachsenen hat in den letzten Jahren aufgrund neuer wissenschaftlicher Erkenntnisse erhebliche Impulse erfahren. Sie umfasst eine Vielzahl von Therapieoptionen, deren primäres Ziel die Verbesserung des Gasaustausches ist. Hierzu zählt auch die Lagerungstherapie mit ihren verschiedenen Modifikationen: vollständige Bauchlage (180 ) partielle Bauchlage, (135 ) Bauchlage, sowie die kontinuierliche axiale Rotation. Welche auf vielen Intensivstationen eingesetzt werden. In zahlreichen Studien der letzten Jahre wurde die Wirkung der Bauchlage bei Patienten mit akutem Lungenversagen systematisch untersucht. In allen Studien konnte eine Verbesserung der arteriellen Oxygenierung beobachtet werden, obwohl Aufnahmekriterien sowie Zeitpunkt und Dauer der Lagerung unterschiedlich waren. Eine signifikante Reduktion der Letalität des akuten Lungenversagens konnte bis vor kurzem jedoch nicht gezeigt werden. Dies lag wahrscheinlich an dem geringen Stichprobenumfang der jeweiligen Untersuchungen. Daher konnten Sud et al. durch Zusammenführen der aktuell verfügbaren Daten in einer Metaanalyse erstmalig nachweisen, dass die Bauchlage tatsächlich die Überlebensrate bei Patienten mit einem PaO 2 /FiO 2 < 100 mmhg signifikant verbessert. Dieses Ergebnis unterstreicht den hohen Stellenwert der Bauchlage bei der Behandlung des akuten Lungenversagens. 2. Einleitung 2.1. Das akute Lungenversagen Unter einem acute respiratory distress syndrom (ARDS) versteht man ein akutes Versagen der Lunge als Folge eines schweren Traumas, einer Pneumonie oder einer schweren Allgemeininfektion. Das Krankheitsbild äußert sich durch ein nicht kardial bedingtes Lungenödem und geht mit einer sauerstoffrefraktären Hypoxämie einher. Neben den Behandlungsmöglichkeiten im Bereich der Beatmung, des Managements der Flüssigkeitstherapie und der antiinfektiven Therapie gewinnt die Lagerungstherapie zunehmend an Bedeutung. In den letzten Jahren wurde eine steigende Anzahl adjuvanter Therapieansätze in die Klinik eingeführt. 2.2.Geschichte und Definition Fünfzehn Jahre nach der Einführung der prolongierten Positivdruckbeatmung bei intubierten Patienten in Kopenhagen [1] berichteten 1967 Ashbaugh et al. [2] über 12 Seite 1

von 272 ateminsuffizienten Patienten, die nicht von der üblichen Therapie und den Beatmungsformen profitieren. Bei diesen 12 Patienten war nach Trauma (n=7), Virusinfektion (n=4) und Pankreatitis (n=1) eine schwere Ateminsuffizienz aufgetreten. Sieben der zwölf Patienten verstarben. Ashbaugh et al. [2] beschrieben, inwiefern sich die Ateminsuffizienz dieser Patienten von der bei chronisch obstruktiven Lungenerkrankungen, Pneumonie, Asthma, neurologischen Erkrankungen und der postoperativ auftretenden Ateminsuffizienz unterschieden. Als klinische Symptome zeigten sich Tachypnoe, sauerstoffrefraktäre Hypoxämie und eine herabgesetzte Lungencompliance. Parallel hierzu wurden radiologisch bilaterale, diffuse alveoläre Infiltrate diagnostiziert. Weder die Steigerung der Sauerstoffkonzentration noch Beatmung mit positiv endexspiratorischen Druck (PEEP) verbesserten die Symptome. Der Beginn der klinischen Symptome war akut. Ashbaugh et al. [2] erkannten die Ähnlichkeit zum Atemnotsyndrom des Frühgeborenen (engl. infant respiratory distress syndrom (IRDS)). Ashbaugh und Mitarbeiter [2] fassten die bei den 12 Patienten beobachteten Symptome zu einem Begriff zusammen und wählten Initial den Begriff Adult Respiratory Distress Syndrom, Diese Bezeichnung wurde durch Petty und Ashbaugh 1971 in Acute Respiratory Distress Syndrome umgewandelt [3]. Ashbaugh et al. führten bei zwei der verstorbenen Patienten eine Funktionsmessung des pulmonalen Surfactans durch. Sie fanden, dass die Fähigkeit des Surfactans die minimale Oberflächenspannung zu senken und somit die Alveolen endexspiratorisch zu stabilisieren, erheblich eingeschränkt war. Histologisch wurden hyaline Membranen in den Alveolen, Atelektasen und intraalveoläre Blutungen gefunden [2]. In ihrem Bericht aus dem Jahre 1967 erwähnten Ashbaugh et al., dass die gestörte Surfactanfunktion mit einem endexspiratorischen Kollaps der Alveolen einhergehen würde, wenn endexspiratorisch der atmosphärische Druck (0 cmh 2 O) erreicht werden würde. Sie vermuteten daher, dass ein positiver endexspiratorischer Druck ( positive endexspiratory pressure (PEEP)) diesen alveolären Kollaps verhindern und somit die Oxygenierung verbessen könnte. [2]. Eine prolongierte Beatmung mit PEEP war damals nicht üblich. Murray et al. [4] definierten 1988 anhand des lung injury score (LIS) den Schwergrad des Lungenversagens. Sie unterschieden zwischen mildem bis schweren Lungenversagen, anhand der in Abb. 1. dargestellten Kriterien. Seite 2

Abb. 1: Komponenten und Berechnung des lung injury score (LIS) in Murray et al. [4]. Unter dem Vorsitz von Artigas und Bernard trafen sich 1992, Intensivmediziner und ARDS- Spezialisten aus Europa und Nordamerika mit dem Ziel, einen internationalen Konsens über Definition, pathophysiologische Mechanismen, Risikofaktoren, Inzidenz und Überlebensraten des ARDS zu finden. Man einigte sich zwischen Acute Lung Injury (ALI) und der schwereren Form, dem Acute Respiratory Distress Syndrome (ARDS) zu unterscheiden [5]. Die von der Konferenz vorgeschlagene und heute noch gültige Definition des ARDS umfasst folgende klinische Kriterien: 1. das akute Auftreten, 2. der PaO 2 /FiO 2 Quotient < 200 mmhg und 3. bilaterale Infiltrate auf den Röntgen Thorax-Aufnahmen. Acute lung injury (ALI) ist durch einen PaO 2 /FiO 2 Quotient <300 mmhg definiert. Sowohl beim ALI und ARDS muss eine kardiale Ursache ausgeschlossen werden: der pulmonalkapilläre Verschlussdruck (pulmonarycapillary-wedge-pressure (PCWP)) ist <8 mmhg oder ein negatives Ergebnis in der echokardiographischen Untersuchung [5]. Es bleiben die Form der maschinellen Beatmung und die Höhe des PEEP unberücksichtigt. 1998 wurden in einer zweiten American- European Conference die festgelegten Kriterien bekräftigt [6]. Seite 3

2.3. Epidemiologie und Inzidenz ALI und ARDS wurden bisher als seltene Krankheitsbilder angesehen. Nach aktuellen Daten von Rubenfeld et al. [7] beträgt die altersadjustierte Inzidenz in der USA für das ALI 86 Fälle auf 100 000 Einwohner im Jahr, für das ARDS wurde eine Zahl von 64 Fällen pro 100 000 Einwohner im Jahr evaluiert. Lewandowski et al. [8] berichteten von einer Inzidenz für das ARDS von 3-109 Fällen pro 100 00 Einwohner im Jahr und für das ALI 7-32 Fälle pro 100 000 Einwohner im Jahr 1996 aus dem Großraum Berlin. Die große Spannbreite erklärt sich aus der Anwendung unterschiedlicher Definitionen des schweren Lungenversagens in den verschiedenen Studien. Mehrere Untersuchungen wiesen methodische Schwächen auf. Inzidenzzahlen sind keine epidemiologischen Daten und stellen üblicherweise die aktuelle Situation einer untersuchten Population dar. Die in einer Region gewonnen Ergebnisse können auf ein Land oder einen Staat hochgerechnet werden. Es existieren jedoch ausgeprägte geographische, sozialkulturelle und gesundheitspolitische Unterschiede zwischen den Ländern, in denen die epidemiologische Daten erhoben wurden [8, 9]. 2.4. Ätiologie Das akute Lungenversagen beschreibt ein Syndrom (Systemkomplex), das durch verschiedene ätiologische Faktoren hervorgerufen wird. Klinisches Bild und pathologisch- anatomische Veränderungen sind bei den meisten Patienten ähnlich. Das akute Lungenversagen ist durch eine lungengewebsspezifische Reaktion von Alveolen, Kapillaren und interstitiellem Gewebe mit konsekutiver Hypoxämie, reduzierter Compliance, Erhöhung des extravaskulären Lungenwassers (ELW), pulmonaler Hypertonie und intrapulmonaler Rechts-Links-Shunt gekennzeichnet. In der Pathogenese des ARDS unterscheidet man zwischen einer direkten (z.b. Pneumonie, Aspiration, Inhalationstrauma, Thorax-/Lungenkontusion) und der indirekten Schädigung der Lunge durch Vorgänge, an denen die Lunge nicht primär beteiligt ist (z. B. Sepsis, Peritonitis, Pankreatitis, Polytrauma, Massivtransfusion). Die auslösenden Faktoren sind somit auf eine Vielzahl unterschiedlicher Ursachen zurückzuführen [10]. Rubenfeld et al. [7] zeigten dass bei 76 % der Patienten eine Sepsis als auslösender Ursache für das akute Lungenversagen vorlag, wobei die Sepsis meist primär pulmonal bedingt war (pulmonal 43 %, extrapulmonal 33 %).Die Sepsis ist damit der größte Risikofaktor für die Entstehung eines akuten Lungenversagens. Seite 4

Bei polytraumatisierten Patienten scheinen mehrere Faktoren (hämorrhagischer Schock, Massivtransfusion, Lungenkontusion, Fettembolien, Infektionen) zusammenzuwirken [11]. 2.5. Letalität Die Letalität des akuten Lungenversagens ist weiterhin hoch. In der Arbeit von Ashbaugh et al. [2] aus dem Jahr 1967 lag die Letalität bei 42 %. Auch 38 Jahre später berichteten Rubenfeld et al. [7] und Ware et al. [10] von einer Letalität von 41 %. Aus diesen Zahlen kann man aber nicht folgern, dass sich die Überlebensrate in den letzten vier Jahrzenten nicht verändert habe. Ein direkter Vergleich der aktuellen Letalitätsraten mit denen früherer Jahre ist aufgrund der unterschiedlichen ARDS- Definitionen, dem Studiendesign, der Studienpopulationen und der angewendeten Therapien nur begrenzt möglich. Zahlen aus spezialisierten Zentren zeigen im zeitlichen Verlauf eine deutlich bessere Prognose mit einer Überlebensrate von bis zu 70% [8]. Eine besondere Rolle beim Outcome von Patienten mit akutem Lungenversagen spielt die auslösende Grunderkrankung. Die Letalität des akuten Lungenversagens im Rahmen eines septischen Prozesses wird in den meisten Studien wesentlich höher angegeben als die Letalität des ARDS anderer Genese. In mehreren Studien konnten die höchsten Überlebensraten des ARDS im Rahmen eines Polytraumas beobachtet werden [11,12]. 2.6. Pathophysiologie des ARDS Die wichtigsten pathophysiologischen Veränderungen beim ARDS betreffen den Gasaustausch, die pulmonale Hämodynamik und die Lungenmechanik. Eine Kombination von pathogenetischen Schädigungsmechanismen ist für diese Veränderungen verantwortlich. Ein Trauma (Trigger) unterschiedlicher Genese führt über Aktivierung von körpereigenen Kaskadensystemen (Entzündungskaskaden) zur Bildung und Freisetzung von proinflammatorischen Mediatoren, die über den Blutfluss das Lungenparenchym beeinträchtigen. Ein frühes exsudatives alveoläres Ödem, durch Übertritt von Plasmaproteinen, inaktiviert und beeinträchtigt das Surfactansystem [13]. Der Surfactantmangel führt zu einer Erhöhung der Oberflächenspannung in den Alveolen, so dass die Alveolen kollabieren und sich Atelektasen ausbilden. In der Folge kommt es zur Verminderung der pulmonalen Gasaustauschfläche sowohl durch Atelektasen als auch durch entzündliche Infiltrate. Die Konsequenz ist eine Zunahme des intrapulmonalen Rechts-Links-Shunts mit sauerstoffrefraktärer Hypoxämie und Minderung der Lungencompliance. Als Folge der akuten Entzündung entstehen Gefäßthrombosierungen der kleinen pulmonalen Gefäße, mit der konsekutiven Seite 5

Ausbildung eines pulmonalen Hochdrucks und einer Vergrößerung der alveolären Totraumventilation. Je nach Schweregrad des akuten Lungenversagens finden sich nur noch wenige Abschnitte mit normalen Ventilation-Perfusions-Verhältnissen (V/Q). Pathophysiologisch finden sich Bereiche mit normalem V/Q neben denen mit erhöhtem intrapulmonalen Rechts-Links-Shunt sowie Arealen mit Totraumventilation [14]. In diesen Lungenarealen findet nur noch ein sehr eingeschränkter Gasaustausch statt, der sich ab einer Shuntfraktion > 50% auch durch Erhöhung der inspiratorischen Sauerstoffkonzentration nicht entscheidend beeinflussen lässt. Der erhöhte pulmonalvaskuläre Widerstand in dessen Folge sich eine pulmonalarterielle Hypertension ausbilden kann, ist ein wesentliches Symptom für die hämodynamischen Veränderungen. Pulmonal vaskuläre Obstruktion und Vasokonstriktion sind Ursachen für die Widerstandserhöhung in der Pulmonalstrombahn. Die treibende Kraft für das pulmonale Ödem ist der pulmonalarterielle Druck. Infolge der Ödembildung kommt zu einer drastischen Erhöhung des Eigengewichts der Lunge von durchschnittlich 974 g auf 2590 g. [15]. Das hohe Eigengewicht der Lunge komprimiert die untenliegenden Areale. In Rückenlage führt dies vor allem in den dorso- basalen Lungenabschnitten zum Alveolarkollaps. Das Ausmaß der Atelektasen in diesen Bereichen resultiert in einer Erhöhung des intrapulmonalen Rechts-Links-Shunt und führt konsekutiv zur Hypoxämie. Dieser Zustand der Lunge ist mit einem wassergetränkten Schwamm vergleichbar (Abb. 2). Abb. 2: CT-Aufnahme eines wassergefüllten Schwammes, die verdeutlichen soll, welche Kompressionskräfte in einer ARDS-Lunge durch das Lungenödem generiert werden. Abb. von Priv.-Doz. Dr. U. Keske, Radiologische Klinik der Charité, Berlin. Seite 6

