Mechanische Beatmung mit geschlossenem Kreislauf und ECMO

Bei kritisch kranken Patienten, die aufgrund eines akuten respiratorischen Versagens oder eines Kreislaufkollaps auf der Intensivstation aufgenommen wurden, wird zunehmend eine mechanische Beatmung in Kombination mit entweder einer extrakorporalen Lungenunterstützung (VV ECMO) oder einer kardialen Unterstützung (VA ECMO) eingesetzt. Sowohl mechanische Beatmung als auch ECMO tragen zur Steuerung des Gasaustauschs bei und müssen daher entsprechend angepasst werden.

Als Assistenzgerät wie ein VV ECMO oder ein VA ECMO muss die Steuerung des Gasaustauschs über den Spülgasfluss (Beatmung), den Sauerstoffanteil im Spülgas (Oxygenierung, FsO2) und den Blutfluss über das extrakorporale Gerät eingestellt werden. Die Kombination von adaptiver Beatmung mit ECMO ist ein neuartiges Konzept, das die Steuerung von Oxygenierung und Beatmung nur durch die Anpassung des ECMO-Geräts ermöglicht.

Die adaptive Lungenbeatmung ist eine Kategorie von Beatmungsmodi, die die Steuerung der Oxygenierung und Beatmung mit einem geschlossenen Kreislauf ermöglichen. Mit dieser Art von Beatmungsmodi kann man den Gasaustausch automatisch steuern. In Bezug auf das CO2-Management verwenden sie ein Ziel-Minutenvolumen, um das endtidale CO2 zu steuern, und passen abhängig von der Anzahl der spontan ausgelösten Atemzüge die Atemfrequenz und die inspiratorische Druckunterstützung oder nur die Druckunterstützung an. In Bezug auf das O2-Management werden gemäß dem peripheren O2-Sättigungsziel der PEEP (Lungenrecruitment) und der Anteil des eingeatmeten Sauerstoffs (FiO2) eingestellt. Diese beiden Regler hängen von einer genauen Messung entweder der endtidalen CO2- bzw. der peripheren O2-Sättigung ab.

Es gibt zwei Empfehlungen zur Beatmung von Patienten mit ARDS auf einer ECMO. In erster Linie empfehlen die allgemeinen Richtlinien der Extracorporeal Life Support Organization (ELSO) für Erwachsene, einen FiO2 von weniger als 0,3 mit einem PEEP von 5 bis 15 cmH2O und einem Plateaudruck von weniger als 25 cmH2O bei einer Atemfrequenz von anzustreben 5 pro Minute. Während Richard et al. schlagen in ihrem Konsensus-Konferenzbericht von 2014 vor, den Plateaudruck zu minimieren, und der PEEP ist zahlenmäßig nicht spezifisch. Beide Leitlinien haben das Ziel, die Lunge bei Patienten mit ARDS in Ruhe zu halten. Es gibt keine spezifischen Empfehlungen zum Beatmungsmanagement bei Patienten mit Herzinsuffizienz unter ECMO. