Mechanische Beatmung in der Neonatologie - Thieme Connect · PDF fileRESPIRATOR Abb.2 Funktionsweise eines Neonatalbeatmungsgeräts. ... Merke:er Nachweis, dass moderne Sensorik undD

PathophysiologischeGrundlagen

Die mechanische Beatmung eines Neugeborenen undinsbesondere eines kleinen Frühgeborenen stellt einebesondere Herausforderung dar. Besonders im krankenZustand, d.h. im Rahmen des Atemnotsyndroms, ver-trägt die neonatale Lunge nur kleine Tidalvolumina(Abb.1). Große Tidalvolumina sind aufgrund der gerin-gen Compliance schwer erreichbar und außerdemschädlich. Aufgrund der lungenmechanisch extremenSituation müssen bei schweren Erkrankungen oftmalsdie Grenzen der Physik ausgeschöpft werden.

Man geht in Analogie zu Studien an erwachsenenIntensivpatienten [2] davon aus, dass Tidalvoluminavon 4–6ml/kg Körpergewicht optimal sind.

Cave: Je höher die Tidalvolumina, umso schneller

entstehen beatmungsbedingte Schäden.

Um eine ausreichende Ventilation (Atemminutenvolu-men) zu erreichen, sind daher zur Kompensation derkleinen Tidalvolumina relativ hohe Beatmungsfre-quenzen erforderlich. Hohe Frequenzen können nureffektiv sein, wenn das Beatmungsgerät zu schnellenDruckänderungen im Beatmungsschlauchsystem in derLage ist. Hierfür ist eine Minimierung des kompressi-blen Volumens erforderlich, was durch Verwendungkleiner Schlauchdurchmesser und kleiner Befeuchter-

töpfe erreicht wird. Außerdem muss die pneumatischeTechnik mit entsprechender Geschwindigkeit arbeitenkönnen.

Merke: Eine schonende Beatmung besteht aus

kleinen Tidalvolumina. Die Frequenz muss kom-

pensatorisch hoch und die verwendete Technik

dementsprechend schnell sein.

Abgesehen von der durch technische Maßnahmen opti-mierbaren Beatmungsgerätetechnik gibt es für diemaximal mögliche Beatmungsfrequenz auch biolo-

gisch-physikalische Grenzen. Diese hängen von den

Mechanische Beatmung in der NeonatologieUlrich H. Thome

Übersicht

Pathophysiologische Grundlagen 335Lungenprotektive Beatmung 338Optimale Beatmungseinstellungenfinden 339PatientengesteuerteBeatmungsmodi 341Nichtinvasive Beatmung 345Zusammenfassung 347

Neonatologie Scan 4 ê2015 êDOI http://dx.doi.org/10.1055/s-0041-105578 êVNR 2760512015147122234

Druck (cmH2O)

gesunde Neugeborenen-lunge

Lunge bei HMD

Volu

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Abb.1 Druck-Volumen-Kurve beiSurfactantmangelim Vergleich zu nor-maler Lungenfunk-tion (HMD: hyalinesMembransyndrom)[1].

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mechanischen Eigenschaften der Lunge des jeweiligenPatienten und somit vom Erkrankungsstadium sowievom Tubusdurchmesser ab. Werden Inspirationszeitoder Exspirationszeit zu stark verkürzt, sind die Atem-phasen unvollständig und es kommt bei zu kurzerExspirationszeit zu unvollständiger Exspiration undgefangener Luft (Air Trapping) in der Lunge. DieseGrenze kann nur mit speziellen Verfahren (Hoch-frequenzbeatmung) überschritten werden.

Außerdem steigt mit sinkendem Tidalvolumen derrelative Anteil der Atemluft, die im Totraum verbleibtund den Alveolarraum nicht erreicht. Mit Tidalvolumi-na, die dem Totraum entsprechen, ist zumindest theo-retisch kein Gasaustausch mehr möglich, sodass dasTidalvolumen immer deutlich größer als der Totraumsein muss. Diese Grenze kann nur mit Hochfrequenz-beatmung unterschritten werden.

Merke: Für die normale Beatmung ergibt sich

daraus, dass es vorteilhaft ist, den durch die erfor-

derlichen Gerätschaften zusätzlich verursachten

Totraum möglichst gering zu halten.

Eine weitere Schwierigkeit entsteht durch die oftmalsgeringe Kooperation der Patienten. Frühgeborene pas-sen sich oft nicht dem Rhythmus des Beatmungsgerätsan und aufgrund ihrer unregelmäßigen Atmung ist esauch oftmals nicht gut möglich, eine starre Beat-mungsfrequenz optimal an das Frühgeborene anzu-passen. Für die vom Patienten zwischendurch ausge-führten Atemzüge muss das Beatmungsgerät jedochjederzeit dem Patienten ausreichend Luft anbieten, daein Inspirationsversuch gegen geschlossene Ventilenicht nur äußerst unangenehm ist, sondern auch zueinem Verlust des Druckes und zur vermehrten Bildungvon Atelektasen beitragen könnte. Außerdem könnenVersuche des Kindes, zu schreien, in der Bildung vonAtelektasen enden, da das Kind dabei kräftig ausatmet,aber aufgrund des liegenden Endotrachealtubus nichtgleichzeitig die Stimmritze schließen kann, sodassunwillkürlich eine viel zu große Menge Luft aus derLunge entweicht [3].

Ein weiterer wichtiger Punkt bei der Beatmung ist dieBefeuchtung. Unzureichend angefeuchtete Atemluftkann durch Verdunstungskälte dem Kind in den Atem-wegen sehr viel Wärme entziehen. Außerdem kommtes durch Eintrocknung von Sekret in den relativ engenEndotrachealtuben sehr rasch zu einer Tubusobstruk-tion. Andererseits kann eine übermäßige Anfeuchtungder Atemluft durch Kondenswasserbildung und dessenrezidivierenden Aspirationen die kindliche Atmung

deutlich destabilisieren. Schließlich ist es wichtig, dassder Befeuchter einen möglichst geringen Totraum(=kompressibles Volumen) aufweist, um eine raschansprechende Druckregulation durch das Beatmungs-gerät zu ermöglichen.

Technische Entwicklungen

Die erste technische Lösung, die den Anforderungender Neonatalbeatmung tatsächlich gerecht werdenkonnte, war das zeitgesteuerte druckbegrenzte Beat-mungsgerät mit konstantem Fluss im Beatmungs-schlauchsystem. Durch den konstanten Fluss imSchlauchsystem stand immer genügend Luft zur Ver-fügung, sodass das Kind jederzeit nach Belieben einenAtemzug einfügen konnte (Abb.2).

Auch die heutigen modernen Geräte lassen ihreAbstammung von den druckbegrenzten zeitgesteuer-ten Konstantfluss-Beatmungsgeräten deutlich erken-nen. Sie verfügen allerdings i.d.R. über eine automa-

tische Flussregelung, die es den Steuerungsrechnernermöglicht, den Fluss bedarfsgerecht entsprechend denAtemphasen zu variieren, wenngleich auch weiterhinwährend der Exspiration ein erheblicher Fluss imSchlauchsystem aufrecht erhalten wird. Außerdemwurden verschiedene Techniken eingeführt, um dieAtembemühungen des Patienten zu erkennen und fürdie Steuerung der Beatmung nutzbar zu machen.

Messtechniken zur Erkennung patienteneigener Atem-bemühungen lassen sich in verschiedener Weise zurSteuerung des Beatmungsgeräts einsetzen. Soll nur derBeginn der patienteneigenen Inspiration festgestelltund dadurch eine Reaktion des Beatmungsgeräts aus-gelöst werden, spricht man von Triggerung oder vongetriggerter Beatmung. Darüber hinaus ist es denkbar,auch das Ende der patienteneigenen Inspiration zuerfassen und davon abhängig die maschinelle Inspira-tion abzubrechen, was dem Patienten auch die Kon-trolle über seine Inspirationszeit zurückgibt. Manspricht von „pressure support“ oder druckunterstützterBeatmung. In einemweiteren Schritt kann die Atem-anstrengung des Patienten über den gesamten Atem-zyklus in Echtzeit erfasst und dem Patienten eineUnterstützung proportional zu seinen eigenen Atem-anstrengungen angeboten werden. Dies bezeichnetman als proportional assistierende Beatmung.