Lungenmechanisch kommt es zu einer Reduktion der Compliance des thorakopulmonalen Systems. Bei Patienten mit ARDS pulmonaler Genes (z. B. Pneumonie) steht die Verminderung der pulmonalen Compliance im Vordergrund [16]. Charakteristisch ist die Lungenschädigung beim ARDS/ALI sehr inhomogen. Es liegen belüftete neben unbelüfteten Arealen. Computertomographische Aufnahmen der ARDS-Lungen zeigen, dass größere zusammenhängende Verdichtungen vor allem in den abhängigen Lungenabschnitten auftreten [17]. Auf der Basis von computertomographischer Darstellungen von ARDS-Lungen entwickelte Gattinoni et al. das Modell der Baby-Lunge. Die Lunge wurde nach der Art ihrer pathophysiologischen Veränderung in die Zonen H = gesund ( healthy ) beschreibt die gesunden Lungenareale, Zone R =rekrutierbar ( recruitable ), die durch therapeutische Maßnahmen wieder für den Gasaustausch rekrutierbaren Lungenareale und Zone D=krank ( diseased ) beschreibt die schwer erkrankten Lungenareale, die nicht oder nur kurzfristig für den Gasaustausch zurückgewonnen werden können oder erst mit zunehmender Ausheilung des ARDS am Gasaustausch teilnehmen eingeteilt (Abb. 3). Normal ventilierte Areale (Zone H) machen bei schwerem ARDS oft nur noch 20-30 % der ehemaligen Atemoberfläche aus. Demzufolge steht dem erwachsenen ARDS- Patienten also nur noch eine Babylunge für den gesamten Gasaustausch zur Verfügung. Durch eine adäquate Therapie ist es unter Umständen möglich eine Überführung der Zone R in eine Zone H zu erreichen [18]. Abb. 3: Modell der Baby-Lunge in Gattinoni et al. [18]. Seite 7

2.7. Klinisches Bild des ARDS Das ARDS wird in vier Stadien eingeteilt: Stadium I wird durch das auslösende Ereignis bestimmt, Sepsis, Schock oder Trauma. Im Laufe der nächsten 12-24 h entwickelt sich eine schnelle, tiefe Atmung, die zunehmend als Dyspnoe empfunden wird. Oft wird dieses Stadium erst retrospektiv erkannt. Im Stadium II zeigt sich in der Blutgasanalyse bereits eine Hypoxämie kombiniert mit einer kompensatorischen respiratorischen Alkalose. Häufig sind die Patienten zu diesem Zeitpunkt schon intubiert, so dass man diese beiden Stadien aufgrund subjektiver Symptome des Patienten nicht voneinander unterscheiden kann. Können Stadium I und II nicht durch therapeutische Maßnahmen beeinflusst werden, so geht das ARDS in das Stadium III über. Trotz hoher Beatmungsdrücke und hoher inspiratorischer Sauerstoffkonzentrationen kann die schwere Hypoxie nicht beseitigt werden. Durch die immer mehr zunehmende alveoläre Totraumventilation nimmt nun auch der p a CO 2 zu und es entwickelt sich eine respiratorische Globalinsuffizienz. Radiologisch sind Zeichen des interstitiellen Lungenödems zu erkennen (Abb.4). Im Endstadium schreitet das Lungenversagen irreversibel fort. Immer höhere Beatmungsdrücke und inspiratorische Sauerstoffkonzentrationen sind notwendig. Dieser Ablauf entspricht einem initial exsudativen Stadium, gefolgt von einem unkontrollierten fibroproliferativen Stadium [10]. Abb. 4: Röntgen Thorax a p eines ARDS- Patienten. Deutlich erkennbar sind die beidseits ausgedehnten nicht ventilierten Lungenareale als Ursache für die ausgeprägte Hypoxämie. Abb. von Dr. S. Laudi, Klinik und Poliklinik für Anästhesiologie und Intensivmedizin, Universitätsklinium Leipzig. Seite 8

3. Therapie des ARDS Aufgrund der pathophysiologisch im Vordergrund stehenden Hypoxämie ist die Sicherstellung einer adäquaten Oxygenierung mit einer die Lunge möglichst wenig belastenden maschinellen Beatmung das primäre Ziel der ARDS- Behandlung. 3.1. Maschinelle Beatmung Ziel der Beatmung ist die Eröffnung und Stabilisierung von atelektatischen Lungenarealen mit positivem Atemwegsdruck. Durch die Anwendung von positiv endexspiratorischem Druck (PEEP) kann häufig ein suffizienter Gasaustausch sichergestellt werden. Die besondere therapeutische Herausforderung besteht darin, dass beim ARDS die Lungenbezirke mit unterschiedlich guter Gasaustauschfähigkeit aneinandergrenzen. Die notwendigen Eröffnungsdrücke dieser Bezirke sind oftmals sehr unterschiedlich, so dass beim Einsatz niedriger Atemwegsdrücke atelektatische Lungenareale nicht rekrutiert oder ventiliert werden. Demgegenüber können zu hohe Atemwegsdrücke die gesunde Lunge zusätzlich schädigen (Baro- Volutrauma) [20,21]. Es entwickelt sich ein Circulus vitiosus, bei dem die Schwere der Lungenschädigung eine aggressive Beatmungstherapie erfordert, die jedoch ihrerseits zum Fortschreiten des Lungenschadens beitragen kann ( ventilator induced lung injury VILI) [22]. Um die nachteiligen Effekte zu minimieren wurde das Konzept der lungenprotektiven Beatmung erarbeitet. Dieser Begriff wird für eine Beatmungsstrategie verwendet, bei der erhöhte PEEP-Werte in Kombination mit kleinen Tidalvolumina (6-8 ml/kg KG ideal) und einer Begrenzung des Atemwegsspitzendrucks (<30 cmh 2 O) appliziert werden. Durch die Anwendung niedriger Tidalvolumina soll die endinspiratorische Überdehnung von Alveolen mit konsekutiver Parenchymschädigung verhindert werden. Amato et al. zeigten erstmalig, dass es durch lungenprotektive Beatmung zu einer Reduktion der Letalität, Inzidenz von Barotraumen sowie eine Verbesserung der Oxygenierung kommt [23]. In einer großen multizentrischen, randomisierten und kontrollierten ARDS Network-Studie zur lungenprotektiven Beatmung im Jahre 2000 wurden die Vorteile von kleineren gegenüber größeren Tidalvolumina bestätigt. Es wurde gezeigt, dass die Beatmung mit 6 ml/kg berechnetem Körpergewicht versus 12 ml/kg berechnetem Körpergewicht und die Begrenzung des Plateaudrucks auf 30 cm H 2 O einen signifikanten Vorteil hinsichtlich der Letalität von Patienten mit akutem Lungenversagen hat (Abb. 5) [24]. Seite 9

