ArchivDeutsches Ärzteblatt28-29/2007Beatmung in Bauchlage beim akuten Lungenversagen

MEDIZIN: Übersichtsarbeit

Beatmung in Bauchlage beim akuten Lungenversagen

Ventilation in Prone Position in Acute Lung Failure

Dtsch Arztebl 2007; 104(28-29): A-2048 / B-1807 / C-1743

Bein, Thomas; Kuhlen, Ralf; Quintel, Michael

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LNSLNS Zusammenfassung
Einleitung: Die Behandlung des akuten Lungenversagens erfordert neben der Beatmung spezielle Strategien des Flüssigkeitsmanagements, der adäquaten pharmakologischen und antimikrobiellen Intervention sowie besondere Lagerungstechniken. Die Beatmung in Bauchlage stellt eine supportive Maßnahme dar, über deren pathophysiologische Grundlagen, wissenschaftliche Evidenz und klinische Anwendung hier berichtet wird. Methoden: Literaturrecherche in den Datenbanken PubMed/Medline, Embase und Cochrane. Analyse von 384 publizierten Arbeiten (prospektiv randomisierte Studien, Kohortenstudien, Fallberichte, Übersichten, Editorials) zum Thema Lagerungstherapie bei akuter respiratorischer Insuffizienz. Auswahl der Arbeiten, die den Qualitätskriterien des Oxford Centre for Evidence-Based Medicine entsprechen. Ergebnisse: Bei Patienten mit akutem Lungenversagen bewirkt die intermittierende Beatmung in Bauchlage eine Reduktion des Ventilations-Perfusions-Missverhältnisses und somit eine Verbesserung des pulmonalen Gasaustausches. Die Reduktion der Letalitätsrate durch diese Maßnahme ist bisher nicht bewiesen. Der Lagerungswechsel kann mit potenziell schwerwiegenden Komplikationen verknüpft sein und erfordert ein gut geplantes, strukturiertes Vorgehen. Diskussion: Obwohl die Bauchlage bei kritisch eingeschränkter Oxygenierung häufig eingesetzt wird, fehlt der Nachweis eines generellen Überlebensvorteils. Künftige Studien sollten es ermöglichen, den Stellenwert bei klar umschriebenen Indikationen festzulegen.
Dtsch Arztebl 2007; 104(28-29): A 2048–53.

Schlüsselwörter: Beatmung, akutes Lungenversagen, Oxygenierung, Bauchlage, Perfusion, Ventilation

Summary
Ventilation in Prone Position in Acute Lung Failure
Introduction: The intensive care management of acute pulmonary failure includes mechanical ventilation, careful management of fluid balance, pharmacological and antimicrobial interventions and special positioning techniques. We report on the pathophysiological principles, scientific evidence and clinical application for prone position in mechanically ventilated patients suffering from acute respiratory failure. Methods: Literature search in PubMed/
Medline, Embase and Cochrane databases. 384 publications dealing with positioning therapy (prospective randomized studies, cohort studies, case reports, reviews, editorials) were analyzed. Results: In patients with acute respiratory failure ventilation in prone position improves gas exchange by reducing ventilation-perfusion mismatch. However, a reduction in mortality in these patients has not been demonstrated. The technique of prone positioning can be associated with severe complications. It requires clear management algorithms. Discussion: Although intermittent prone positioning is accepted as a routine treatment in patients with impaired oxygenation, no studies have so far been able to show a decrease in mortality rate in these patients. Further prospective studies in well defined patient populations are required to clarify its role.
Dtsch Arztebl 2007; 104(28-29): A2048–53.
Key words: ventilation, acute respiratory failure, oxygenation, prone position, perfusion, ventilation

