Lungenschonende Beatmungsmethoden für die Ein‑Lungen‑Ventilation

• Das akute Atemnotsyndrom (ARDS) oder eine akute Lungenschädigung (ALI) sind häufig lebensbedrohliche Komplikationen nach einer grösseren Lungenresektion.
• Die Ein‑Lungen‑Ventilation (ELV) während und nach einer Thorax‑OP erhöht das Risiko für Volutrauma, Barotrauma, Atelektrauma und Sauerstofftoxikose.
• Die Anwendung eines lungenschonenden Beatmungsprotokolls während der ELV, das permissive Hyperkapnie, niedrige Tidalvolumina, einen erhöhten positiven endexspiratorischen Druck, die Begrenzung des durch das Beatmungsgerät verabreichten Drucks und Recruitmentmanöver umfasst, kann das Risiko für eine akute Lungenschädigung verringern.

Die maschinelle Beatmung während der Ein‑Lungen‑Ventilation (ELV), die auch als Ein‑Lungen‑Beatmung bezeichnet wird, hat drei Ziele: Sie soll (I) die Eliminierung von Kohlendioxid unterstützen, (II) die Oxygenierung aufrechterhalten und (III) die postoperative Lungendysfunktion reduzieren. Es wurden zahlreiche Studien durchgeführt, um die geeignetste Strategie für die maschinelle Beatmung während der ELV zu ermitteln. 

Viele unterschiedliche Faktoren können zu einer perioperativen akuten Lungenschädigung (ALI) beitragen. Lungenschädigungen sind auf mechanische Beanspruchungen durch Hyperinflation, Hyperperfusion und zyklisches Recruitment/Derecruitment in Kombination mit proinflammatorischen oder biochemischen Faktoren zurückzuführen. Bei Patienten, die sich einer Thorax‑OP unterziehen, geht eine „Multiple‑hit“‑Theorie davon aus, dass eine Kombination aus OP‑bezogenen Faktoren, Ein‑Lungen‑Ventilation, zugrunde liegenden Krankheiten und Begleiterkrankungen, vorheriger Therapie und anderen nicht bekannten Ereignissen die Wahrscheinlichkeit für eine ALI erhöhen kann (Lytle FT, Brown DR. Appropriate ventilatory settings for thoracic surgery: intraoperative and postoperative. Semin Cardiothorac Vasc Anesth. 2008;12(2):97-108. doi:10.1177/10892532083198694​).

Die Ein‑Lungen‑Ventilation während und nach einer Thorax‑OP erhöht das Risiko für Volutrauma, Barotrauma, Atelektrauma und Sauerstofftoxikose. Das sind alles schwerwiegende Komplikationen, die eine beatmungsinduzierte Lungenschädigung zur Folge haben können (Lohser J. Evidence-based management of one-lung ventilation. Anesthesiol Clin. 2008;26(2):241-v. doi:10.1016/j.anclin.2008.01.0115​).