Die am häufigsten eingesetzte Messmethode ist derInline-Flowsensor, trotz seiner nachteiligen Auswir-kungen auf denTotraum,weil er diemeiste Information

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liefert und somit auch die größte Palette an assistie-renden Beatmungsverfahren ermöglicht. Am häufigs-ten verwendet werden Pneumotachografen oder Hitz-draht-Anemometer. Ultraschall-Flowmeter spielenkeine bedeutende Rolle. Pneumotachografen sindgenauer, aber anfälliger für Kondenswasser. Hitzdraht-Anemometermessen niedrige Flüsse schlechter, sinddadurch ungenauer und können ohne zusätzlichenkonstruktiven Aufwand die Strömungsrichtung nichterkennen. Außerdem sind die dünnen Drähte mecha-nisch und für Korrosion empfindlich.

Der Flowsensor eignet sich zur Feststellung des Beginnseiner vom Patienten ausgehenden Inspiration ebensowie zur Festlegung des vom Patienten gewünschtenInspirations- und Exspirationsendes, sodass mit einemFlowsensor getriggerte und druckunterstützte Beat-mungsmodi möglich sind. Außerdem kann der Flow-sensor anhand der Stärke des Inspirationsflusses unddurch Integration des Flowsignals das inspirierte Volu-men ermitteln, auf Wunsch auch die Beatmung danachsteuern und ermöglicht so die Volumengarantie unddie proportional assistierende Beatmung, bei der derPatient die volle Kontrolle über seine Atmung erhält.

Merke: Mit einem Flowsensor sind getriggerte und

druckunterstützte Beatmungsmodi möglich.

Es gibt keinerlei klinische Studien, die bewiesen haben,dass der Einsatz eines Flowsensors und die Kenntnisdes Tidalvolumens als solche die Behandlungsergeb-nisse verbessern. Am Ende muss der Arzt entscheiden,ob der durch die Messtechnik erzielte Informations-gewinn oder die Möglichkeit, die Beatmung mit derEigenatmung zu synchronisieren oder neue Beat-mungsmodi einzusetzen, tatsächlich die höheren „Kos-ten“ für den Patienten in Form der Notwendigkeit eineshöheren Tidalvolumens aufwiegen, zumal die meistender neueren Beatmungsmodi noch nicht in randomi-sierten Studien geprüft worden sind und somit derNutzen nicht als erwiesen angesehen werden kann.

Merke: Der Arzt sollte genaue Kenntnisse über die

Für und Wider der Beatmungstechniken besitzen,

um eine kompetente Behandlungsentscheidung

treffen zu können.

Aufgrund des besonders für sehr kleine Kinder nach-teiligen Flowsensor-Totraums wurden auch andere

Methoden zur patientengesteuerten Beatmung ent-wickelt. Alle diese Methoden beschränken sich jedochauf die Triggerung, d.h. auf das möglichst schnelleErkennen des Beginns einer Inspiration (Abb.3).

Diese Methoden umfassen:█ Messung der Thoraximpedanz█ Messung der Ausdehnung von Thorax oder Abdomenmit RIP-Bändern

█ Feststellung der Abdominalbewegung über die sog.Graseby-Kapsel

█ Ableitung von Aktionspotenzialen der Zwerchfell-muskulatur über eine im Ösophagus liegende, mitElektroden besetzte Sonde (NAVA)

Eine weitere Möglichkeit für ein Triggersignal ist derdurch die Inspiration des Patienten ausgelöste gering-fügige Druckabfall im Beatmungsschlauchsystem (sog.Drucktrigger).

Auswirkung einer Vergrößerung des Totraums

Ein Zielkonflikt entsteht durch den

Totraum, den zwangsläufig jedes in

den Atemweg eingebaute Mess-

instrument mit sich bringt. Jedes

Einbauteil, das den Totraum ver-

größert, wird die CO2-Auswa-

schung verschlechtern, was über

ein größeres Tidalvolumen mit

einer erhöhten beatmungsbeding-

ten Lungenschädigung „bezahlt“

werden muss. Wie bei der Heisen-

berg’schen Unschärferelation in

der Quantenphysik beeinflusst

auch hier die Messung die zu mes-

sende Größe. Diese „Kosten“ durch

das höhere Tidalvolumen in Form

von erhöhter Belastung der Lunge

müssen gegen den zusätzlichen

Informationsgewinn abgewogen

werden. Bei einem 500g-Frühge-

borenen mit einem optimalen

Tidalvolumen von 2,5–3ml wird

sich auch ein zusätzlicher Totraum

von nur 1ml relevant auf die

CO2-Elimination auswirken. Die

Hersteller versuchen daher, die

Toträume ihrer Sensoren möglichst

gering zu halten. Kleinere Senso-

ren sind jedoch anfälliger für

Sekret und Kondensat, was die

Miniaturisierung wiederum

begrenzt.

Druckgradientwährend der Inspiration

Druckgradientwährend der Exspiration

Flow im Patientenkreis sollte höher sein als der maximale inspiratorische Flow durch den endotrachealen Tubus

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Abb.2 Funktionsweise eines Neonatalbeatmungsgeräts.


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Alle diese Methoden kommen zwar ohne zusätzlichenTotraum aus, haben aber auch Nachteile:█ Es ist nur eine Triggerung des Beginns einer Inspira-tion möglich, sodass der Patient auch nur die Kon-trolle über den Beginn seiner Inspiration, nicht aberüber deren Ablauf erhalten kann.

█ Triggerungen mithilfe der Impedanz oder des Druck-abfalls sind sehr anfällig für Bewegungsartefakte undweisen außerdem eine sehr lange Verzögerung zwi-schen tatsächlichem Beginn der Inspiration und derErkennung durch das Gerät auf.

█ Die Triggerung mithilfe der Graseby-Kapsel oder RIP-Bändern hat den Vorteil einer geringen zeitlichenVerzögerung, ist jedoch auch anfällig für Bewegungs-artefakte, und die Platzierung des Sensors an deroptimalen Stelle ist kritisch.

█ NAVA erfordert das Einbringen einer relativ dickenund teuren Magensonde, was wiederum den Einsatzbei sehr kleinen Kindern ausschließt.

Nur eine der 3 verfügbaren großen Studien zur getrig-gerten Beatmung hat einen Vorteil gezeigt, bei aller-dings sehr hoher basaler BPD-Rate (BPD: bronchopul-monale Dysplasie) [4]; dabei wurde die Graseby-Kapselzur Triggerung eingesetzt. Die beiden anderen Studienergaben gleiche Ergebnisse mit und ohne Synchroni-sierung [5,6].

Merke: Der Nachweis, dass moderne Sensorik und

moderne Beatmungsverfahren die Ergebnisse ver-

bessern, steht noch aus.

Lungenprotektive Beatmung

Wie eine optimale lungenprotektive Beatmung beimFrühgeborenen aussieht, wurde bisher noch nicht inrandomisierten Studien ermittelt. Zahlreiche Tierver-suche von diversen Arbeitsgruppen konnten jedochzeigen, dass die beatmungsbedingte Lungenschädigung

wesentlich von der Größe des Tidalvolumens abhängt,nicht jedoch vom Beatmungsdruck, wenn der Drucknicht zu einem großen Tidalvolumen führt (Abb.4).

Drei vor der Einführung der Surfactantersatztherapiedurchgeführte randomisierte Studien ergaben, dass beigleichen Blutgaszielen in beiden Gruppen eine Beat-mung mit einer Frequenz von 60 Atemzügen proMinute weniger Pneumothoraces und interstitielleEmphyseme hervorruft als eine Beatmung mit 20–40Atemzügen pro Minute. Da die Blutgasziele in beidenGruppen gleich waren, ist davon auszugehen, dass dieFrühgeborenen mit der höheren Beatmungsfrequenzund geringeren Komplikationsraten auch kleinereTidalvolumina hatten, wobei nicht klar ist, wie großdie Tidalvolumina tatsächlich waren. Man kann dieseStudien daher als Indiz für den Nutzen kleinerer Tidal-

volumina interpretieren.

Merke: Bei kleinen Tidalvolumina, insbesondere bei

einem Körpergewicht unter 1000g, gewinnt der

Totraum eine erhebliche Relevanz, und jede tech-

nisch bedingte Totraumvergrößerung muss einer

scharfen Risiko-Nutzen-Analyse unterzogen wer-

den.