Das akute Lungenversagen des Erwachsenen ist gekennzeichnet durch eine nachhaltige Einschränkung des pulmonalen Gasaustausches, welche – je nach Grad der Lungenschädigung – eine unterschiedlich ausgeprägte Störung der pulmonalen Verteilung von Ventilation und Perfusion widerspiegelt (1). Unter physiologischen Bedingungen ist das Verhältnis von Ventilation (VA) zu Perfusion (Q) im großen Gasaustauschgebiet der Lunge (circa 300 Millionen Alveolen mit begleitenden Kapillaren beim Erwachsenen) fein aufeinander abgestimmt, um ein optimales Verhältnis von alveolärer Ventilation zu pulmonaler Perfusion zu gewährleisten, sodass die Atemgase Sauerstoff und Kohlendioxid effektiv ausgetauscht werden. Schwerwiegende Störungen des VA/Q-Verhältnisses entstehen im Rahmen von akuten pulmonalen Erkrankungen, beispielsweise bei Pneumonie, Ödem, Lungenkontusion oder Aspiration. Auch extrapulmonale Erkrankungen, wie Massivtransfusion, Trauma, Sepsis, „neurogenes“ Lungenödem infolge einer Hirnläsion, akute Peritonitis oder Pankreatitis können zu diesen Störungen führen. Die wichtigsten Mechanismen der Beeinträchtigung der pulmonalen Funktion hierbei sind in Grafik 1 dargestellt. Nach einer amerikanisch-europäischen Konsensuskonferenz (2) wird der Schweregrad des Lungenversagens anhand des Ausmaßes der Oxygenierungsstörung in 2 Kategorien eingeteilt (Kasten 1), auf denen spezifische Therapiestrategien basieren. Der akute Beginn, das Ausmaß der Hypoxämie und das Fehlen einer akuten Herzinsuffizienz sind beiden Formen der respiratorischen Insuffizienz gemeinsam. Beim akuten Atemnotsyndrom (ARDS) handelt es sich um die schwerere Form des akuten Lungenversagens, die pathophysiologisch durch eine endotheliale und epitheliale Schädigung der alveolokapillären Strukturen mit konsekutiver Flüssigkeitseinlagerung, Surfactantverlust und Destruktion der Alveolararchitektur charakterisiert ist (3).
Das akute respiratorische Versagen ist eine der wesentlichen Aufnahmediagnosen auf Intensivstationen. Die derzeit wichtigsten Therapieprinzipien beim akuten Lungenversagen schließen differenzierte Beatmungsstrategien, Flüssigkeits- und Ernährungsmanagement, adäquate Antibiotikatherapie, pharmakologische Interventionen und spezielle Lagerungsmaßnahmen ein (4) (Kasten 2). Besondere Bedeutung kommt hierbei der maschinellen Beatmung zu, weil sie auf der einen Seite das wichtigste symptomatische Therapieprinzip des Lungenversagens ist, auf der anderen Seite aber selbst – vor allem aufgrund der Umkehrung der intrathorakalen Druckverhältnisse – zu schwerwiegenden Nebenwirkungen führen kann. Insbesondere können die Lunge, aber auch nichtpulmonale Organe, durch Druck, Volumen und Scherkräfte weiter geschädigt werden (5). Deshalb wird beim akuten Lungenversagen maßgeblich an supportiven Therapieprinzipien geforscht, die – ohne die Lunge zu schädigen – dazu beitragen, die Lungenfunktion zu verbessern.
Die Beatmung in Bauchlage war in den letzten Jahren Gegenstand zahlreicher klinisch-wissenschaftlicher Untersuchungen und wird auf vielen Intensivstationen beim akuten Lungenversagen angewandt. Im Folgenden wird über die (patho-)physiologischen Grundlagen, die klinischen Erfahrungen sowie über den aktuellen wissenschaftlichen Erkenntnisstand zum Konzept der Beatmung in Bauchlage berichtet. Die Autoren führten eine umfassende Literaturrecherche in den Datenbanken PubMed/Medline, Embase und Cochrane durch. Es erfolgte die Analyse von 384 publizierten Arbeiten (prospektiv randomisierte Studien, Kohortenstudien, Fallberichte, Übersichten, Editorials) zum Thema Lagerungstherapie bei akuter respiratorischer Insuffizienz und die Auswahl derjenigen Arbeiten, die den Qualitätskriterien des Oxford-Centre for Evidence Based Medicine entsprechen.
Wirkung der Bauchlage beim akuten Lungenversagen