Abb. 5: 28-Tage Überleben von 53 Patienten, die entweder einer Lungenprotektiven (Tidalvolumen 6 ml/kg Idealgewicht, permissive Hyperkapnie bis 80 mmhg, ph bis 7,20) oder einer konventionellen Beatmung zugeführt wurden in Amato et al.[23]. Eine nach diesen Parametern modifizierte Beatmung geht außerdem mit einer frühzeitigen Entwöhnung vom Respirator und einer Verringerung der Dauer eines Multiorganversagens einher [24]. Weitere vorteilhafte Effekte für die Therapie des ARDS haben sich durch die Beatmung mit einem positiven endexspiratorischen Druck (PEEP) gezeigt. Der Einsatz von PEEP führt zu einer Rekrutierung minderbelüfteter Lungenareale (kollabierte Alveolen=Atelektasen) [25], zur Vergrößerung der funktionellen Residualkapazität (FRC), zur Verbesserung der Lungenmechanik und der arteriellen Sauerstoffsättigung von ARDS Patienten [26,27]. Die Anwendung des PEEP ist seit Jahrzenten wesentlicher Bestandteil der Beatmungstherapie des ARDS. Schon bei der Erstbeschreibung durch Ashbaugh et al. erwies sich die einzelne Anwendung von PEEP als hilfreich zur Behandlung von Atelektasen und Hypoxämie [2]. 3.2. Flüssigkeitsrestriktion Pathophysiologisch sind ein erhöhter intravaskulärer hydrostatischer und ein niedriger onkotischer Druck treibende Kräfte für die Ödembildung bei Patienten mit ARDS und ALI [28]. Es ist anzunehmen, dass sich durch eine Flüssigkeitsrestriktion und aktiver Flüssigkeitsentzug ein Lungenödem vermindern und somit die Lungenfunktion und das klinische Outcome der Patienten verbessern lassen. Dies war lange umstritten, da hierbei das Risiko einer Reduktion der Herzzeitvolumens und damit einer Funktionseinschränkung extrapulmonaler Organe besteht. Durch eine aktuelle Studie des ARDS-Networks wurde der Vorteil der Flüssigkeitsrestriktion an 1000 Patienten mit Seite 10

ALI bestätigt [29]. In dieser Studie wurde bei der Hälfte der Patienten die Flüssigkeitszufuhr reduziert und die Diurese erhöht, während die Kontrollgruppe mit einem liberalen Flüssigkeitsmanagement therapiert wurde (kumulative Flüssigkeitsbilanz in 7 Tagen: 136 versus 6992 ml). Das restriktive Flüssigkeitsmanagement führte zwar zu keiner Verbesserung der Letalität, doch ergaben sich signifikante Verbesserungen des Oxygenierungsindex (mittlerer Atemwegsdruck x inspiratorischer Sauerstofffraktion/PaO 2 ), des Lung Injury Score, der beatmungsfreien Tage (14,6 versus 12,1 Tage) und der Dauer der Intensivbehandlung (13,4 versus 11,2 Tage). Es gab keine Hinweise auf Funktionsstörungen extrapulmonaler Organe, insbesondere keine Häufung von Nierenversagen [29]. 3.3. Rekrutierungsmanöver Ein weiterer therapeutischer Ansatz beim ARDS ist das sogenannte Open- up- the lung - Konzept (Konzept der offenen Lunge). Dieses Beatmungskonzept besteht formal aus den Komponenten Wiedereröffnung ( Open up the lung ) und Offenhalten ( Keep the lung open ) kollabierter Alveolarkompartimente. Durch kurzzeitige Erhöhung des Beatmungsdrucks werden Atelektasen eröffnet und durch einen adäquaten PEEP offen gehalten. Dieses Konzept wurde von Lachmann in die Therapie des akuten Lungenversagens eingeführt [30]. In der klassischen Form nach Lachmann wird für 10-15 Atemzüge der Inspiratorische Druck schrittweise auf 40-60 cm H 2 O mit einem PEEP von bis zu 25 cm H 2 O kombiniert. Anschließend werden Spitzendruck und PEEP wieder reduziert. Als weitere Variante werden Blähmanöver durchgeführt. Hierbei wird der Atemwegsdruck über 30 Sekunden kontinuierlich auf etwa 40 cmh 2 O erhöht [31]. Alternativ lässt sich das Rekruitment von Atelektasen auch durch intermittierende Seufzer mit einem Plateaudruck von bis zu 45 cmh 2 O während der maschinellen Beatmung erreichen [32]. Rekrutierungsmanöver sind vor allem in der Frühphase des ARDS (<72-96 Stunden nach Diagnosestellung) mit extrapulmonaler Ursache erfolgreich anwendbar. Dabei sind jedoch mögliche Kontraindikationen zu beachten [16,33]. Durch die Erhöhung des intrathorakalen Druckes kann es zur Verschlechterung des venösen Rückflusses und damit zum Abfall des Herzzeitvolumens kommen. Dieser Effekt ist bei Patienten mit eingeschränkter Pumpfunktion bzw. bei intravasalem Volumenmangel besonders relevant. Zusätzlich ist die Anwendung der erhöhten Atemwegsdrücke mit einer Überdehnung der ventilierten Lungenareale verbunden. Rekrutierungsmanöver sollten daher nicht ständig wiederholt werden, vor allem nicht bei Erfolglosigkeit. Insbesondere bei lungenprotektiv beatmeten Patienten ergeben Seite 11

Rekrutierungsmanöver häufig keine wesentliche Verbesserung der arteriellen Oxygenierung [33]. 3.4. Selektive pulmonale Vasodilatation und Prostacycline Die Inhalation von niedrigen Konzentrationen von Stickstoffmonoxid (NO) führt zu einer selektiven Vasodilatation in ventilierten Lungenarealen mit konsekutiver Senkung des pulmonal-arteriellen Blutdrucks (PAP) sowie zu einer Abnahme des pulmonalen Rechts- Links- Shunts mit Verbesserung der Oxygenierung durch Blutumverteilung in gut belüftete Lungenareale (Abb.6). Dieser Effekt ist erstmalig von Rossaint et al. mit inhaliertem Stickstoffmonoxid (ino) bei ARDS Patienten nachgewiesen worden [34]. Da ino sofort bei Kontakt mit Hämoglobin inaktiviert wird, treten keine systemischen Effekte auf. Abb. 6: Schematische Darstellung der Wirkung von inhaliertem NO bei Patienten mit akutem Lungenversagen (modifiziert nach: Hart et al.1999). Bild A: Eine belüftete Shuntalveole x in Nachbarschaft zu einer ventilierten Alveole y verursacht eine Oxygenierungstörung mit Abfall der arteriellen Oxygenierung. B: Inhaliertes NO (schwarze Punkte) bewirkt eine selektive Vasodilatation in ventilierten Lungenarealen mit der Folge einer Umverteilung des Blutflusses in diese Bereiche. Als Resultat verbessert sich die arterielle Oxygenierung. Seite 12