Abb.3 Vergleich der Signalverläufe verschiedener Atemsensoren. Man erkennt das sehrfrühe Ansprechen der Signale von Graseby und RIP auf den Beginn einer Inspiration (er-kennbar am Druckabfall im Ösophagus; die Pfleile markieren den Beginn einer Inspiration)im Vergleich zum Flowsignal (mit freundlicher Genehmigung von Prof. A. W. Flemmer,München).

Überdehnung

Atelektase

ZeitA B C D

Volutrauma-Zone

Volutrauma-Zone

Abb.4 Schematische Darstellung, durch welche Volumenverläufeein Volumentrauma entstehen kann. A hohes VT, niedriger PEEP;B normales VT, hoher PEEP; C normales VT, niedriger PEEP;D optimal.



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Optimale Beatmungs-einstellungen finden

Inspiratorischer Spitzendruck

Der inspiratorische Spitzendruck (PIP) sollte so einge-stellt werden, dass der Thorax sich sichtbar, aber nurleicht hebt, und ein Tidalvolumen von 4–6ml/kg Kör-pergewicht resultiert. Bei der Entwöhnung sollteimmer erst der PIP und erst in zweiter Linie die Fre-quenz gesenkt werden.

Beatmungsfrequenz

Aufgrund der engen Grenzen für das Tidalvolumen kannein adäquates Atemminutenvolumen i.d.R. nur mitrelativ hohen Beatmungsfrequenzen erreicht werden.Der Steigerung der Beatmungsfrequenz sind jedochdurch die Physik ebenfalls Grenzen gesetzt, da einUnterschreiten der minimal notwendigen Inspirations-und Exspirationszeiten zu einer unvollständigenInspiration oder Exspiration führt. Während eineunvollständige Inspiration lediglich zu einem niedrige-ren Tidalvolumen führt, kann es bei einer zu kurzenExspiration zu Air Trapping in der Lunge und somit zueiner schleichenden Überblähung mit nachfolgendemVolutrauma kommen. Es ist also unbedingt darauf zuachten, dass die Exspirationszeit ausreichend lang ist.

Merke: Die Exspiationszeit sollte immer lang genug

sein für eine vollständige Exspiration, um Air Trap-

ping und nachfolgend Lungenschäden durch Über-

blähung zu vermeiden.

Ist die Exspirationszeit zu lang, geht Zeit verloren, undes werden weniger Atemzüge appliziert als möglichwären. Da das Atemzeitvolumen dennoch erreichtwerden muss, werden die Atemzüge unter diesenUmständen größer ausfallen als nötig. Um mit mög-lichst kleinen Tidalvolumina auszukommen, sollte alsodie Exspirationszeit nicht unnötig lang sein.

Optimal ist also eine hohe Beatmungsfrequenz, mitnoch ausreichender Exspirationszeit, kombiniert mitdem niedrigst möglichen PIP zur Erreichung der Blut-gasziele.

Beil langer Exspirationszeit bleibt genug Zeit für eigeneAtemzüge des Kindes. Reicht die Zeit allerdings nicht,um den selbst initiierten Atemzug abzuschließen,kommt es zur „Kollision“: Das Kind atmet noch aus,während das Gerät schon die nächste Einatmungbeginnt. Beobachtet man dies, sollte die Exspirations-zeit entweder verkürzt werden, um eine bessere Syn-chronisierung zu erreichen, oder so verlängert werden,dass zwischen 2 maschinellen Atemzügen genügendZeit für einen eingefügten kindlichen Atemzug ver-bleibt.

Eine lange Inspirationszeit kann die Oxygenierung ver-bessern, aber auch eine Belastung für die Lunge dar-stellen. Bei kleinen Frühgeborenen mit Atemnotsyn-drom kommt es nach meiner Erfahrung mit langenInspirationszeiten häufiger zu einem pulmonaleninterstitiellen Emphysem. Die Inspirationszeit sollte beiFrühgeborenen <1500g bei 0,3s, bei Frühgeborenen<1000g standardmäßig bei 0,25s liegen. Alternativkönnte eine günstige Einstellung für die Inspirations-zeit durch die Division des Gestationsalters durch 100ermittelt werden.

Die Füllung der Lunge während der Inspiration und dieEntleerung während der Exspiration folgen jeweilsExponentialfunktionen. Eine große Bedeutung für dengenauen Verlauf dieser Exponentialfunktion hat dieZeitkonstante τ, die sich aus der Multiplikation vonResistance und Compliance ergibt. Eine Zeitkonstanteentspricht der Zeit, die für 63% einer Inspiration oderExspiration benötigt wird. Nach 3 Zeitkonstanten istdie Inspiration oder die Exspiration zu 95%, nach 5Zeitkonstanten zu 99% abgeschlossen (Abb.5 und 6).

Ergebnisse aus der Erwachsenen-forschung

Eine große randomisierte Studie an erwachsenen

Intensivpatienten mit dem akuten Atemnotsyndrom

zeigte wesentlich günstigere Behandlungsergebnisse

in der Gruppe mit einem Tidalvolumen von 6ml/kg,

verglichen mit der Gruppe mit einem Atemzugvolu-

men von 12ml/kg Körpergewicht. Interessanterweise

hatte die Gruppe mit dem kleinen Tidalvolumen auch

seltener mit dem Versagen anderer Organe zu kämp-

fen, was darauf hindeutet, dass eine durch Beatmung

geschädigte Lunge vermutlich über die Freisetzung

von Zytokinen erhebliche negative Fernwirkungen

auf den gesamten Körper entfalten kann. Man geht

heute davon aus, dass dies ebenso für lungenkranke

Frühgeborene gilt, und dass ein Tidalvolumen von

4–6ml/kg Körpergewicht auch für Frühgeborene und

kranke Neugeborene den optimalen Bereich darstellt.


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Merke: Ist bei hoher Resistance und/oder hoher

Compliance der Lunge die Zeitkonstante entspre-

chend lang, wird auch für Inspiration und Exspira-

tion eine entsprechend lange Zeit benötigt.

Frühgeborene mit Atemnotsyndromweisen dagegeneine geringe Resistance und eine sehr geringe Compli-ance auf, was sehr kurze Zeitkonstanten ergibt, sofernder Tubus nicht sehr eng gewählt oder durch Sekreteverengt ist. Dies ermöglicht die Verwendung relativkurzer In- und Exspirationszeiten und somit hoheBeatmungsfrequenzen bei der Beatmung Frühgebore-ner, und somit ergibt sich die Möglichkeit, durch hoheFrequenzen mit niedrigen Tidalvolumina auszukom-men. Eine ausreichend lange Exspirationszeit füreine möglichst vollständige Exspiration bleibt jedochessenziell, um eine Überblähung der Lunge durch AirTrapping zu vermeiden. Da der Strömungswiderstandinspiratorisch immer etwas geringer als exspiratorischist, sollte die Exspirationszeit immer etwas länger alsdie Inspirationszeit sein.

Merke: Die Zeitkonstante entspricht dem mathe-

matischen Produkt von Compliance und Resistance.

3–5 Zeitkonstanten sind für jede Inspiration und

Exspiration mindestens notwendig.

Positiver endexspiratorischer Druck

Zur Vermeidung des exspiratorischen Alveolarkollap-ses, insbesondere bei Surfactantmangel, spielt derpositive endexspiratorische Druck (PEEP) nach wie vordie entscheidende Rolle. Er muss dafür ausreichendhoch eingestellt sein. Ein zu hoch eingestellter PEEPmitzu hohem endexspiratorischem Lungenvolumen kannjedoch, da in der Inspiration noch das Tidalvolumenzum endexspiratorischen Lungenvolumen hinzu-kommt, zu einer endinspiratorischen Lungenüber-blähung und damit zum Volutrauma beitragen (Abb.7).Dies bedeutet, dass der PEEP individuell auf den ein-zelnen Patienten abgestimmt sein muss, und dieseAbstimmung muss in regelmäßigen Abständen hinter-fragt werden, da sich die mechanischen Eigenschaftender Lunge im Krankheitsverlauf verändern können.Randomisierte Studien verschiedener PEEP-Niveausbrachten kein eindeutiges Ergebnis, was jedoch nurunterstreicht, dass die Einstellung des PEEPs sehr indi-viduell erfolgenmuss, was sich sehr schlecht durch einerandomisierte Studie mit 2 Standardeinstellungennachvollziehen lässt.