Neben den in Grafik 1 dargestellten Mechanismen, die bei der Entwicklung eines Lungenversagens die Einschränkung des Gasaustauschs bedingen, führen künstlicher Luftweg und maschinelle Beatmung zu zusätzlichen, typischen Veränderungen im respiratorischen System. Analgosedierung, Intubation und mechanische Beatmung per se induzieren eine Abnahme des Thoraxdurchmessers sowie eine Veränderung der Zwerchfellkonfiguration: Neben einer kranialwärts orientierten Verlagerung und Abflachung des Diaphragmas beeinflussen sie die Geometrie und Elastizität sämtlicher Bestandteile der Thoraxwand sowie der Bauchmuskulatur negativ (6). Dies führt beim beatmeten Intensivpatienten zur Kollapsneigung der mittleren und kleinen Luftwege mit nachfolgender Atelektasenbildung. Beim erkrankten Lungenparenchym wird dieser Effekt durch bronchoalveoläre Sekretion, Ödembildung und Minderproduktion sowie Fehlfunktion des pulmonalen Surfactant-Systems verstärkt (7).
Atelektasen entstehen also überwiegend in den dorsalen, zwerchfellnahen Abschnitten. Sie verkleinern den Anteil des belüfteten Lungenparenchyms erheblich, werden aber weiterhin – gerade weil sie in den gravitationsabhängigen Partien der Lungen liegen – durchblutet. Dieses Missverhältnis zwischen Ventilation und Perfusion wird als intrapulmonaler Shunt bezeichnet und bestimmt weitgehend das Ausmaß der Störung des pulmonalen Gasaustausches. In diesen Arealen findet keine Ventilation statt, wohl aber eine unverminderte, wenn nicht sogar verstärkte Durchblutung (Abbildung 1), wobei kein Kontakt zwischen Blut und Gas zustande kommt. Um den Gasaustausch zu verbessern, sind Maßnahmen zur Wiedereröffnung dieser Atelektasen von besonderem therapeutischen Interesse.
Schon vor 30 Jahren wurde erstmals über den Einsatz der Bauchlagerung beim akuten Lungenversagen berichtet (8). Hierdurch konnte die Oxygenierung deutlich gesteigert werden, allerdings war der genaue Mechanismus lange Zeit unbekannt. Erst durch die Einführung der Computertomografie (CT) und durch die Entwicklung aufwendiger lungenphysiologischer Funktionsuntersuchungen („multiple inert gas elimination technique“, MIGET) konnte man den Effekt der Bauchlage auf die geschädigte Lunge exakt erfassen (Kasten 3). Die Bauchlagerung bewirkt eine Homogenisierung der Atemgasverteilung und der pulmonalen Perfusion (9) und somit eine Reduktion des VA/Q-Missverhältnisses (Grafik 2). Darüber hinaus ergaben die CT-Studien, dass die Bauchlagerung die respiratorische Mechanik verbessert, die Dynamik des Zwerchfells steigert und durch die Umkehr der Gravitationsverhältnisse zu einer Wiedereröffnung dorsobasaler „abhängiger“ Lungenareale beiträgt. Dies reduzierte die intrapulmonale Shuntfraktion (10).
Evidenzlage zur Beatmung in Bauchlage
Zahlreiche Studien wiesen bei Patienten mit akutem Lungenversagen eine Steigerung der Oxygenierung durch Bauchlagerung nach (1015). Insbesondere bei Patienten mit posttraumatischer respiratorischer Insuffizienz zeigte sich ein guter Effekt (16). Die Verbesserung des Gasaustausches stellte sich häufig innerhalb kurzer Zeit ein und ließ sich über Stunden hinweg steigern. In den meisten Studien betrug die Dauer der Bauchlagerung 6 h, die tägliche Wiederholung der Maßnahme im Intervall führte zu einer andauernden und nachhaltigen Besserung des pulmonalen Gasaustauschs. Hierdurch wurde die Bauchlagerung insbesondere bei schweren, aufgrund der Hypoxämie akut lebensbedrohenden Formen des ARDS als akute „Rettungsmaßnahme“ eingesetzt. In vergleichenden Studien war eine langdauernde Bauchlagerung ≥ 12 h der kürzeren Dauer von 6 h bezüglich des Effektes auf die Oxygenierung überlegen (17, 18). Allerdings fehlen bisher weitergehende Studien, die es erlauben, einen klaren Algorithmus abzuleiten. So sind weder der optimale Zeitpunkt, prophylaktisch oder therapeutisch, die spezifische Indikation, „acute lung injury“ (ALI) oder ARDS, sowie Dauer und Wiederholung klar definiert. Auch die Indikation zum Einsatz weiterer Rettungsmaßnahmen zur Steigerung des Gasaustausches bei lebensbedrohlich eingeschränkter Oxygenierung, wie die Inhalation von Stickstoffmonoxid oder Prostazyklin sowie der extrakorporale Lungenersatz, sind mangels aussagekräftiger prospektiver Studien nicht klar festgelegt.