Es gibt sehr wenige Daten, die im Hinblick auf die klinischen Ergebnisse speziell für einen bestimmten Managementansatz für die ELV sprechen. Die Definition, was als lungenschonende ELV anzusehen ist, wird hauptsächlich von der Expertenmeinung, Daten zur Zwei‑Lungen‑Ventilation bei allgemeinchirurgischen Patienten und einer kleinen Anzahl klinischer Studien beeinflusst. Beispielsweise ist es sehr schwierig, das Tidalvolumen als einzelnen Faktor zu identifizieren, der während der ELV zu einer Lungenschädigung beiträgt. Bisher konnte keine Studie definitiv den besonderen Vorteil einer Beatmung mit niedrigem Tidalvolumen (Vt) während der ELV belegen, wenn keine anderen Beatmungsstrategien wie ein positiver endexspiratorischer Druck (PEEP) (Blank RS, Colquhoun DA, Durieux ME, et al. Management of One-lung Ventilation: Impact of Tidal Volume on Complications after Thoracic Surgery. Anesthesiology. 2016;124(6):1286-1295. doi:10.1097/ALN.00000000000011006​), die Begrenzung des Atemwegsdrucks und Recruitmentmanöver zum Einsatz kommen. Sofern keine Kontraindikation besteht, können diese Beatmungsmethoden bei allen Patienten, die sich einer Thorax-OP unterziehen, sowohl während als auch nach dem Eingriff angewendet werden. Recruitment und PEEP tragen zusammen mit Flüssigkeiten, Entzündungen, Anästhetika und anderen unbekannten Variablen zu einer lungenschonenden Beatmung bei (Slinger PD. Do Low Tidal Volumes Decrease Lung Injury During One-Lung Ventilation?. J Cardiothorac Vasc Anesth. 2017;31(5):1774-1775. doi:10.1053/j.jvca.2017.07.0057​). Ohne angemessenen PEEP kann ein niedriges Vt während der ELV zu Atelektase führen und damit das Sterblichkeitsrisiko erhöhen (Levin MA, McCormick PJ, Lin HM, Hosseinian L, Fischer GW. Low intraoperative tidal volume ventilation with minimal PEEP is associated with increased mortality. Br J Anaesth. 2014;113(1):97-108. doi:10.1093/bja/aeu0548​). Ein niedriger PEEP reicht möglicherweise nicht aus, um die Alveolen zu stabilisieren, die Dehnungsbelastung der Alveolen zu reduzieren und bei Patienten eine Atelektase zu verhindern. Atelektase ist bei allen anästhesierten Chirurgiepatienten ein Problem. Während der ELV ist sie jedoch möglicherweise durch den Einsatz höherer inspiratorischer Sauerstofffraktionen (Resorptionsatelektase) und das erhöhte Risiko einer Kompression der abhängigen Lunge (Kompressionsatelektase) gravierender (Duggan M, Kavanagh BP. Pulmonary atelectasis: a pathogenic perioperative entity. Anesthesiology. 2005;102(4):838-854. doi:10.1097/00000542-200504000-000219​).

Bei einer retrospektiven Studie, die nach der Umsetzung eines Protokolls für die lungenschonende Beatmung während der ELV bei Lungenkrebs‑OPs durchgeführt wurde, das ein reduziertes Vt, einen erhöhten PEEP, die Begrenzung des durch das Beatmungsgerät verabreichten Drucks und Recruitmentmanöver umfasst, wurde eine niedrigeres Risiko für eine akute Lungenschädigung festgestellt (Licker M, Diaper J, Villiger Y, et al. Impact of intraoperative lung-protective interventions in patients undergoing lung cancer surgery. Crit Care. 2009;13(2):R41. doi:10.1186/cc776210​). Die genaue Auswirkung des Vt ist zwar nicht bekannt, aber neue Studienergebnisse legen nahe, dass sich der Driving Pressure (und nicht das Vt oder der PEEP) als potenzieller Indikator für die Prognose des postoperativen Risikos von Lungenkomplikationen eignet. Ausserdem wurde die Anwendung einer am Driving Pressure orientierten Beatmung während der ELV im Vergleich zur konventionellen lungenschonenden Beatmung bei Lungen-OPs mit einem selteneren Auftreten von postoperativen Lungenkomplikationen in Verbindung gebracht (Park M, Ahn HJ, Kim JA, et al. Driving Pressure during Thoracic Surgery: A Randomized Clinical Trial. Anesthesiology. 2019;130(3):385-393. doi:10.1097/ALN.000000000000260011​).

Die Society for Translational Medicine hat auf Grundlage der aktuellen Studienergebnisse zur Ein‑Lungen‑Ventilation Empfehlungen in ihre Richtlinien für die klinische Praxis zum maschinellen Beatmungsmanagement bei Patienten aufgenommen, die sich einer Lobektomie unterziehen (Gao S, Zhang Z, Brunelli A, et al. The Society for Translational Medicine: clinical practice guidelines for mechanical ventilation management for patients undergoing lobectomy. J Thorac Dis. 2017;9(9):3246-3254. doi:10.21037/jtd.2017.08.16612​).