0 1 2

63 %

86 %

95 % 98 % 99 %

3 4 5 ZeitZeitkonstanten

INSPIRATION

Geschwindigkeit einer VolumenänderungV(t) = V0 x e–t/τ mit τ = R * C

Volu

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ände

rung

(%)

100

80

60

40

20

0

0 1 2

37 %

14 %

5 % 2 % 1 %

3 4 5 ZeitZeitkonstanten

EXSPIRATION

Volu

men

ände

rung

(%)

100

80

60

40

20

0

geringere Resistance

höhere Resistance

10

–10

V̇

10

–10

V̇

Abb.6 Auswir-kung der Resistanceauf den Exspira-tionsverlauf und dieExspirationszeit.

Abb.5 Berech-nung und Wirkungder Lungenzeit-konstante.

Beispiel: Zunahme der Resistance

verlängerte Dauer des exspiratori-

schen Flows█ klin. Konsequenz:

– Te (Respirator) verlängern?

– Broncholytika?

█ geeignet auch als Erfolgskontrol-

le nach Inhalation von Broncho-

lytika oder nach Absaugen von

Sekret

(Te: Exspirationszeit)



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Merke: Der PEEP muss für jeden Patienten indivi-

duell optimiert werden.

Mittlerer Atemwegsdruck

Die Oxygenierung des Patienten hängt v.a. vom mitt-leren Atemwegsdruck ab. Dieser wird durch verschie-dene Beatmungsparameter unterschiedlich beein-flusst. Manche Parameter beeinflussen den mittlerenAtemwegsdruck und das Atemminutenvolumengleichsinnig, andere gegenläufig (Abb.8).

Merke: Der mittlere Atemwegsdruck bestimmt

neben dem FiO2 die Oxygenierung.

Zielwerte für Blutgase

Unter Hyperventilation fällt der Partialdruck des CO2

(pCO2) unter den Normbereich. Dies ist aus mehrerenGründen ungünstig und daher unbedingt zu vermei-den. Die Hyperventilation führt zu einer vermehrtenBelastung des Lungengewebes und ist eindeutig mitder Entwicklung einer bronchopulmonalen Dysplasie

assoziiert. Außerdem gibt es auch eine eindeutigeAssoziation von abnorm niedrigen pCO2-Werten mitinfantilen Zerebralparesen [7], was aus dem zerebralvasokonstriktorischen Effekt niedriger pCO2-Werteresultiert, die so eine zerebrale Ischämie auslösen. DerpCO2 sollte daher mind. im allgemein anerkanntenNormalbereich liegen, günstigerweise sogar etwasdarüber, um einen Sicherheitsabstand zur Hyperven-tilation einzuhalten. Noch höhere Ziele für den pCO2

könnten helfen, zusätzlichen Beatmungsdruck einzu-sparen und Volutrauma zu verhindern. Tierversucheund Untersuchungen an isolierten Lungenpräparatenergaben zahlreiche Hinweise, dass ein erhöhter pCO2

mit respiratorischer Azidose protektiv für das Lun-gengewebe wirken kann. Außerdem kommt mandurch Zulassen von höheren pCO2-Werten mit niedri-geren Tidalvolumina aus. Man nennt das permissiveHyperkapnie. Randomisierte Studien ergaben, dasssich leicht erhöhte Ziele für den pCO2 tatsächlichgünstig auf die spätere Lungenfunktion auswirkenkönnen. Noch höhere Ziele für den pCO2 scheinenjedoch einer neueren Studie zufolge überwiegendnachteilig zu wirken [8]. Die Gründe hierfür sind nochunklar, vermutlich beeinträchtigt eine zu starkehyperkapnische Azidose doch wichtige Zellfunktionenzu sehr, wie z.B. die Reparatur von Epitheldefekten.Eine Kompensation niedriger pH-Werte bei Hyper-kapnie durch Puffergaben kommt nicht infrage, da

Puffergaben sich in zahlreichen experimentellen Stu-dien als lungenschädigend erwiesen haben [9]. Opti-mal scheint ein pCO2 in den ersten 3 Lebenstagen von40–50mmHg zu sein, der anschließend langsam wei-ter ansteigen darf, um den Atemantrieb zu erhöhenund die Entwöhnung von der Beatmung voranzu-treiben.

Merke: Sehr hohe pCO2-Ziele bringen keine Vorteile

gegenüber geringfügig erhöhten pCO2-Zielen.

PatientengesteuerteBeatmungsmodi

Getriggerte Beatmungsmodi

Patientengetriggerte Beatmungsmodi werden häufigauch als synchronisierte Modi bezeichnet. Bei derBetrachtung der synchronisierten Beatmungsmodisollte nicht außer Acht gelassen werden, dass auchohne Sensorik eine Synchronisierung erreicht werdenkann. Das Einstellen einer maschinellen Be-atmungsfrequenz, die in etwa der spontanen Atem-frequenz des Kindes entspricht, führt häufig dazu, dass

1

2

3

Zeit

Atem

weg

sdru

ck 4

5 5

zu hoher PEEP, Überblähung

C

B

A

Druck

TLC

Volu

men

optimaler PEEP

niedriger PEEP

Abb.8 Fünf Mög-lichkeiten, denmittleren Atem-wegsdruck zu er-höhen: 1: höhererPEEP, 2: steilererDruckanstieg,3: höherer PIP,4: längere Inspira-tionszeit, 5: kürzereExspirationszeit =höhere Frequenz.

Abb.7 ProjektionverschiedenerDruck-Volumen-Schleifen aufdie statische Druck-Volumen-Kurve.A Zu niedriger PEEP,Lunge teilweise ate-lektatisch. B Opti-mal, größtmög-liches Tidalvolumenmit geringstmög-licher Druckampli-tude. C Zu hoherPEEP, Überblähung[1] (TLC: Total LungCapacity).


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sich das Kind mit der Beatmung selbst synchronisiert.Man spricht hierbei auch von Frequenzkopplung oderEntrainment. Beim Einsatz von Sensorik stehen ver-schiedene Modi zur Verfügung:1. assistiert-kontrollierte Beatmung (A/C) bzw.

synchronisierte intermittierende positive Druck-beatmung (SIPPV)

2. synchronisierte intermittierend-mandatorischeBeatmung (SIMV)

3. druckunterstützte Beatmung (pressure supportventilation, PSV)

4. proportional assistierende Beatmung (PAV)

█ Assistiert-kontrollierte Beatmung (A/C) bzw.synchronisierte intermittierende positiveDruckbeatmung (SIPPV)

Dies bedeutet, dass bei jedem als Atembemühung inter-pretierten Signalverlauf des Sensors ein maschinellerAtemhub mit den vorgewählten Einstellungen abgege-ben wird. Dies ist eine sehr starke Form der Unterstüt-zung, da der Patient jeweils nur den Trigger auslösenmuss, um einen vollwertigenmaschinellen Atemhub zuerhalten. Der Patient hat somit Kontrolle über seineAtemfrequenz, nicht aber über den Verlauf der einzel-nen Atemhübe. Die Gefahr bei dieser Form der Unter-stützung ist, dass Atemhübe auch durch Artefakte aus-gelöst werden können, die das Triggersignal überla-gern, sodass der Patient mehr Atemhübe bekommt alser eigentlich wollte. So kann es bei artefaktüberlager-ten Signalen u.U. zu einer erheblichen Hyperventilation

des Patienten kommen. Deshalb muss die korrekteInteraktion zwischen Kind und Beatmungsgerät regel-mäßig überprüft und der pCO2 in geeigneter Weiseüberwacht werden.

Cave: Situationen, die zu einer Anreicherung des

Triggersignals mit Artefakten führen (Wasser im

Schlauchsystem), sollten zur Vermeidung einer

gefährlichen Hyperventilation unbedingt vermie-

den werden.