Das klinische Ergebnis der Beatmung in Bauchlage war in den letzten Jahren Gegenstand von 3 großen multizentrischen Studien (1921), die der Frage nachgingen, ob durch systematische Bauchlagerung die Letalität beim akuten Lungenversagen verringert werden kann. Die wesentlichen Ergebnisse sind in der Tabelle dargestellt. Die Studien von Gattinoni et al. (19) sowie Guerin et al. (20) wählten als Einschlusskriterium ein moderates Lungenversagen (ALI) und führten täglich eine Bauchlagerung von 8 h durch. In diesen Studien mit großer Fallzahl und einem vergleichbaren Beatmungsregime fand man keinen Unterschied bezüglich der Letalität zwischen der Untersuchungsgruppe mit Bauchlagerung und der Kontrollgruppe. Allerdings wiesen Guerin et al. eine Reduktion der Inzidenz von beatmungsassoziierten Pneumonien bei den Patienten nach, die mehrere Tage regelmäßig auf dem Bauch gelagert wurden.
Die Komplikationsrate, wie zum Beispiel lagerungsbedingte Druckschäden, war in der Gruppe mit Bauchlagerung höher. In der Studie von Mancebo et al. (21) mit klarer definierten Einschlusskriterien – es wurden lediglich Patienten mit manifestem ARDS eingeschlossen – und längeren Bauchlagerungszeiten von 20 h, ergab der Trend eine niedrigere Letalität der Untersuchungsgruppe, allerdings verfehlte diese Studie das Signifikanzniveau. Die Untersuchung musste aus logistischen Gründen nach Einschluss von 136 Patienten abgebrochen werden. Letztendlich fehlen also große, multizentrische Studien, die einen positiven Effekt der Bauchlagerung auf die Beatmungsdauer, auf die Intensivbehandlungszeit und die Letalität eindeutig belegen. Insbesondere fehlen klare Einschlusskriterien und ein striktes Studienprotokoll, in dem einheitliche Intensivtherapie vorgeschrieben und die Einstellung der Beatmung geregelt wird. Alle Studien waren Gegenstand lebhafter methodischer Diskussionen. Wesentliche Kritikpunkte sind, dass es unterschiedliche Lagerungsprotokolle gab, die man nicht immer einhielt. Ferner bestand wenig vorherige Erfahrung mit der Lagerung, und die Patienten waren nicht eindeutig charakterisiert. In allen Studien gab es Untergruppen, die augenscheinlich von der Intervention profitierten, sodass in künftigen Studien ganz wesentlich auf die präzise Definition der untersuchten Krankheitsbilder und -zustände fokussiert werden muss. Darüber hinaus ist zu berücksichtigen, dass die in diesen 3 großen Studien verwendeten Beatmungseinstellungen nur teilweise mit dem derzeit empfohlenen Konzept der „lungenprotektiven“ Beatmung übereinstimmen. So empfiehlt heute das Acute Respiratory Distress Syndrome Network (22) einen hohen positiv-endexspiratorischen Druck (PEEP) und ein niedriges Tidalvolumen. Die inkonsequente Einhaltung dieser Empfehlung könnte dazu beigetragen haben, dass zwischen Interventions- und Kontrollgruppe kein Unterschied in der Letalität bestand.
Bauchlagerung in der Intensivmedizin
Die Beatmung in Bauchlage wird – auch ohne eindeutigen Wirksamkeitsnachweis – auf vielen Intensivstationen angewandt (Abbildung 2). Sie erfordert eine sorgfältige Vorbereitung sowie eine gute Abstimmung zwischen pflegendem und ärztlichem Personal, um Komplikationen zu vermeiden (Kasten 4). Zu diesen gehören neben dem akzidentellen Verlust von Tubus oder Kathetern vor allem hämodynamische und pulmonale Beeinträchtigungen durch vegetativen Stress oder einer Dyskoordination zwischen Beatmungsgerät und Patient, sofern dieser nicht ausreichend sediert ist. Darüber hinaus können bei besonders schlanken oder übergewichtigen Patienten und beim Einsatz von vasopressorischen Substanzen (Katecholaminen) exponierte Hautareale wie Knie, Becken, Thorax, Nase und Gesicht ausgeprägte Druckschäden erleiden. Das Drehen des gut vorbereiteten Patienten (Kreislaufstabilisierung, ausreichende