Die Ziele der mechanischen Beatmung bei ARDS sind die Aufrechterhaltung der Sauerstoffversorgung bei gleichzeitiger Vermeidung von Sauerstofftoxizität und der Komplikationen der mechanischen Beatmung. Im Allgemeinen bedeutet dies die Aufrechterhaltung einer Sauerstoffsättigung im Bereich von 85-90 % mit dem Ziel, die Fraktion des eingeatmeten Sauerstoffs (FiO2) innerhalb der ersten 24-48 Stunden auf weniger als 65 % zu senken. Um dieses Ziel zu erreichen, ist fast immer ein mäßiger bis hoher positiver endexpiratorischer Druck (PEEP) erforderlich.
Experimentelle Studien haben gezeigt, dass die mechanische Beatmung eine Art von akuter Lungenschädigung fördern kann, die als beatmungsassoziierte Lungenschädigung bezeichnet wird. Eine protektive Beatmungsstrategie mit niedrigen Tidalvolumina und begrenztem Plateaudruck verbessert die Überlebensrate im Vergleich zu herkömmlichen Tidalvolumina und -drücken.
In einer Studie des ARDS-Netzes wurden Patienten mit ALI und ARDS nach dem Zufallsprinzip entweder mit einem Tidalvolumen von 12 ml/kg des vorhergesagten Körpergewichts und einem Inspirationsdruck von 50 cm Wasser oder weniger oder mit einem Tidalvolumen von 6 ml/kg und einem Inspirationsdruck von 30 cm Wasser oder weniger mechanisch beatmet; die Studie wurde vorzeitig abgebrochen, nachdem eine Zwischenanalyse von 861 Patienten gezeigt hatte, dass die Probanden in der Gruppe mit niedrigem Tidalvolumen eine signifikant niedrigere Sterblichkeitsrate hatten (31 % gegenüber 39,8 %).
Während frühere Studien, in denen niedrige Tidalvolumina verwendet wurden, es zuließen, dass die Patienten hyperkapnisch (permissive Hyperkapnie) und azidotisch waren, um die protektiven Beatmungsziele des niedrigen Tidalvolumens und des niedrigen inspiratorischen Atemwegsdrucks zu erreichen, erlaubte die ARDS-Netzstudie eine Erhöhung der Atemfrequenz und die Verabreichung von Bikarbonat, um die Azidose zu korrigieren. Dies könnte der Grund für das positive Ergebnis dieser Studie im Vergleich zu früheren Studien sein, die keinen Nutzen nachweisen konnten.
Daher wird eine mechanische Beatmung mit einem Tidalvolumen von 6 ml/kg prädiziertem Körpergewicht empfohlen, wobei das Tidalvolumen bei Bedarf auf bis zu 4 ml/kg angepasst werden kann, um den inspiratorischen Plateaudruck auf 30 cm Wasser oder weniger zu begrenzen. Erhöhen Sie die Beatmungsrate und verabreichen Sie bei Bedarf Bikarbonat, um den pH-Wert auf einem nahezu normalen Niveau (7,3) zu halten.
In der ARDS-Netzwerkstudie benötigten Patienten, die mit niedrigeren Tidalvolumina beatmet wurden, höhere PEEP-Werte (9,4 gegenüber 8,6 cm Wasser), um eine Sauerstoffsättigung von 85 % oder mehr aufrechtzuerhalten. Einige Autoren haben spekuliert, dass die höheren PEEP-Werte auch zu den besseren Überlebensraten beigetragen haben könnten. Eine spätere Studie des ARDS-Netzwerks, in der höhere gegenüber niedrigeren PEEP-Werten bei Patienten mit ARDS verglichen wurden, zeigte jedoch keinen Vorteil höherer PEEP-Werte in Bezug auf Überleben oder Dauer der mechanischen Beatmung.