█ Synchronisierte intermittierend-mandatorische Beatmung (SIMV)

Bei dieser Beatmungsform erhält der Patient nur dievoreingestellte Anzahl der Atemhübe mit maschinellerUnterstützung. Das Beatmungsgerät versucht, dieseAtemzüge möglichst dann abzugeben, wenn derPatient gerade auch eine spontane Einatmung ausführt.Dafür werden Zeitfenster definiert. Löst der Patientinnerhalb des Zeitfensters den Trigger aus, erhält ereinenmechanischen Atemhub. Löst er denTrigger nichtaus, erhält er am Ende des Zeitfensters ebenfalls einen

mechanischen Atemhub, in diesem Falle ohne Syn-chronisierung zu seinen eigenen Atembemühungen.Löst der Patient den Trigger häufiger aus, als es die vor-eingestellte Atemfrequenz vorgibt, so werden diezusätzlichen Atemzüge nicht unterstützt, sondernmüssen auf dem Niveau des endexspiratorischenDruckes vom Patienten selbst ausgeführt werden. DerPatient hat somit eine begrenzte Kontrolle über denZeitpunkt der maschinell applizierten Atemhübe, abernicht über die Frequenz, sondern er erhält nur die vor-eingestellte Anzahl. Dafür kann er zusätzliche Atem-züge ohne Zutun der Maschine komplett selbst steuern,bekommt aber hierfür keine Unterstützung. Die Gefahreiner durch Triggerartefakte ausgelösten Hyperventi-lation ist deutlich geringer, dafür ist das Maß dermaschinellen Unterstützung aber auch reduziert, jenachdemwie hoch die maschinelle Beatmungsfre-quenz eingestellt ist.

█ Druckunterstützte Beatmung (PSV)

Diese Beatmungsform erfordert einen Flowsensor, mitanderen Triggersystemen ist sie nicht durchführbar.Auch hier wird die maschinelle Inspiration des Patien-ten synchronisiert mit einer Spontaninspirationbegonnen und das Druckanstiegsprofil und der inspi-ratorische Spitzendruck sind durch die Einstellung desBeatmungsgeräts festgelegt. Für die Inspirationsdauergibt es jedoch nur einen Maximalwert, die tatsächlicheInspirationsdauer endet, wenn der Inspirationsflusseinen bestimmten Grenzwert unterschreitet. Dasbedeutet, sobald die Luft nur noch sehr langsam in dieLunge hineinströmt, wird die Inspiration abgebrochenund der Druck auf das endexspiratorische Niveauabgesenkt. Der Patient hat dadurch Einfluss auf dieInspirationsdauer. Er muss nicht mehr, wenn er seineInspiration schneller beenden möchte, als es die einge-stellte Inspirationsdauer vorsieht, gegen den Inspira-tionsdruck ausatmen. Druckunterstützte Beatmungkann auch mit den vorher genannten Modi kombiniertwerden. Kombiniert mit assistierend-kontrollierterBeatmung werden alle Atemzüge nach dem Prinzip des„Pressure Supports“ gesteuert und haben eine variableInspirationsdauer. Mit SIMV kombiniert ist es möglich,eine bestimmte Anzahl von Atemzügen mit festerInspirationszeit vorzugeben und die vom Patientenzusätzlich durchgeführten Atemzüge nach dem PSV-Prinzip zu unterstützen. Je nach Beatmungsgerät kannfür die beiden Arten von Atemzügen mitunter auch einunterschiedlicher Inspirationsdruck vorgewählt wer-den.



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█ Proportional assistierende Beatmung (PAV)

Bei diesem Modus wird die Eigenatmung des Patientenkontinuierlich proportional unterstützt. Proportionalbedeutet eine Regulation des Atemwegdrucks entwe-der proportional zum inspiratorischen Fluss, was demPatienten im Vergleich zur reinen Spontanatmung dieÜberwindung der Atemwegsresistance erleichtert,oder proportional zum inspirierten Volumen, was fürden Patienten den Kraftaufwand zur Dehnung derLunge verringert (Abb.9 und 10). Beides kann auchkombiniert werden. Der Patient atmet völlig frei, und erwird in jeder Phase proportional unterstützt. Somit hater die volle Kontrolle über Atemfrequenz, Atemzug-volumen und den zeitlichen Verlauf eines jeden Atem-zugs. Das Ausmaß der Verstärkung der Atembemühun-gen des Patienten muss jedoch korrekt eingestellt wer-den, da die Regulation des Atemwegsdrucks durch dieMaschine sonst instabil werden kann. Ein weitererNachteil ist, dass der Patient nur dann unterstützt wird,wenn er auch selbst Atembemühungen hat. Im Falleeiner Apnoe wird auch keine maschinelle Unterstüt-zung gegeben, was etwa vergleichbar mit einem Pede-lec ist. Nur wenn der Fahrer in die Pedale tritt, erfolgteine Unterstützung durch den elektrischen Antrieb.

Merke: Für die PAV bedeutet dies, dass zur Über-

brückung von Apnoen unbedingt eine im Beat-

mungsgerät einstellbare Back-up-Funktion vorhan-

den sein muss, die den Patienten in den Phasen, in

denen er nicht selbst atmet, kontrolliert beatmet.

█ Nutzen und Risiken der getriggerten Modi

Über den Nutzen synchronisierter Beatmungsverfah-ren gab es 3 große randomisierte Studien. Nur eineStudie mit totraumfreier Triggerung durch eine Grase-by-Kapsel fand eine Verringerung der bronchopulmo-nalen Dysplasie im Zusammenhang mit der synchroni-sierten Beatmung, allerdings bei einer insgesamt sehrhohen BPD-Rate, was die Übertragbarkeit der Ergeb-nisse auf heutige Verhältnisse einschränkt [4]. In denbeiden anderen Studien waren die Ergebnisse bei syn-chronisierter und unsynchronisierter Beatmung gleich[5,6], sodass diese Frage nicht geklärt ist. Der Nutzenvon PSV und PAV wurde noch gar nicht in einer großenrandomisierten Studie untersucht. Kleinere Studienberichten von einem geringeren Bedarf an Beatmungs-druck; ob dies allerdings tatsächlich zu besserenBehandlungsergebnissen führt, ist derzeit noch völligunklar. Es ist daher noch offen, ob patientengesteuerteModi zu besseren Ergebnissen führen. Eine umgekehrteArgumentation, dass es fehlerhaft ist, auf patientenge-steuerte Beatmung zu verzichten, ist ebenso nichtmöglich. Entscheidend ist auch in dieser Frage die

jeweilige Abwägung von Risiken und Nutzen. Die Risi-

ken beziehen sich in diesem Falle auf die durch mancheTriggersysteme erzeugte Totraumerhöhung, die jadurch die Beatmung kompensiert werden muss. DerNutzen ist eventuell erkennbar anhand der Apnoehäu-figkeit oder anhand des subjektiven Eindrucks über denKomfort des Patienten.

Δv

Δv

Δv

Δp

Δp

Δp

Tidalvolumen

Druck des Beatmungsgeräts

Δ Druck des Beatmungsgeräts (P, cm H2O)

Δ Tidalvolumen (V, mL)

Zunahme 1

Zunahme =

PEEP-HöheZunahme 2

Zeit

Zeit

Abb.9 Volumen-proportional-assistierende Beatmung: entlastet den Patienten bei derÜberwindung der elastischen Rückstellkräfte seiner Lunge [10].

Luftströmung

Zeit

Zeit

Exspiration

Inspiration

0

0

Druck des Beatmungsgeräts

Δ Druck des Beatmungsgeräts (cm H2O)

Δ Luftströmung (L/s)Zunahme =

PEEP-Höhe

Zunahme 1

Zunahme 2

Abb.10 Flow-proportional-assistierende Beatmung: entlastet den Patienten bei derÜberwindung des Atemwegswiderstands [10].


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Volumenkontrollierte Beatmung

Bei der volumenkontrollierten Beatmung wird vomBeatmungsgerät ein bestimmtes Tidalvolumen ange-strebt. Der dabei aufgewendete Inspirationsdruck kannje nach Zustand und Mitarbeit des Patienten erheblichvariieren. Dies steht im Gegensatz zur druckkontrol-lierten Beatmung, bei der immer derselbe inspiratori-sche Beatmungsdruck abgegeben wird, während dasTidalvolumen mitunter erheblich schwankt. Selbstver-ständlich erfordert die volumenkontrollierte Beatmungzur Messung des Tidalvolumens einen Flowsensor.