Der derzeitige klinische Stellenwert der selektiven pulmonalen Vasodilatation mit ino besteht darin, als Notfallmaßnahme bei ARDS- Patienten mit ansonsten therapierefraktärer Hypoxämie zu Verfügung zu stehen. Bei erfolgreicher Anwendung kann die alternativ als Ultima Ratio in der Behandlung des akuten Lungenversagens mögliche, aber wesentlich aufwendigere und komplikationsträchtigere extrakorporale Membranoxygenierung (ECMO) vermieden werden [35]. Nachteilig bei der ino Applikation ist, dass ein Anteil von etwa 30% der Patienten mit akutem Lungenversagen nicht mit einer klinisch relevanten Verbesserung des Gasaustausches reagieren sowie die Bildung reaktiver Nebenprodukte, die möglicherweise schädigend wirken können [36]. Eine Alternative zu ino ist die Verneblung von Prostacyclin oder von dessen länger wirksamem Analogon Iloprost [37]. Bei der Applikation muss die Konzentration so gewählt werden, dass es zu keinem nennenswerten Übertritt in den systemischen Kreislauf kommt. Als Konsequenz der verbesserten arteriellen Oxygenierung kann in vielen Fällen die Invasivität der Beatmung durch eine Reduktion von inspiratorischer Sauerstoffkonzentration und des Atemwegsdruckes vermindert werden. Weder ino noch die Prostacycline sind derzeit zur Behandlung von erwachsenen Patienten mit ARDS zugelassen. Die Anwendung ist daher nur als Heilversuch möglich. Seite 13

3.5. Extrakorporale Membranoxygenierung Durch die Weiterentwicklung der Herz-Lungen-Maschinen und Membranoxygenatoren gelang es zu Beginn der 1970er Jahre erstmals, den Gasaustausch bei Patienten mit schwerstem respiratorischem Versagen extrakorporal zu unterstützen [38]. Das Verfahren der extrakorporalen pumpenbetriebenen Membranoxygenierung (ECMO) ist bis heute wegen seiner Komplexität spezialisierten Zentren vorbehalten (Abb. 7) [39]. Abb. 7: ECMO Therapie auf der Intensivstation unter maximaler Therapie. Im mittleren unteren Bereich im Bild sind die beiden Pumpen für die Extrakorporale Membranoxygenierung (ECMO) erkennbar. Abb. von S.Köppen, Poliklinik für Anästhesie und Intensivmedizin der Charité, Berlin Die Rationale für den Einsatz solcher Verfahren ist zum einen die passagere Unterstützung des kritisch eingeschränkten Gasaustausches und zum anderen die Etablierung einer lungenschonenden Beatmung [40]. Bei der veno-venösen extrakorporalen Membranoxygenierung (vv ECMO) wird das Blut aus einer oder beiden Femoralvenen (Drainagekanülen) drainiert und durch okklusive Roller- oder Zentrifugalpumpen über Membranoxygenatoren zurück in die V.jugularis interna in den venösen Kreislauf gepumpt. Durch Variationen der Gas- und Blutflussraten kann der CO 2 -und O 2 -Transfer geregelt werden. Bereits bei einem Blutfluss von 25 % des Herzzeitvolumens über den extrakorporalen Kreislauf lassen sich eine ausreichende Decarboxylierung des Blutes und eine adäquate Sauerstoffversorgung des Organismus gewährleisten [41]. Seite 14

Neben der pumpenbetriebenen vv ECMO wurden in den letzten Jahren pumpenlose extrakorporale arterio-venöse Unterstützungssysteme ( pumpless extracorporeal lung assist- pecla) entwickelt und in den klinischen Alltag eingeführt (Abb.8). Abb. 8: Implantiertes pecla System bei einem Patienten mit akuten Lungen versagen. Auf der rechten Seite ist die A. femoralis kanüliert, links die V. femoralis. Der Flusssensor ist zwischen der A. femoralis und dem Membransystem angebracht. Abb. von S.Köppen, Poliklinik für Anästhesie und Intensivmedizin der Charité, Berlin Nach Kanülierung der Arteria und Vena femoralis bewirkt die körpereigene arteriovenöse Druckdifferenz in Kombination mit einem Membranoxygenator eine suffiziente Decarboxylierung des Blutes und eine moderate Steigerung der Oxygenierung [42]. Die Kanülierung der Arteria femoralis kann ischämische Komplikationen induzieren und erfordert eine sorgfältige Kontrolle. Der Membranoxygenator ist charakterisiert durch einen sehr geringen Widerstand in Relation zur durchgeleiteten Blutströmung, da es nur so möglich ist, eine ausreichend hohe Druckdifferenz von ca. 70 mmhg zwischen Arterie und Vene zu generieren. ECMO und pecla unterscheiden sich als System zur extrakorporalen Lungenunterstützung erheblich bezüglich der technischen Voraussetzungen, der Effekte auf den Gasaustausch sowie im Hinblick auf Komplikationen und Kosten [42]. Nach derzeitigem Stand der Literatur ist der Einsatz der extrakorporalen Membranoxygenierung als Ultima ratio bei Patienten mit schwerem Lungenversagens und therapierefraktären Hypoxämie anzusehen [41]. Seite 15

Bei einer ausgeprägten Hyperkapnie mit begleitender Azidose, die unter lungenprotektiver Beatmung zunimmt, ist in Kombination mit moderater Oxygenierungsstörung die Anwendung der pecla induziert. Ob pecla als unterstützende Maßnahme zur konsequenten Anwendung einer Lungenprotektion eingesetzt werden kann, ist Gegenstand laufender klinischer Studien. 4. Bauchlage In den letzten Jahren hat sich die Bauchlagerung zunehmend als unterstützendes Konzept bei der Behandlung des akuten respiratorischen Versagens etabliert. In der Erstbeschreibung berichteten Piehl und Brown im Jahre 1976 über teilweise dramatische Steigerungen der Sauerstoffversorgung bei Patienten mit respiratorischem Versagen [43]. In weiteren klinischen Studien wurde durch diese Therapiemaßnahme in etwa 60-80% der Anwendungen eine klinisch relevante Verbesserung der Oxygenierung erreicht, welche nachfolgend eine Reduzierung der inspiratorischen Sauerstoffkonzentration ermöglichte [44,45]. 4.1. Definition und Ziele der Bauchlagerung Bauchlage bedeutet die Umlagerung eines Patienten um 180 Grad von der Rückenlage (Abb.9). Abb. 9: Komplette Bauchlagerung bei Patienten mit schwerem ARDS. Abb. von S.Köppen, Poliklinik für Anästhesie und Intensivmedizin der Charité, Berlin Primäres Ziel der Bauchlagerung ist die Verbesserung des Gasaustausches. Diese kann innerhalb von weniger Minuten oder erst nach mehreren Stunden nach Beginn der Lagerungsmaßnahme eintreten. Eine Vorhersage ob ein Patient schnell, verzögert Seite 16