Die fehlende Wirksamkeit höherer PEEP-Werte könnte damit zusammenhängen, dass die empfohlenen PEEP-Werte in der ARDS-Network-Studie auf der Oxygenierung und nicht auf der Lungenmechanik beruhten. Das ARDS ist ein inhomogener Prozess, und die Patienten können unterschiedliche Lungenverletzungsmuster und unterschiedliche Brustwandmechaniken aufweisen. Die Messung des Ösophagusdrucks mit einem Ösophagusballonkatheter ermöglicht eine Schätzung des transpulmonalen Drucks. Eine Beatmungsstrategie, die sich auf diese Drücke stützt, während der PEEP titriert wird, könnte die Bestimmung der „besten PEEP-Werte“ zur Verbesserung der Oxygenierung und zur Minimierung von Volumentrauma und Atelektase ermöglichen.
Die Anwendung der protektiven Beatmungsstrategie mit niedrigeren Tidalvolumina, begrenztem Plateaudruck und höherem PEEP verbessert das Überleben bei ARDS. Amato et al. fanden in einer retrospektiven Überprüfung von mehr als 3500 Patienten mit ARDS, die in neun früheren Studien untersucht wurden, heraus, dass die wichtigste Beatmungsvariable für die Überlebensrate Delta P (Plateaudruck minus PEEP) ist. Delta P spiegelt die Lungencompliance wider und ist eine zuverlässige Vorhersage für das Überleben von Patienten mit ARDS, die nicht spontan atmen. Bei diesen Patienten verbessern niedrigere Delta-P-Werte das Überleben. Höhere PEEP-Werte und niedrigere Tidalvolumina verbesserten das Überleben nicht, es sei denn, sie waren mit niedrigeren Delta-P-Werten verbunden.
Der Einsatz von Paralytika bleibt umstritten. Patienten mit schwerem ARDS können auch von einem frühen Einsatz neuromuskulärer Blocker profitieren. Bei einer Gruppe von Patienten mit schwerem ARDS (PaO2/FiO2< 120), das innerhalb von 48 Stunden diagnostiziert wurde, konnte gezeigt werden, dass eine Paralyse mit Cisatracurium für die nächsten 48 Stunden im Vergleich zu Placebo die 90-Tage-Mortalität verbessert (31,6 % für Cisatracurium gegenüber 40,7 % für Placebo), die beatmungsfreien Tage erhöht und das Barotrauma reduziert. In der Gruppe, die gelähmt war, kam es nicht zu einer erhöhten Inzidenz anhaltender Muskelschwäche. Eine neuere Studie aus dem Jahr 2019 an Patienten mit einem PaO2/FiO2-Verhältnis von weniger als 150 mm Hg für weniger als 48 Stunden zeigte jedoch keine Verbesserung der Sterblichkeit, der beatmungsfreien Tage oder der Rate an Barotrauma. Neuromuskuläre Blocker sollten selektiv eingesetzt werden. Diese Mittel können bei Patienten mit sehr schwerem ARDS, bei Patienten, die Probleme haben, ihre Atmung mit dem Beatmungsgerät zu synchronisieren, und bei Patienten mit schlechter Lungencompliance von Vorteil sein.
Die behandelnden Ärzte sollten Paralytika nicht in allen Fällen einsetzen, sondern nur dann, wenn die Dauer der Beatmung voraussichtlich einige Stunden überschreiten wird. Die Patienten sollten nicht länger beatmet werden, als es dauert, bis die Lähmungsmittel ihre Wirkung entfalten. Die Dauer der Lähmung hängt vom jeweiligen Zustand ab.
Eine Studie von Jaber et al. untersuchte die Zwerchfellschwäche während der mechanischen Beatmung sowie die Beziehung zwischen der Dauer der mechanischen Beatmung und der Zwerchfellverletzung oder -atrophie. In der Studie wurde festgestellt, dass längere Beatmungszeiten mit einer signifikant größeren ultrastrukturellen Faserschädigung, vermehrten ubiquitinierten Proteinen, einer höheren Expression von p65 Nuclear Factor-kB, größeren Mengen an Kalzium-aktivierten Proteasen und einer verringerten Querschnittsfläche der Muskelfasern im Zwerchfell einhergingen. Die Schlussfolgerung war, dass Schwäche, Verletzung und Atrophie in den Zwerchfellen von Patienten, die mechanisch beatmet werden, schnell auftreten können und signifikant mit der Dauer der Beatmungsunterstützung korrelieren.