Es gibt 2 Varianten:1. echte volumenkontrollierte Beatmung2. volumengarantierte Beatmung

█ Echte volumenkontrollierte Beatmung

Bei der echten volumenkontrollierten Beatmung stei-

gert das Beatmungsgerät den Inspirationsdruck solange, bis das vorgegebene Tidalvolumen durch denFlowsensor geströmt ist oder bis eine vorher festge-legte obere Druckgrenze erreicht wurde. Ob das Volu-men dabei wirklich in die Lunge oder durch ein Tubus-leck in die Umgebung gelangt, kann vom Beatmungs-gerät nicht festgestellt werden. Das ist auch der Nach-teil dieses Verfahrens, da je nach Größe des Tubuslecks

die Größe des von der Maschine gemessenen inspirier-ten Tidalvolumens und des tatsächlich in die Lungegelangten Atemzugvolumens stark voneinanderabweichen können.

█ Volumengarantierte Beatmung

Bei der volumengarantierten Beatmung erfolgt dieSteuerung nach dem exspiratorischen Tidalvolumen,was wesentlich besser mit dem tatsächlichen Atem-zugvolumen des Patienten korreliert. Dies liegt daran,dass die Exspiration bei niedrigerem Atemwegsdruckerfolgt und damit die Volumenverluste durch einetwaiges Tubusleck deutlich geringer ausfallen. DasProblem hierbei ist, dass das exspiratorische Volumenerst bekannt ist, wenn der Atemzug schon vorüber ist.Der Messwert kann sich daher nur auf die nachfolgen-den Atemzüge auswirken. Das Beatmungsgerät steuertalso den Inspirationsdruck der nachfolgenden Atem-züge anhand des Vergleichs zwischen dem tatsächlichexspirierten Tidalvolumen und dem vom Benutzer ein-gestellten Sollwert. Die einzelnen Atemzüge erfolgendrucklimitiert, da die Maschine den Inspirationsdruckvorher festlegt und dann den Atemhub entsprechendausführt.

Damit ist die Volumengarantie im Prinzip eine druck-limitierte Beatmung mit Steuerung anhand eines Volu-menziels. Meistens erfolgt die Anpassung durch glei-tende Mittelwertbildung über mehrere Atemzüge. Beidiesem Verfahren wird das Beatmungsgerät in Phasenguter Mitarbeit des Patienten den Beatmungsdruckschrittweise automatisch absenken, während in Pha-sen, in denen der Patient schlecht mitatmet oder gegendie Beatmung „presst“, mit einem höheren Beat-mungsdruck ein angestrebtes Tidalvolumen in etwaaufrechterhalten werden kann (Abb.11).

Mehrere kleinere Studien ergaben, dass die Häufigkeitvon Phasen mit niedriger Sauerstoffsättigung bei beat-meten Patienten unter Volumengarantie geringer istund außerdem die Beatmung im Schnitt mit einemgeringeren Beatmungsdruck auskam, als dies bei einergleich effektiven druckkontrollierten Beatmung der Fallwar [11,12]. Es kann spekuliert werden, dass es durchdie unablässig von der Maschine durchgeführten Ver-suche, den Beatmungsdruck zu reduzieren, außerdemzu einer schnelleren Entwöhnung des Patienten von derBeatmung kommt. Weiterhin kann spekuliert werden,dass dieses Verfahren aufgrund der ständig von derMaschine angestrebten niedrigstmöglichen Beat-mungsdrucke für die Patientenlunge sehr schonend ist,trotz des zusätzlichen, für den Flowsensor erforder-

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Zeit (s)

Zeit (s)

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–

Abb.11 Funktionsweise der Volumengarantie-Beatmung. Liegt das ausgeatmete Tidal-volumen über dem Sollwert, wird der Beatmungsdruck automatisch schrittweise abge-senkt. Fällt das exspiratorische Tidalvolumen unter den Sollwert, wird der Druck wiederangehoben.



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lichen Totraums. Große randomisierte Studien fehlenjedoch auch hierzu.

Merke: Volumengarantie ist eine drucklimitierte

Beatmung, bei der der Inspirationsdruck automa-

tisch anhand eines Vergleichs der vorangegange-

nen exspiratorischen Tidalvolumina mit einem

Tidalvolumensollwert nachgeregelt wird.

Nichtinvasive Beatmung

Unter nichtinvasiver Beatmung werden alle Formen der

Atemunterstützung mithilfe von Überdruck zusammen-gefasst, die ohne einen endotracheal platzierten Tubusauskommen. Es sind verschiedene Varianten möglich,diese unterscheiden sich in der:█ Druckverlaufskurve█ Art der Druckerzeugung█ Methode, wie der Überdruck auf den Patienten über-tragen wird („interface“)

Druckverlauf

Möglich sind ein gleichmäßiger Druck (continuouspositive airway pressure, CPAP) oder ein wechselndes

Druckniveau mit höheren Druckphasen für die Inspi-ration und niedrigeren Druckphasen für die Exspirati-on. Diese Formwird überwiegend mit NIPPV abgekürzt(nichtinvasive positive Druckbeatmung). Steht einTriggersignal zur Verfügung, kann NIPPV auch syn-chronisiert mit den patienteneigenen Atemanstren-gungen als SNIPPV-Therapie appliziert werden. Eingroßes Leck erschwert eine Triggerung über das Beat-mungssystem, für diesen Fall stehen andere Trigger-systeme zur Verfügung, z.B. die Graseby-Kapsel.Studien zufolge ist dies die wirksamste Art der nicht-invasiven Unterstützung [13].

In Studien wurde gezeigt, dass eine nichtinvasive Be-atmung wirksamer ist als reiner CPAP [16]. Klinischrelevante Unterschiede zwischen den verschiedenenCPAP-Arten konnten bisher nicht nachgewiesen wer-den. Wichtig ist in jedem Fall eine ausreichendeAnfeuchtung.

Art der Druckerzeugung

Die einfachste Möglichkeit der nichtinvasiven Beat-mung besteht darin, über eine sog. Nasenbrille einenkontinuierlichen Luftstrom in die Nasenlöcher zuapplizieren. Man bezeichnet dies als Hochflussnasen-kanüle (heated humidified high flow nasal cannula,HHHFNC) oder „Mini-CPAP“. Dabei entsteht im Nasen-Rachen-Raum ein Überdruck, dessen Höhe allerdingsbei dieser einfachen Methode nicht gemessen werdenkann.

Merke: Für den Patienten ist dies die angenehmste

Beatmungsform, da sie mit der geringsten appara-

tiven Beeinträchtigung der Gesichtsregion einher-

geht [14, 15].

Eine weitere Methode der Druckerzeugung ist das sog.Infant-Flow-System. Hierbei wird in einem sog. Gene-rator, der auf die Nase aufgesetzt wird, ein dünner,kräftiger Gasfluss in den Nasenaufsatz eingebracht.Dabei entsteht auf dynamischemWeg ein erhöhterDruck, der sich auf den Nasen-Rachen-Raum überträgtund der auch gemessen werden kann. Da diese Metho-de der Druckerzeugung ohne Ventile auskommt, ist derAtemwiderstand sehr gering, was für das betroffeneKind eine optimal geringe Atemarbeit bedeutet. Durchdie zyklische Variation des Gasstroms kann auch einezyklische Druckänderung hervorgerufen werden,sodass eine nichtinvasive Beatmung und bei Synchro-nisation mit der Graseby-Kapsel sogar eine synchroni-sierte nichtinvasive Beatmung möglich ist.

Merke: Leider sind die erreichbaren Druckamplitu-

den nicht sehr groß, sodass die Effektivität dieser

SNIPPV-Form geringer ist als die mit echten Beat-

mungsgeräten.

Ein weiterer Vorteil sind die geringen Kosten einesInfant-Flow-Geräts im Vergleich zu einem echtenBeatmungsgerät. Ein Nachteil des Systems ist die durchdie starke Verwirbelung entstehende Geräuschent-wicklung, sodass ein Infant-Flow-CPAP deutlich lauterist als die anderen hier diskutierten Methoden.

Die 3.Möglichkeit besteht in einem Schlauchsystemmit konstantem Fluss vorgewärmter Luft oder einesLuft-Sauerstoff-Gemischs, das in einemWasserschlossendet, der sog. Bubble CPAP. Die Wassertiefe bestimmtden CPAP-Druck. Das unablässige „Blubbern“ erzeugthochfrequente Schwingungen mit geringer Amplitude.Ob diese helfen, den Gasaustausch zu verbessern,konnte bisher nicht zweifelsfrei nachgewiesen werden.