oder gar nicht von der Bauchlage profitiert, ist nicht möglich. Guerin et al. zeigten in ihrer Studie aus dem Jahr 2004 einen positiven Effekt der Bauchlagerung auf die Vermeidung ventilator-assoziierter Pneumonien (VAP). Pro 100 Beatmungstage war das Auftreten einer VAP mit 2,14 Fällen in der Rückenlagegruppe signifikant häufiger als in der Bauchlagerungsgruppe mit 1,66 Fällen (p=0,045) [46]. Ein wichtiger Effekt der Bauchlage ist in diesem Zusammenhang die verbesserte Sekretmobilisation aus dys- und atelektatischen Lungenkompartimenten [45]. 4.2. Pathophysiologische Grundlagen Der Wechsel von der Rücken- in die Bauchlage führt zu teilweise erheblichen Veränderungen der Atemphysiologie und der Lungenmechanik. Der ventro-dorsale Pleuradruckgradient nimmt schwerkraftbedingt von apikal nach basal zu. Der Druck im Pleuraspalt ist bei aufrechter Körperhaltung in den apikalen Lungenarealen am stärksten negativ und nimmt nach basal durch das Eigengewicht der Lunge zu. Der transpulmonale Druck ist demnach in den apikalen Lungenarealen am größten und nimmt kontinuierlich basalwärts ab. Um Bronchiolen und Alveolen offen zu halten ist ein bestimmter transpulmonaler Druck notwendig. Wird dieser Wert unterschritten kommt es zum Bronchiolen- und Alveolarkollaps (Atelektasen). Die Lunge besteht aus einer Vielzahl von Einheiten. Jede Einheit drückt auf die unter ihr liegende Lungeneinheit, sodass in Rückenlage der größte Druck auf den dorsalen Lungeneinheiten lastet und somit in diesen Bereichen das Verhältnis Luft/ Gewebe am kleinsten ist. Je flüssigkeitsreicher die Lungeneinheiten sind, desto höher ist auch der hydrostatische Druck in den dorsobasalen Lungenarealen, sodass diese Lungenareale durch Kompression ihren Luftanteil verlieren und nur noch aus ihrem Gewebeanteil (Atelektasen) bestehen [47,48]. Die klinischen Folgen sind eine erhebliche Einschränkung der regionalen Ventilation mit konsekutiver Abnahme der funktionellen Residualkapazität. Diese Lungenareale werden gravitationsbedingt gut perfundiert, sodass niedrige Ventilations-/ Perfusionsverhältnisse entstehen, es liegt also ein intrapulmonaler Rechts-Links-Shunt vor. Die beatmungsbedingte inspiratorische Erhöhung des intrathorakalen Drucks in den gut belüfteten ventralen Lungenarealen führt zu einer Verminderung der regionalen Perfusion. Die klinischen Folgen sind lokal erhöhte Ventilations-/Perfusionsverhältnisse (V A /Q), das heißt eine Zunahme der Totraumventilation mit konsekutiver Verschlechterung des pulmonalen Gasaustausches [49]. Außerdem kann eine Überblähung belüfteter Areale den bestehenden Lungenschaden weiter vergrößern und damit einen beatmungsinduzierten Lungenschaden herbeiführen (VILI). Seite 17

4.3. Atmung in Bauchlage Bauchlagerung führt zu einer Verringerung des Pleuradruckgradienten und daraus resultierend zu einer Homogenisierung der regionalen Belüftung. Das bewirkt einen ausgeprägten Anstieg des PaO 2 /FiO 2 Verhältnisses. Die Reduktion des Pleuradruckgradienten in Bauchlage wird häufig von einer Veränderung der Lungenmechanik begleitet. Die Bauchlage bewirkt jedoch nicht regelhaft eine echte Zunahme des endexspiratorischen Lungenvolumens (EELV), so dass die Verbesserung des Gasaustausches nicht ausschließlich auf Grundlage der Rekrutierung kollabierter Areale bei gleichbleibender Belüftung zurückzuführen ist. Vielmehr führt die zeitgleiche Verringerung der Überblähung noch belüfteter Areale zu einer Verbesserung des Gasaustausches [50]. Bei gleichbleibenden Gesamtvolumen der Lunge kommt es so zu einer homogeneren Verteilung der Belüftung, einer Verbesserung des Ventilations-Perfusions-Verhältnisses und konsekutiv zur Verbesserung des Gasaustausches. Die regionale Verteilung des endexspiratorischen Lungenvolumens (EELV) und der funktionellen Residualkapazität (FRC) werden optimiert [51]. In vielen Fällen findet sich jedoch während der Bauchlage auch ein absoluter Anstieg des endexspiratorischen Lungenvolumens (EELV) oder der funktionellen Residualkapazität (FRC), wie beispielweise von Guerin et al. berichtet [52]. Von Bedeutung sind auch die lagerungsabhängigen Veränderungen der Lungenmechanik. Beim Wechsel der Körperlage aus der vertikalen in die horizontale Position kommt es zu einer Reduktion der Thoraxwandcompliance und einer Verbesserung des Gasaustausches unabhängig vom endexspiratorischen Lungenvolumen [53]. Die Ursache der reduzierten Thoraxwandcompliance ist durch eine Abnahme der Beweglichkeit des Zwerchfells oder des knöchernen Thorax bedingt. Bei korrekt durchgeführter Bauchlage kommt es, nicht zu einem Anstieg des intraabdominellen Drucks, daher ist von einer unveränderten Zwerchfelldehnung/ oder elastizität auszugehen. Die Ausdehnung des knöchernen Thorax ist in Bauchlage deutlich behindert. Die knorpligen, beweglichen Anteile des Brustkorbs werden in Bauchlage auf der Matratze gelagert und durch das Eigengewicht des Patienten in ihrer physiologischen Beweglichkeit behindert. Der Verlust an Elastizität des Thorax kann aber weder durch die nun oben liegende, aber von Natur aus steife und wenig bewegliche Wirbelsäule noch durch die Gelenke der Rippen ausgeglichen werden. Es kommt zu einer Reduzierung der Elastizität des Brustkorbs, die Compliance sinkt, der Thorax wird steifer. Diese Veränderungen sind auf die Thoraxwand beschränkt. Die Compliance der Lunge und des gesamten respiratorischen Systems, bestehend aus Lunge und Thoraxwand, bleiben unverändert. Es wird angenommen, dass die Seite 18