Für vollständige Informationen zu diesem Thema siehe Barotrauma und mechanische Beatmung.
Positiver endexpiratorischer Druck und kontinuierlicher positiver Atemwegsdruck
ARDS ist durch schwere Hypoxämie gekennzeichnet. Wenn die Oxygenierung trotz hoher inspirierter Sauerstoffkonzentrationen nicht aufrechterhalten werden kann, führt die Anwendung von CPAP oder PEEP in der Regel zu einer verbesserten Oxygenierung, so dass der FiO2-Wert gesenkt werden kann.
Bei PEEP wird der positive Druck während der gesamten Ausatmung aufrechterhalten, aber wenn der Patient spontan einatmet, sinkt der Atemwegsdruck auf unter Null, um den Luftstrom auszulösen. Bei der CPAP-Beatmung wird ein Bedarfsventil mit geringem Widerstand verwendet, um den positiven Druck kontinuierlich aufrechtzuerhalten. Die Überdruckbeatmung erhöht den intrathorakalen Druck und kann daher das Herzzeitvolumen und den Blutdruck senken. Da der mittlere Atemwegsdruck bei CPAP höher ist als bei PEEP, kann CPAP eine stärkere Auswirkung auf den Blutdruck haben.
Im Allgemeinen wird CPAP von den Patienten gut vertragen, und CPAP wird in der Regel anstelle von PEEP verwendet. Es wird davon ausgegangen, dass die Anwendung einer angemessenen CPAP-Dosis die Ergebnisse bei ARDS verbessert. Indem die Alveolen während des gesamten Atemzyklus in einem expandierten Zustand gehalten werden, kann CPAP die Scherkräfte verringern, die eine beatmungsbedingte Lungenschädigung begünstigen.
Die beste Methode zur Ermittlung des optimalen CPAP-Niveaus bei Patienten mit ARDS ist umstritten. Einige befürworten die Verwendung von gerade so viel CPAP, dass der FiO2-Wert unter 65 % gesenkt werden kann.
Ein anderer Ansatz, der von Amato et al. favorisiert wird, ist der so genannte Open-Lung-Ansatz, bei dem das geeignete Niveau durch die Konstruktion einer statischen Druck-Volumen-Kurve bestimmt wird. Dabei handelt es sich um eine S-förmige Kurve, und das optimale PEEP-Niveau liegt knapp oberhalb des unteren Wendepunkts. Bei Anwendung dieses Ansatzes liegt das durchschnittlich erforderliche PEEP-Niveau bei 15 cm Wasser.
Wie bereits erwähnt, ergab jedoch eine Studie des ARDS-Netzes über höhere bzw. niedrigere PEEP-Niveaus bei ARDS-Patienten keinen Vorteil für höhere PEEP-Niveaus. In dieser Studie wurde das PEEP-Niveau danach bestimmt, wie viel eingeatmeter Sauerstoff erforderlich war, um eine Ziel-Sauerstoffsättigung von 88-95 % oder einen Ziel-Sauerstoffpartialdruck (PO2) von 55-80 mm Hg zu erreichen. Der PEEP-Wert betrug im Durchschnitt 8 in der Gruppe mit niedrigerem PEEP-Wert und 13 in der Gruppe mit höherem PEEP-Wert. Es wurde kein Unterschied in der Dauer der mechanischen Beatmung oder im Überleben bis zur Entlassung aus dem Krankenhaus festgestellt.
In einer Übersichtsarbeit von Briel et al. aus dem Jahr 2010 wurde festgestellt, dass die Behandlung mit einem höheren PEEP-Wert bei Patienten mit ALI oder ARDS keinen Vorteil gegenüber einer Behandlung mit einem niedrigeren Wert aufweist; bei Patienten mit ARDS war ein höherer Wert jedoch mit einem besseren Überleben verbunden.