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Merke: Wichtig ist, dass so viel Flow angeboten

wird, dass das Kind auch bei kräftiger Inspiration

diesen Flow nicht zu überschreiten vermag, denn

sonst würde es das Schlauchsystem „leer saugen“

und der CPAP-Druck würde zusammenbrechen.

Für das Kind wäre das vermutlich mit dem Gefühl vonAtemnot verbunden. Das System ist sehr preiswert,jedoch ist die Einstellung rasch wechselnder Druck-niveaus, wie bei einer Beatmung, nicht möglich.

Die 4.Möglichkeit einer nichtinvasiven Beatmungbesteht im Einsatz eines echten Beatmungsgeräts.

Wesentliche Voraussetzung ist, dass das Beatmungs-gerät hinreichende Flussraten zur Verfügung stellenkann, um das bei nichtinvasiver Beatmung bestehendegroße Leck zu kompensieren. Mit dem Beatmungsgerätkann ein kontinuierlicher Atemwegsdruck (CPAP) oderauch eine nichtinvasive Beatmung appliziert werden.Falls das Gerät über Triggermöglichkeiten verfügt, dieohne einen Flowsensor auskommen, kann auch einesynchronisierte nichtinvasive Beatmung durchgeführtwerden. Eine Triggerung mit dem Flowsensor ist auf-grund des großen Leckes i.d.R. nicht mit ausreichenderZuverlässigkeit möglich, wenngleich mehrere Firmenversuchen, diese Probleme mithilfe intelligenter Algo-rithmen in den Griff zu bekommen. Das Beatmungs-gerät bietet somit die umfangreichsten Möglichkeitender nichtinvasiven Unterstützung, allerdings ist diesaufgrund der hohen Gerätekosten auch die teuersteMethode. Je nach Schnelligkeit der im Gerät eingebau-ten Ventilmechanismen kann es sein, dass die Atem-arbeit für den Patienten etwas höher ist als mit demInfant-Flow-System.

Möglichkeiten für das Patienten-Interface

HHFNCwird nur über die Nasenbrille appliziert. Für dasInfant-Flow-System und für die Beatmungsgeräte ste-hen wahlweise binasale Prongs oder Nasenmasken zurVerfügung. Studien zufolge funktionieren beide gleichgut, es kommt auf das jeweilige Kind an, welcheMethode die geeignetere ist. Da beides Druckstellen ander Nase hervorrufen kann, ist es oftmals am günstigs-ten, die Methoden regelmäßig zu wechseln, damit sichdie Haut an den jeweiligen Stellen wieder erholenkann. Wird ein Beatmungsgerät eingesetzt, kann dienichtinvasive Beatmung auch über einen im Nasopha-rynx liegenden Endotrachealtubus (sog. pharyngealerTubus oder Rachentubus) appliziert werden. Da hierfürnur ein Nasenloch genutzt wird und außerdem derTubus so klein sein muss, dass er durch die Nase passt,

ist der Strömungswiderstand höher als bei den binasa-len Prongs oder Nasenmasken. Dementsprechendhaben mehrere Studien und Metaanalysen ergeben,dass die Atemunterstützung mit dem mononasalenTubus weniger effektiv ist. Ein Vorteil dieser Methodeist die wesentlich einfachere Fixierung am Kind.

Nutzen der nichtinvasiven Beatmung

Der Nutzen von nichtinvasiver Beatmung wurde inzahlreichen Studien untersucht. Bei Vergleichen stelltesich heraus, dass die Applikation von nasalem CPAPunter Verzicht auf eine Surfactantgabe gleich guteBehandlungsergebnisse erzielte wie die primäre Intu-bation zur Surfactantgabe mit nachfolgender Beat-mung [17,18]. Eine bei einem Teil der Studien beob-achtete höhere Pneumothoraxrate mit CPAP führtenicht zu einem schlechteren Langzeitoutcome. Dieszeigt, dass nasaler CPAP eine effektive und schonendeMethode der Atemunterstützung für Frühgeborenedarstellt.

Eine weitere Optimierung stellt die in den letzten Jah-ren von Kribs und Göpel entwickelte Surfactantgabe

ohne Intubation und mechanische Beatmung dar. Hier-bei wird unter nasalem CPAP ein dünner Schlauch indie Trachea vorgeschoben und über diesen der Sur-factant appliziert, den das Kind dann mit seiner Eigen-atmung in die Lunge transportiert. In mehreren rando-misierten Studien konnte gezeigt werden, dass dieseMethode zu besseren Behandlungsergebnissen führtals reiner CPAP ohne Surfactant oder die Surfactant-gabe unter Intubation und mechanischer Beatmung[19,20].

Merke: Bei einem Neugeborenen mit gut ausge-

prägter Eigenatmung stellt CPAP mit Surfactant-

gabe ohne Intubation wahrscheinlich die scho-

nendste Form der Unterstützung dar.

Weitere Metaanalysen zeigten, dass die Vermeidungeiner invasiven Beatmung, ganz gleich mit welcherMethode, zu besseren Behandlungsergebnissen führteals in den jeweiligen Kontrollgruppen [21]. Es kam zueiner Verbesserung der Überlebensrate ohne BPD undohne Anstieg anderer Komplikationen, wie z.B. intra-ventrikuläre Blutungen.

Relativ neu ist die Idee, nichtinvasiven CPAP mit Hoch-frequenzoszillation zu kombinieren. Erste Versuchezeigten, dass hochfrequente Oszillationen, die auf dennasalen CPAP aufgebracht werden, zu einer signifikan-



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ten Reduktion des Kohlendioxidpartialdrucks führen[22]. Die Oxygenierung bessert sich dagegen nicht.

Merke: Die nichtinvasive Beatmung kann oft die

invasive Beatmung ersetzen und verringert dabei

die Komplikationsrate.

Zusammenfassung

Bei der konventionellen Beatmung sollten kleine Tidal-volumina angestrebt werden, wobei hohe Beatmungs-frequenzen helfen. Die Synchronisierung der Beatmungkann den Patientenkomfort verbessern, der Nachweiseines besseren „Langzeitoutcomes“ steht jedoch nochaus. Die Kontrolle und Regelung des Tidalvolumensanstelle einer festen Druckbegrenzung könnte dieBehandlungsergebnisse verbessern, diese Vorteilemüssen jedoch gegen den durch einen Flowsensor ver-ursachten höheren Totraum abgewogen werden. DasVermeiden von invasiver Beatmung zugunsten vonnichtinvasiver Beatmung ist mit besseren Ergebnissenassoziiert, hierfür wurden verschiedene Methodenentwickelt.

Interessenkonflikt: Kein Interessenkonflikt angegeben.

Über den Autor

Ulrich H. Thome

Jahrgang 1964, Univ.-Prof. Dr. med.

Nach Medizinstudium und Promotion

in Düsseldorf Ausbildung als Kinder-

arzt und pädiatrischer Intensivmedi-

ziner an der Universitätskinderklinik

Ulm. Ab 1998 für 3 Jahre an der Uni-

versität von Alabama in Birmingham

(USA) zur Forschung und gleichzeitig

Ausbildung zum Neonatologen. Nach

Rückkehr Oberarzt und Habilitation an der Universität

Ulm. Seit 2008 Leiter der selbständigen Abteilung für

Neonatologie am Universitätsklinikum Leipzig. Weiterbil-

dungsermächtigung für Neonatologie und Pädiatrische

Intensivmedizin.

