Atemarbeit und mechanische Beatmung bei akuter Lungenverletzung (WOBALI)

Eine beatmungsinduzierte Lungenschädigung trägt zum Fortschreiten von ALI/ARDS bei1 und wird vermutlich teilweise durch die ungleichmäßige Verteilung eines übernormalen Atemzugvolumens auf normale Bereiche der Lunge verursacht.2 Eine alveoläre Überdehnung verursacht eine Schädigung der alveolar-kapillaren Membran,3 ein Lungenödem mit erhöhter Permeabilität4 und die Bildung hyaliner Membranen.5 Daher wird empfohlen, das Atemzugvolumen auf 6-7 ml/kg zu reduzieren und den alveolären Spitzendruck oder den endinspiratorischen Plateaudruck (PPLAT) auf < 30 cm H2O zu begrenzen.6 Das ARDS-Netzwerk des National Heart Lung and Blood Institute zeigte eine 22 %ige Verringerung der Sterblichkeit unter Verwendung einer „lungenprotektiven“ Beatmungsstrategie (niedriges Atemzugvolumen) bei Patienten mit ALI/ARDS.7 Beatmung mit hohem Atemzugvolumen verursacht einen schnellen und erheblichen Anstieg der Plasmaspiegel von proinflammatorischen Mediatoren, die als Reaktion auf eine Lungenschutzbeatmung abnehmen.8,9 Eine Folge der lungenprotektiven Beatmung ist Dyspnoe und erhöhte Atemarbeit.10 Unsere aktuelle Studie11 zur Atemarbeit bei lungenprotektiver Beatmung ergab, dass die inspiratorischen Pleuradruckänderungen außerordentlich hoch waren und durchschnittlich 15–17 cm H2O betrugen. Während das Tidalvolumen bei volumengesteuerter Beatmung gut kontrolliert werden konnte, überstieg es bei druckkontrollierter Beatmung bei 40 % der Patienten die Zielwerte.

Beatmung mit hohem Atemzugvolumen und hohem Unterdruck verursacht in Tiermodellen akute Lungenschäden.12,13 Somit resultiert eine durch ein Beatmungsgerät verursachte Lungenschädigung aus einer übermäßigen Belastung des Lungengewebes, die durch einen hohen transpulmonalen (Atemweg-Pleural-)Druck verursacht wird.14 Dies legt die Möglichkeit nahe, dass, obwohl die druckkontrollierte Beatmung auf einen niedrigen positiven Atemwegsdruck eingestellt ist, immer noch eine „okkulte“ Beatmung mit hohem Tidalvolumen und hohem transpulmonalen Druck auftreten kann.11 Während der Spontanatmung führen Kontraktionen des Zwerchfells jedoch dazu, dass die Ventilation bevorzugt auf die dorsal-kaudalen Aspekte der Lunge verteilt wird.15 Daher können hohe transpulmonale Drücke, die durch große negative Schwankungen des Pleuradrucks erzeugt werden, theoretisch keine regionale Überdehnung der Lunge und keine durch das Beatmungsgerät verursachte Lungenschädigung verursachen, wenn die Tidalventilation vorzugsweise auf dorsokaudale Lungenregionen verteilt wird. Eine Studie16, die die Auswirkungen der Zwerchfellatmung während der druckkontrollierten Beatmung untersuchte, ergab jedoch, dass die dorso-kaudale Verteilung des Tidalvolumens im Vergleich zur passiven Beatmung nicht unbedingt verbessert wurde, da die Menge der Tidalventilation, die auf Bereiche mit hoher Ventilation/Perfusion verteilt wurde, unverändert blieb. Unabhängig davon wurde während einer kürzlich abgehaltenen Konferenz über respiratorische Kontroversen in der Intensivmedizin festgestellt, dass die Auswirkungen von Beatmungsmodi wie Volumenkontrolle, Druckkontrolle und Druckentlastung der Atemwege auf die proinflammatorische Zytokinexpression während einer lungenprotektiven Beatmung nicht untersucht wurden beim Menschen.17 Daher ist nicht bekannt, ob Unterschiede im transpulmonalen Druck und Atemzugvolumen zwischen diesen Modi einen direkten Einfluss auf die Lungenentzündung haben oder nicht.