In einer Studie von Bellani et al. wurde festgestellt, dass bei Patienten mit ALI, die mit einem relativ hohen PEEP behandelt wurden, die metabolische Aktivität der belüfteten Regionen mit dem Plateaudruck und dem regionalen Tidalvolumen, das durch das end-exspiratorische Lungengasvolumen normalisiert wurde, in Zusammenhang stand; es wurde kein Zusammenhang zwischen zyklischer Rekrutierung/Derekrutierung und erhöhter metabolischer Aktivität gefunden.
Druckkontrollierte Beatmung und Hochfrequenzbeatmung
Wenn hohe inspiratorische Atemwegsdrücke erforderlich sind, um selbst niedrige Tidalvolumina zu liefern, kann eine druckkontrollierte Beatmung (PCV) eingeleitet werden. Bei dieser Form der mechanischen Beatmung stellt der Arzt den Druck über CPAP (Delta P) und die Inspirationszeit (I-Zeit) oder das inspiratorische/exspiratorische (I:E) Verhältnis ein. Das sich daraus ergebende Tidalvolumen hängt von der Lungencompliance ab und nimmt mit der Verbesserung des ARDS zu. PCV kann auch zu einer verbesserten Oxygenierung bei einigen Patienten führen, die mit volumenkontrollierter Beatmung (VCV) nicht gut zurechtkommen.
Wenn die Oxygenierung ein Problem darstellt, können längere I-Zeiten, so dass die Inspiration länger ist als die Exspiration (Beatmung mit inversem I:E-Verhältnis), von Vorteil sein; es wurden Verhältnisse von bis zu 7:1 verwendet. PCV, bei der niedrigere Spitzendrücke verwendet werden, kann auch bei Patienten mit bronchopleuralen Fisteln von Vorteil sein, da sie den Verschluss der Fistel erleichtert.
Es gibt Hinweise darauf, dass PCV bei ARDS von Vorteil sein kann, auch ohne die genannten besonderen Umstände. In einer multizentrischen kontrollierten Studie, in der VCV mit PCV bei ARDS-Patienten verglichen wurde, stellte Esteban fest, dass PCV trotz gleicher Tidalvolumina und inspiratorischer Spitzendrücke zu weniger Organsystemversagen und einer niedrigeren Sterblichkeitsrate als VCV führte. Bevor eine endgültige Empfehlung ausgesprochen werden kann, ist eine größere Studie erforderlich.
Die Hochfrequenzbeatmung (Jet- oder Oszillationsbeatmung) ist ein Beatmungsmodus, bei dem niedrige Tidalvolumina (etwa 1-2 ml/kg) und hohe Atemfrequenz (3-15 Atemzüge pro Sekunde) verwendet werden. Da die Vergrößerung der Alveolen bekanntermaßen einer der Mechanismen ist, die eine beatmungsassoziierte Lungenschädigung begünstigen, würde man erwarten, dass die Hochfrequenzbeatmung bei ARDS von Vorteil ist. Die Ergebnisse klinischer Studien, in denen dieser Ansatz mit der konventionellen Beatmung bei Erwachsenen verglichen wurde, haben im Allgemeinen eine frühe Verbesserung der Oxygenierung, aber keine Verbesserung der Überlebensrate gezeigt.
Die größte randomisierte kontrollierte Studie umfasste 548 Erwachsene mit mittelschwerem bis schwerem ARDS, die nach dem Zufallsprinzip der konventionellen Beatmung oder der hochfrequenten oszillierenden Beatmung (HFOV) zugeteilt wurden. Diese Studie wurde aufgrund einer Sterblichkeitsrate von 47 % bei Patienten, die mit HFOV behandelt wurden, und 35 % in der konventionellen Gruppe vorzeitig abgebrochen. Daher wird die HFOV nicht als Behandlungsstrategie für ARDS empfohlen.
Die partielle Flüssigkeitsbeatmung wurde ebenfalls bei ARDS erprobt. In einer randomisierten kontrollierten Studie, in der sie mit der konventionellen mechanischen Beatmung verglichen wurde, wurde festgestellt, dass die partielle Flüssigkeitsbeatmung zu einer erhöhten Morbidität (Pneumothoraces, Hypotonie und hypoxämische Episoden) und tendenziell zu einer höheren Mortalität führte.