Korrespondenzadresse

Prof. Dr. med. Ulrich H. Thome

Facharzt für Kinder- und Jugendmedizin/Neonatologie/

Pädiatrische Intensivmedizin

Abteilung Neonatologie der Universitätsklinik für

Kinder- und Jugendmedizin

Zentrum für Frauen- und Kindermedizin

Liebigstr. 20a, Haus 6

04103 Leipzig

[email protected]

Literatur

1 Harris TR et al. Physiologic Principles. In: Goldsmith JP, Karot-

kin EH. Assisted ventilation of the neonate. 3rd ed. Saunders/

Elsevier; 1996

2 The Acute Respiratory Distress Syndrome Network. Ventila-

tion with lower tidal volumes as compared with traditional

tidal volumes for acute lung injury and the acute respiratory

distress syndrome. N Engl J Med 2000; 342: 1301–1308

3 Bolivar JM, Gerhardt T, Gonzalez A et al. Mechanisms for epi-

sodes of hypoxemia in preterm infants undergoing mechani-

cal ventilation. J Pediatr 1995; 127: 767–773

4 Bernstein G, Mannino FL, Heldt GP et al. Randomized multi-

center trial comparing synchronized and conventional inter-

mittent mandatory ventilation in neonates. J Pediatr 1996;

128: 453–463

5 Baumer JH. International randomised controlled trial of

patient triggered ventilation in neonatal respiratory distress

syndrome. Arch Dis Child Fetal Neonatal Ed 2000; 82: 5–10

6 Beresford MW, Shaw NJ, Manning D. Randomised controlled

trial of patient triggered and conventional fast rate ventilation

in neonatal respiratory distress syndrome. Arch Dis Child Fetal

Neonatal Ed 2000; 82: 14–18

7 Laffey JG, Kavanagh BP. Hypocapnia. N Engl J Med 2002; 347:

43–53

8 Thome UH, Genzel-Boroviczeny O, Bohnhorst B et al. Permis-

sive hypercapnia in extremely low birthweight infants

(PHELBI): a randomised controlled multicentre trial. Lancet

Respir Med 2015; 3: 534–543

9 Hummler HD, Engelmann A, Merinsky A et al. Buffering Aci-

dosis During Permissive Hypercapnia To Restore Physiologic

pH May Increase the Degree of Lung Injury in Surfactant Defi-

cient Rabbits. Pediatr Acad Soc 2004; 55: 2886

10 Hummler H, Schulze A. New and alternative modes of

mechanical ventilation in neonates. Semin Fetal Neonatal

Med 2009; 14: 42–48

11 Duman N, Tuzun F, Sutcuoglu S et al. Impact of volume gua-

rantee on synchronized ventilation in preterm infants: a ran-

domized controlled trial. Intensive Care Med 2012; 38: 1358–

1364

12 Erdemir A, Kahramaner Z, Turkoglu E et al. Effects of syn-

chronized intermittent mandatory ventilation versus pressure

support plus volume guarantee ventilation in the weaning

phase of preterm infants. Pediatr Crit Care Med J Soc Crit Care


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ges.

Med World Fed Pediatr Intensive Crit Care Soc 2014; 15: 236–

241

13 Gizzi C, Montecchia F, Panetta V et al. Is synchronised NIPPV

more effective than NIPPV and NCPAP in treating apnoea of

prematurity (AOP)? A randomised cross-over trial Arch Dis

Child Fetal Neonatal Ed 2015; 100: 17–23

14 Yoder BA, Stoddard RA, Li M et al. Heated, humidified high-

flow nasal cannula versus nasal CPAP for respiratory support

in neonates. Pediatrics 2013; 131: 1482–1490

15 Manley BJ, Owen LS, Doyle LW et al. High-flow nasal cannulae

in very preterm infants after extubation. N Engl J Med 2013;

369: 1425–1433

16 Li W, Long C, Zhangxue H et al. Nasal intermittent positive

pressure ventilation versus nasal continuous positive airway

pressure for preterm infants with respiratory distress syndro-

me: a meta-analysis and up-date. Pediatr Pulmonol 2015; 50:

402–409

17 Morley CJ, Davis PG, Doyle LW et al. Nasal CPAP or intubation

at birth for very preterm infants. N Engl J Med 2008; 358:

700–708

18 Finer NN, Carlo WA, Walsh MC et al. Early CPAP versus sur-

factant in extremely preterm infants. N Engl J Med 2010; 362:

1970–1979

19 Gopel W, Kribs A, Ziegler A et al. Avoidance of mechanical

ventilation by surfactant treatment of spontaneously

breathing preterm infants (AMV): an open-label, randomised,

controlled trial. Lancet 2011; 378: 1627–1634

20 Kribs A, Roll C, Göpel W et al. Nonintubated Surfactant Appli-

cation vs Conventional Therapy in Extremely Preterm Infants:

A Randomized Clinical Trial. JAMA Pediatr 2015; published

online June 8; DOI: 10.1001/jamapediatrics.2015.0504

21 Fischer HS, Bührer C. Avoiding endotracheal ventilation to

prevent bronchopulmonary dysplasia: a meta-analysis. Pedia-

trics 2013; 132: e1351– e1360

22 Czernik C, Schmalisch G, Buhrer C et al. Weaning of neonates

from mechanical ventilation by use of nasopharyngeal

high-frequency oscillatory ventilation: a preliminary study.

J Matern Fetal Neonatal Med 2012; 25: 374–378

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Erratum

Dieser Artikel wurde gemäß dem Erratum vom

18 .12. 2015 geändert.

Auf Seite 339 im 3. Absatz heißt es jetzt anstelle von:

Optimal ist also eine hohe Beatmungsfrequenz, mit

noch ausreichender Inspirationszeit, kombiniert mit

dem niedrigst möglichen PIP zur Erreichung der Blut-

gasziele.

Optimal ist also eine hohe Beatmungsfrequenz, mit

noch ausreichender Exspirationszeit, kombiniert mit

dem niedrigst möglichen PIP zur Erreichung der Blut-

gasziele.



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CME-Fragen

█1Eine schonende Beatmung hatfolgende Eigenschaft:

A großes Tidalvolumen

B kleines Tidalvolumen

C hoher positiver endexspiratorischer Druck

D niedriger positiver endexspiratorischer Druck

E niedrige Beatmungsfrequenz

█2Welche Errungenschaft senkterwiesenermaßen das Risiko füreine BPD?

A Flowsensor

B Triggerung

C Computersteuerung

D großes Display mit Atemkurven

E CPAP/nichtinvasive Beatmung

█3Welcher Einstellungsfehler ver-ursacht keine vermehrten Schädenan der Lunge?

A zu hoher Inspirationsdruck

B zu hoher positiver endexspiratorischer Druck

C zu niedriger positiver endexspiratorischer Eindruck

D zu lange Inspirationszeit

E zu niedriger Inspirationsdruck

█4Welche Triggermethode ist anfälligfür Lecks?

A Flowsensor

B Graseby-Kapsel

C Impedanzmessung

D RIP-Bänder

E NAVA

█5Welche Aussage ist falsch? Dienichtinvasive Beatmung

A ist assoziiert mit einem Rückgang der BPD-Rate.

B ist assoziiert mit einer höheren Pneumothoraxrate.

C kann mit getriggerten Beatmungsmodi kombiniert werden.

D war in Studien nicht schlechter als invasive Beatmung mit Surfactantgabe.

E erfordert keine Anfeuchtung der Atemluft.

█6Der Strömungswiderstand in denAtemwegen

A ist bei Inspiration und Exspiration gleich.

B ist bei Inspiration höher als bei Exspiration.

C ist bei Inspiration niedriger als bei Exspiration.

D ist bei Frühgeborenen mit Atemnotsyndrom besonders hoch.

E hat für die Wahl der Beatmungsparameter keine wesentliche Bedeutung.


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CME-Fragen Mechanische Beatmung in der Neonatologie

█7Welche der folgenden Maßnahmenerhöht den mittleren Atemwegs-druck nicht?

A erhöhter positiver endexspiratorischer Druck

B erhöhter inspiratorischer Spitzendruck

C verlängerte Inspirationszeit

D erhöhte Beatmungsfrequenz

E verlängerte Exspirationszeit

█8Welcher Effekt wurde in Studienzur permissiven Hyperkapnie nach-gewiesen?

A niedrigere BPD-Rate

B niedrigere Pneumothoraxrate

C höhere Hirnblutungsrate

D höherer FiO2-Bedarf

E niedrigere Infektionsrate

█9Die Volumengarantiebeatmung A ist eine Form der volumenkontrollierten Beatmung.

B erfordert vom Anwender, das inspiratorische Tidalvolumen vorzugeben.

C erfordert ein waches, gut mitarbeitendes Kind.

D ist eine drucklimitierte Beatmung mit variablem Inspirationsdruck.

E kann unabhängig von Tubuslecks eingesetzt werden.

█10Die folgenden Faktoren könnenmit beatmungsbedingten Lungen-schäden assoziiert sein. Welcher istder wichtigste?

A Inspirationsdruck

B Bias Flow

C FiO2

D Frequenz

E Tidalvolumen



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Mechanische Beatmung in der Neonatologie - Thieme Connect · PDF fileRESPIRATOR Abb.2 Funktionsweise eines Neonatalbeatmungsgeräts. ... Merke:er Nachweis, dass moderne Sensorik undD