• Permissive/therapeutische Hyperkapnie zur Erhaltung eines Kohlendioxid‑Partialdrucks von 50 bis 70 mmHg kann sich bei Patienten positiv auswirken, die während Lobektomie‑Eingriffen an der Lunge mit Ein‑Lungen‑Ventilation beatmet werden.
• Die lungenschonende Beatmung mit einem Tidalvolumen von 4 bis 6 ml/kg und einem PEEP von 5 bis 8 cmH2O und gleichzeitiger Aufrechterhaltung eines Driving Pressure von < 15 cmH2O scheint auf Grundlage der aktuellen Studienergebnisse sinnvoll zu sein.
• Ein Recruitment der Alveolen (Open‑Lung‑Beatmung) kann bei Patienten vorteilhaft sein, die sich einer Lobektomie mit Ein‑Lungen‑Ventilation unterziehen.
• Eine reine druckkontrollierte Beatmung (CMV‑PC) oder eine druckkontrollierte Beatmung mit Volumengarantie (CMV‑vtPC) ist gegenüber einer volumenkontrollierten Beatmung (CMV‑VC) zu bevorzugen und kann bei Patienten angewendet werden, bei denen eine Lungenresektion mit Ein‑Lungen‑Ventilation durchgeführt wird.
• Es ist sinnvoll, die niedrigste FiO2‑Konzentration anzuwenden, die für die Erhaltung einer zufriedenstellenden arteriellen Sauerstoffsättigung nötig ist.
• Die kontrollierte maschinelle Beatmung mit einem I:E‑Verhältnis von 1:1 oder höher ist bei Patienten angebracht, die mit Ein‑Lungen‑Ventilation beatmet werden.

Der Modus ASV® (Adapative Support Ventilation®) wendet auf allen Beatmungsgeräten von Hamilton Medical eine lungenschonende Strategie an, die den Empfehlungen für das Tidalvolumen und den Driving Pressure bei der ELV entspricht. Ausserdem bietet Ihnen der vollständig rückgekoppelte Closed‑Loop‑Modus INTELLiVENT®‑ASV ( Nicht in den USA und für einige andere Märkte verfügbar.A​) die Möglichkeit, automatisch permissive Hyperkapnie umzusetzen und die niedrigste FiO2-Konzentration zu verabreichen, die für die Erhaltung einer zufriedenstellenden arteriellen Sauerstoffsättigung nötig ist.

Eine Studie von Weiler et al. zeigt, dass Patienten mit dem Modus ASV sogar unter den hoch variablen Bedingungen der ELV sicher beatmet werden können (Weiler N, Eberle B, Heinrichs W. Adaptive lung ventilation (ALV) during anesthesia for pulmonary surgery: automatic response to transitions to and from one‑lung ventilation. J Clin Monit Comput. 1998;14(4):245‑252. doi:10.1023/a:100997482523713​).

Die Abbildungen 1 und 2 unten zeigen einen 61 Jahre alten Patienten, der während einer Pneumonektomie am rechten Lungenflügel mit ASV beatmet wurde.

Den vollständigen Quellenverweis finden Sie unten: (Ruffini E, Parola A, Papalia E, et al. Frequency and mortality of acute lung injury and acute respiratory distress syndrome after pulmonary resection for bronchogenic carcinoma. Eur J Cardiothorac Surg. 2001;20(1):30‑37. doi:10.1016/s1010‑7940(01)00760‑61​, Kutlu CA, Williams EA, Evans TW, Pastorino U, Goldstraw P. Acute lung injury and acute respiratory distress syndrome after pulmonary resection. Ann Thorac Surg. 2000;69(2):376‑380. doi:10.1016/s0003‑4975(99)01090‑52​, Shapiro M, Swanson SJ, Wright CD, et al. Predictors of major morbidity and mortality after pneumonectomy utilizing the Society for Thoracic Surgeons General Thoracic Surgery Database. Ann Thorac Surg. 2010;90(3):927‑935. doi:10.1016/j.athoracsur.2010.05.0413​)