Analgosedierung, Sicherung und/oder Verlängerung von Kathetern, Drainagen, Tubus) sollte mit mehreren Pflegekräften und einem Arzt erfolgen, der sich vor allem um die Sicherung des künstlichen Luftweges und der intravasalen Zugänge kümmert (23). Im Sinne eines Risikomanagements muss vor der Drehung ein Notfallalgorithmus mit Notfallwagen und geplantem Vorgehen bei Tubus- oder Katheterverlust verfügbar sein. Bei der Bauchlagerung ist auf die druckfreie, weiche Lagerung des Kopfes, des Beckens und der Knie zu achten. Diese Auflagepunkte sind auch während der Maßnahme wiederholt zu kontrollieren. Wenn sich der pulmonale Gasaustausch und die respiratorische Mechanik durch die Bauchlage bessern, ist es sinnvoll, die Beatmungsparameter zu korrigieren. Um die Lunge zu schützen, können die inspiratorische Sauerstoffkonzentration, der Beatmungsdruck und das Tidalvolumen reduziert werden.
Bei hämodynamischer und respiratorischer Toleranz wird eine Dauer der Maßnahme von 8 bis 12 h empfohlen. Die Rücklagerung des Patienten sollte unter Beachtung der gleichen Sorgfaltskriterien wie während des Drehens auf den Bauch erfolgen. Bei positivem Effekt auf den Gasaustausch kann es sinnvoll sein, nach 8 bis 12 h Rückenlage erneut in Bauchlage zu beatmen. Dieses Konzept kann – je nach Schwere des Lungenversagens – über mehrere Tage bis zu einer Woche beibehalten werden. Um die Aspiration von Sondennahrung bei der Bauchlagerung zu vermeiden, sollte die enterale Ernährung für den Lagerungsvorgang ausgesetzt werden, um sie anschließend in angemessener Dosierung (< 40 mL/h) fortzuführen. Als absolute Kontraindikationen gegen die Bauchlage gelten das akute Schocksyndrom und eine instabile Wirbelsäule; bei relativen Kontraindikationen muss eine individuelle Abwägung erfolgen. Relative Kontraindikationen sind eine akute traumatische oder nicht traumatische zerebrale Läsion, schwere Mittelgesichtsverletzungen sowie ein akutes Abdomen, insbesondere bei nicht verschlossener Laparotomie und Netzeinlage. Um lagerungsassoziierte Komplikationen zu reduzieren, ist auf vielen Intensivstationen eine „inkomplette“ Bauchlagerung (135o-Lagerung) populär, bei der eine Seite des Patienten mittels einer Lagerungshilfe angehoben wird. Diese 135o-Lagerung bietet vor allem einige pflegerische Vorteile (orales und tracheales Absaugen, regelmäßige Pupillenkontrolle, Ausleitung von abdominalen Drainagen oder Thoraxdrainagen). Allerdings ist beim schweren ARDS mit Gefahr der Hypoxämie der Effekt auf den Gasaustausch durch die inkomplette Bauchlagerung weniger ausgeprägt als bei vollständiger 180o-Bauchlagerung (24). Bei Patienten mit schwerer Gasaustauschstörung ist daher die komplette 180o-Bauchlagerung zu empfehlen, wohingegen die 135o-Bauchlagerung bei moderater Einschränkung der Lungenfunktion zum prophylaktischen Einsatz – zur Sekretmobilisierung, Vermeidung nosokomialer Pneumonie und zur Atelektasenprävention – vorzuziehen ist.
Leitlinien zur Lagerungstherapie bei Intensivpatienten als systematisch entwickelte Darstellungen und Empfehlungen mit dem Zweck, intensivmedizinisch tätige Ärzte bei der Entscheidung über angemessene Lagerungsmaßnahmen zu unterstützen, werden derzeit unter Federführung des Erstautors dieses Artikels und mit Unterstützung der Arbeitsgemeinschaft für Wissenschaftlich-Medizinische Fachgesellschaften formuliert. Nach Verabschiedung durch das Präsidium der Deutschen Gesellschaft für Anästhesiologie und Intensivmedizin ist mit einer Publikation im Frühjahr 2008 zu rechnen. Im Rahmen der bereits veröffentlichten S2-Leitlinien „Diagnostik und Therapie der Sepsis“ wird die Bauchlage mit einem abgeschwächten Empfehlungsgrad C bei kritisch eingeschränkter Oxygenierung (PaO2/FIO2 < 88 mm Hg) (PaO2, arterieller Sauerstoffpartialdruck; FIO2, inspiratorische Sauerstoffkonzentration) empfohlen. Eine Cochrane-Analyse oder eine systematische Metaanalyse von medizinischen Fragestellungen liegt bisher nicht vor.