Beatmung mit Druckentlastung der Atemwege
Die Beatmung mit Druckentlastung der Atemwege (APRV) ist ein weiterer Beatmungsmodus, bei dem ein hoher positiver Atemwegsdruck (P hoch) für eine lange Dauer (T hoch), gefolgt von einer kurzen Dauer (T niedrig) bei niedrigem Druck (P niedrig), angewendet wird. Die Zeit, die bei P hoch im Vergleich zu P niedrig verbracht wird, steht in einem umgekehrten Verhältnis zum normalen Atemmuster. So kann ein Patient beispielsweise 5,2 Sekunden bei P hoch und 0,8 Sekunden bei P niedrig verbringen. Die Theorie besagt, dass die Zeit bei P hoch die alveoläre Rekrutierung signifikant erhöht und aufrechterhält und dadurch die Oxygenierung verbessert. APRV kann die Oxygenierung verbessern, aber es gibt keine randomisierten kontrollierten Studien, die eine Verbesserung der Überlebensrate bei ARDS belegen. Ärzte sollten bei Patienten mit obstruktiver Lungenerkrankung wegen der relativ kurzen Ausatemzeit und der möglichen Hyperinflation und Barotrauma mit APRV vorsichtig sein.
Lagerung in Bauchlage
Bei etwa 60-75 % der Patienten mit ARDS verbessert sich die Oxygenierung deutlich, wenn sie von der Rückenlage in die Bauchlage gedreht werden. Die Verbesserung der Oxygenierung tritt schnell ein und ist oft so erheblich, dass eine Verringerung des FiO2 oder der CPAP-Menge möglich ist. Die Bauchlage ist sicher, mit entsprechenden Vorsichtsmaßnahmen zur Sicherung aller Schläuche und Leitungen, und erfordert keine besondere Ausrüstung. Die Verbesserung der Oxygenierung kann anhalten, nachdem der Patient in die Rückenlage zurückgebracht wurde, und kann bei wiederholten Versuchen bei Patienten auftreten, die anfangs nicht darauf ansprachen.
Mögliche Mechanismen für die festgestellte Verbesserung sind die Rekrutierung abhängiger Lungenbereiche, eine erhöhte funktionelle Residualkapazität (FRC), eine verbesserte Zwerchfellauslenkung, ein erhöhtes Herzzeitvolumen und eine verbesserte Anpassung von Ventilation und Perfusion.
Trotz der verbesserten Oxygenierung durch die Bauchlage haben frühe randomisierte kontrollierte Studien zur Bauchlage bei ARDS keine Verbesserung der Überlebensrate gezeigt. In einer italienischen Studie waren die Überlebensrate bis zur Entlassung aus der Intensivstation und die Überlebensrate nach 6 Monaten im Vergleich zu Patienten, die in Rückenlage versorgt wurden, trotz einer signifikanten Verbesserung der Oxygenierung unverändert. Diese Studie wurde kritisiert, weil die Patienten im Durchschnitt nur 7 Stunden pro Tag in der Bauchlage gehalten wurden. Auch eine nachfolgende französische Studie, in der die Patienten mindestens 8 Stunden pro Tag in der Bauchlage lagen, konnte keinen Vorteil der Bauchlage in Bezug auf die 28- oder 90-Tage-Mortalität, die Dauer der mechanischen Beatmung oder die Entwicklung einer beatmungsassoziierten Pneumonie (VAP) belegen. Eine nachfolgende randomisierte kontrollierte Studie, in der Patienten mit schwerem ARDS frühzeitig und mindestens 16 Stunden täglich in Bauchlage gelagert wurden, zeigte jedoch einen signifikanten Vorteil für die Mortalität. In dieser Studie wurden Patienten mit schwerem ARDS (PaO2/FiO2 von < 150) nach 12-24 Stunden der Stabilisierung in die Bauchlage randomisiert. Die 28-Tage-Sterblichkeitsrate betrug 16 % in der Gruppe mit Bauchlage und 32,8 % in der Gruppe mit Rückenlage. Die Patienten wurden manuell gedreht. Ein Spezialbett war nicht erforderlich.