Abnahme der Thoraxwandcompliance eine Umverteilung des Tidalvolumens hin zu den abhängigen und zwerchfellnahen Lungenarealen bewirkt, und somit die regionale Belüftung verbessert und den Gasaustausch optimiert [54]. Möglicherweise zeigen Patienten mit schon in Rückenlage eingeschränkter Thoraxwandcompliance nur einen geringeren Effekt auf den Gasaustausch durch die Bauchlage. Ursache dafür ist das durch die Lagerung es zu keiner weiteren Abnahme der Thoraxwandcompliance kommt [53]. Untersuchungen an ARDS-Patienten zeigten, dass die homogenere Belüftung nicht nur zu einer Zunahme des PaO 2 führt, sondern über die Reduktion der exspiratorischen Flusslimitierung eine Vermeidung eines intrinsischen PEEP und damit eine Abnahme der Überblähung und der Totraumventilation sowie eine Reduktion des arteriellen CO 2 -Partialdrucks bewirkt [50]. Durch eine verbesserte Drainage pulmonaler Sekrete, die Homogenesierung der Belüftung der Lunge und eine Verkürzung der Beatmungsdauer könnte es zu einer Reduktion der Inzidenz ventilator-assoziierter Pneumonien (VAP) durch die Bauchlage kommen. 4.4. O 2 -Responder - O 2 -Nonresponder Die Gründe für das Ausbleiben einer Oxygenierungsverbesserung bei etwa 20-30% der Patienten, den sogenannten Nonrespondern, werden auf verschiedene Ursachen zurückgeführt. Die Wirkung der Bauchlage beruht auf der Homogeniesierung des Ventilations-Perfusionsverhältnisses. Die Bauchlagerung ist bei Patienten in der Frühphase des akuten Lungenversagens, die einen hohen intrapulmonalen Rechts- Links- Shunt infolge dorsobasaler Atelektasen aufweisen, effektiver als in den späteren Phasen des Krankheitsverlaufs [55]. Die Rekrutierbarkeit von atelektatischen Arealen ist Grundvoraussetzung für einen Therapieerfolg [56,57]. Dies erklärt auch, warum Bauchlagerung bei Patienten mit Lungenfibrose keine zielführende Therapie ist [55]. Eine höhere Effizienz der Bauchlagerung ist bei Patienten mit extrapulmonal verursachtem (sekundärem) akutem Lungenversagen im Vergleich zu einem primär pulmonal bedingten Lungenversagen beobachtet worden [58]. Die positiven Effekte der Bauchlagerung traten bei Patienten mit sekundärem akuten Lungenversagen wesentlich rascher ein, das heißt innerhalb einer halben Stunde, mit einem Plateaueffekt nach etwa zwei bis vier Stunden [59,60]. Bei Patienten mit pulmonal bedingtem akutem Lungenversagen erfolgt die Verbesserung der Oxygenierung kontinuierlich über einen Zeitraum von mehreren Stunden [61]. Die Ursachen für die unterschiedlichen Zeitabläufe sind in der Pathophysiologie begründet. Beim sekundären Lungenversagen bestimmen Kompressionsatelektasen das Krankheitsbild. Diese sind durch eine Optimierung des transpulmonalen Drucks leichter zu rekrutieren. Seite 19

Beim pulmonalen Lungenversagen steht die Konsolidierung des Lungenparenchyms im Vordergrund. Die betroffenen Areale sind schwerer zu eröffnen und zu belüften [16]. Ob die Effekte der Bauchlagerung auch in Rückenlage anhaltend sind, hängt vom kritischen Verschlussdruck der eröffneten Alveolarkompartimente ab. Der Rekrutierungseffekt der Bauchlage ist eng mit dem Beatmungskonzept verbunden [62]. Bisher gibt es keine Studien die einen eindeutigen Zusammenhang zwischen dem Effekt der Bauchlage auf die Oxygenierung und der Krankheitsdauer zeigen. 4.5. Komplikationen der Bauchlage Bauchlage kann zu einigen vermeidlichen Komplikationen führen. Neben der akzidentellen Entfernung von Endotrachealtuben, zentralen Venenkathetern und Ernährungssonden (ca. 1-2%) stellen Hautulzerationen an dem Auflagestellen der Patienten eines der häufigsten genannten Probleme dar (ca. 20%). Sud et al. fanden in ihrer Metaanalyse (sechs Studien mit n=504 Patienten) durch Bauchlage einen signifikanten Anstieg des Risikos zur Entwicklung von Hautulzerationen an exponierten Körperregionen und zur Ausbildungen von Ödemen im Gesichtsbereich (ca. 20-30 %) (Tab. 1). Ödeme Gesichtsbereich Augenlider, Corneae Zunge Lippen Duckulzerationen Gesichtsbereich: Stirn, Nase, Kinn Thoraxwand Knie, Tibiavorderkante Tab. 1: Prädilektionsstellen für Ödembildungen und Lagerungsschäden in Bauchlage [54]. Hämodynamische oder respiratorischen Instabilitäten traten nicht signifikant häufiger in der Bauchlage auf [63]. Dyskoordination zwischen Beatmungsgerät und Patient sind häufig auf eine unzureichende Sedierung zurückzuführen. Herzrhythmusstörungen und Nervenschäden wurden in einzelnen Untersuchungen beobachtet. Einmalig wurde ein septischer Schock und eine infektiöse corneale Ulzeration beobachtet [59]. Mit Ausnahme des Auftretens von Drucknekrosen und Sekretverlegungen wurden in größeren, randomisierten, kontrollierten Studien keine Häufung von unerwünschten Effekten beobachtet [64,65,66,67]. Die Vermeidung von Hautulzerationen in Bauchlage erfordert eine hohe Aufmerksamkeit und Kompetenz der betreuenden Pflegekräfte bei der Durchführung der Lagerung. Das Risiko von Lagerungsschäden ist unter Einsatz von vasopressorischen Substanzen (Katecholaminen) deutlich erhöht [68]. Befürchtungen hinsichtlich des Auftretens von vermehrten Komplikationen durch die Seite 20

Bauchlagerung scheinen nicht gerechtfertigt zu sein. Studien mit dem Ziel der Erhebung genauer Zahlen fehlen bis zum jetzigen Zeitpunkt. 4.6. Kontraindikationen Absolute Kontraindikationen für die Bauchlage sind selten und ergeben sich aus den Spezifika des Verfahrens. Patienten mit lebensbedrohlichen Herzrhythmusstörungen sollten nicht auf den Bauch gelagert werden. Beim Vorliegen einer akuten zerebralen Läsion mit erhöhtem intrazerebralem Druck kann die Bauchlage einen weiteren Anstieg des intrazerebralen Drucks auslösen und eine Reduktion der zerebralen Perfusion bewirken. Allerdings kann die durch die Bauchlagerung induzierte Verbesserung des pulmonalen Gasaustausches die zerebrale Oxygenierung steigern [69]. Polytraumatisierte Patienten mit instabiler Wirbelsäule und/oder unversorgten Gesichtstrauma sollten aus Sicherheitsgründen nicht auf den Bauch gelegt werden [70]. Sämtliche Kontraindikationen leiten sich aus den Ein- und Ausschlusskriterien der publizierten Studien her (Tab. 2). Ihre tatsächlichen Nachteile hinsichtlich der Kombination mit der Bauchlage wurden bisher nicht sicher nachgewiesen. Von diesen Kontraindikationen kann daher im Einzelfall nach Abwägung von Nutzen und Risiko und nach Absprache mit den beteiligten Fachdisziplinen abgewichen werden. Kontraindikation Instabile Wirbelsäule Extensionsbehandlung Instabile Frakturen, z.b. Thorax Schädel- Hirntrauma mit erhöhtem intrakraniellen Druck Instabile Hämodynamik, z.b. Schock oder Herzrhythmusstörungen Kommentar Absolute Kontraindikation Unpraktikabel Relative Kontraindikation: Unterschiedliche Meinungen unter Unfallchirurgen Relative Kontraindikation: Entscheidung nach Ätiologie, Art, Ausmaß und Monitoring Relative Kontraindikation: Erschwerte kardiopulmonale Reanimation Tab. 2: Kontraindikationen zur Beatmung in Bauchlage, modifiziert nach Bein. T. [71]. Die Bauchlagerung bei stark übergewichtigen Patienten stellt eine besondere Herausforderung dar. Die korrekte Ausführung der Bauchlagerung ist bei diesen Patienten Grundvoraussetzung dafür, dass optimale Bedingungen für eine Verbesserung der Lungenfunktion geschaffen werden, aber auch Lagerungsschäden vermieden werden. Die Lagerung adipöser Patienten ist im Vergleich zu normalgewichtigen Patienten mit einem höheren Kraft-und Zeitaufwand verbunden. Seite 21