Zusammenfassung
Bei beatmeten Intensivpatienten mit akutem Lungenversagen ist die intermittierende Bauchlagerung für circa 12 h im Wechsel mit der Rückenlagerung geeignet, den pulmonalen Gasaustausch zu verbessern, weil die Drehung auf den Bauch das Ventilations-Perfusions-Missverhältnis reduziert (Kasten 5). Obwohl dieser Effekt in vielen Studien nachgewiesen wurde und die Bauchlagerung in der klinischen Praxis häufig eingesetzt wird, fehlt bisher der generelle Nachweis einer Reduktion der Letalitätsrate durch diese Maßnahme. Hier sind weitere, sorgfältig geplante randomisierte prospektive Studien erforderlich, um bei gut definierten Patientenpopulationen valide Aussagen zu erhalten. Der Lagerungswechsel auf den Bauch kann potenziell mit teilweise schwerwiegenden Komplikationen verknüpft sein (25) und erfordert vom intensivmedizinischen Personal ein strukturiertes Vorgehen. Dieses schließt eine gute Vorbereitung des Patienten, die sorgfältige Organisation der Intervention, ein durchdachtes Risikomanagement und eine enge Überwachung des gelagerten Patienten ein.

Interessenkonflikt
Prof. Bein hat Vortragshonorare des Medizinprodukteherstellers KCI, Wiesbaden, erhalten. Prof. Quintel hat den Medizinproduktehersteller KCI, Wiesbaden, beraten. Prof. Kuhlen erklärt, dass kein Interessenkonflikt im Sinne der Richtlinien des International Committee of Medical Journal Editors besteht.

Manuskriptdaten
eingereicht: 19. 12. 2006, revidierte Fassung angenommen: 30. 4. 2007

Anschrift für die Verfasser
Prof. Dr. med. Thomas Bein
Klinik für Anästhesiologie
Universitätsklinikum
93042 Regensburg
E-Mail: thomas.bein@klinik.uni-regensburg.de
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