Der Personalbedarf muss sich am Gewicht des Patienten orientieren, andererseits dürfen sich die Helfer nicht gegenseitig behindern. 4.7. Studien In zahlreichen Studien wurde nach Parametern gesucht, welche die Wirkung der Bauchlage prognostizieren könnten. Vermehrten positive Reaktionen (Responder) stehen ausbleibende Reaktionen (Non- Responder) gegenüber [56, 59, 72,73]. Für die klinische Routine anwendbare prädiktive Faktoren, für Erfolg oder Misserfolg der Lagerungstherapie sind zurzeit nicht verfügbar. Bei der überwiegenden Mehrheit der Patienten mit akuten Lungenversagen führt die Bauchlagerung zu einer klinisch bedeutsamen Verbesserung der Oxygenierung [64]. Der positive Effekt der Bauchlagerung auf den Gasaustausch kann unmittelbar ( 30 min) oder mit einer Verzögerung bis zu 12 Stunden eintreten [57, 74,75]. Bei Nicht - Ansprechen während der ersten Bauchlagerung kann eine Wiederholung Erfolg versprechend sein [64,76]. Mehrere Zyklen intermittierender Bauchlage und Rückenlage ergeben einen nachhaltigen Effekt auf die Besserung der Oxygenierung in Rückenlage [64,77]. Für die Bauchlage liegen vier große, prospektiv-randomisierte, kontrollierte Multicenterstudien vor (Tab. 3). Die Ergebnisse der einzelnen Studien sind durch verschiedene Aspekte des Studiendesigns limitiert. Gattinoni 2001 [64] Guerin 2004 [65] Mancebo 2006 [66] Taccone 2009 [78] Rl vs. BL Rl vs. BL Rl vs. BL Rl vs. BL Patienten 152 I 152 387 I 413 60 I 76 174 I 168 Kriterium PaO 2 / FiO 2 < 300 PaO 2 /FiO 2 < 300 PaO 2 / FiO 2 < 200 PaO 2 /FiO 2 < 200 Stunden BL/d 7 h 8 h 20 h 18 h Tidalvolumen 10 ml/kg 8-10 ml/kg 8 ml/kg 8 ml /kg PEEP 10 cm H 2 O 8 cm H 2 O 8 cm H 2 O 5-24 cm H 2 O Oxygenierung Komplikationen Ø Tab. 3: Studiendesign und Ergebnisse von 4 prospektiv- randomisierten Studien zur Bauchlage bei akutem Lungenversagen [64, 65, 66, 78]. RL, Rückenlage; BL, Bauchlage; PaO 2, arterieller Sauerstoffpartialdruck; FiO 2, inspiratorische Sauerstoffkonzentration; PEEP, positiv-endexspiratorischer Druck;, stark erhöht; erhöht; Ø nicht untersucht. Seite 22

In einer Studie von Gattinoni et al. (prone supine study I) wurden 304 Patienten mit ALI oder ARDS untersucht [64]. Für die in die Bauchlage randomisierte Gruppe (n=152) wurde laut Studienprotokoll eine tägliche Bauchlagerung von 6 Stunden über einen maximalen Zeitraum von 10 Tagen vorgesehen. Ob der Patient tatsächlich in Bauchlage verbracht wurde, hing auch von dem Ergebnis einer Blutgasanalyse vor dem Manöver ab. Erfüllte der Patient die Kriterien für ein ALI oder ARDS, wurde die Lagerungsmaßnahme durchgeführt, wenn nicht, wurde darauf verzichtet. Die Dauer der Bauchlage wurde durch den behandelnden Arzt bestimmt. Anhand dieses Protokolls wurden die Patienten im Mittel täglich für 7±2 Stunden auf den Bauch gelagert. Bei der Untersuchung der Effekte auf den Gasaustausch fanden die Autoren eine signifikante Verbesserung der Oxygenierung gegenüber der nur auf dem Rücken gelagerten Gruppe. Bei der Untersuchung der Letalität gab es jedoch keinen Unterschied. Nur im Rahmen einer post-hoc Analyse ihrer Untersuchung fanden Gattinoni et al. für bestimmte Patienten einen Zusammenhang zwischen Lagerungsform und Letalität am Tag 10 nach Studieneinschluss. Patienten mit einer Beatmung mit hohen Tidalvolumina, einen SAPS > 49 Punkten oder einem PaO 2 /FiO 2 < 89 mmhg profitierten von der Bauchlagerung und hatten ein signifikant höheres Überleben. Dieser Effekt war zu späteren Untersuchungszeitpunkten nicht mehr nachweisbar. Ein Problem dieser Studie war die hohe Anzahl der Protokollverstöße. Zwölf Patienten wechselten wegen schwerer Hypoxämie in die Bauchlagerungsgruppe. Ein weiterer Kritikpunkt ist, dass mehrere beteiligte Zentren bis zur Studienteilnahme die Bauchlage noch nie genutzt und somit keine Erfahrung in der Anwendung dieses Manövers hatten [64]. In der Studie von Guerin et al. war für die Teilnahme eine einjährige Erfahrung mit der Bauchlage Voraussetzung [65]. Es wurden 800 Patienten mit einem höchstens 48 Stunden bestehenden ALI oder ARDS eingeschlossen. Die Beatmungseinstellung wurde durch den behandelnden Arzt festgelegt. Die Patienten, die für die Bauchlagerungsgruppe randomisiert wurden, lagen für wenigstens acht Stunden am Tag auf dem Bauch. Im Studienprotokoll gab es definierte Kriterien zur Verbesserung des Gasaustausches, wurden diese erreicht, beendete man die Bauchlage. Auch in dieser Studie gab es einen signifikanten Anstieg des PaO 2 /FiO 2 durch das Lagerungsmanöver. Es gab jedoch auch hier keinen statistisch signifikanten Unterschied bei der Letalität. In dieser Studie gab es 81 Patienten (21%), die für die Rückenlagegruppe randomisiert wurden, aber aufgrund einer akuten Hypoxämie auf den Bauch gelagert wurden. Die mittlere Lagerungsdauer von acht Stunden pro Tag war relativ gering. Seite 23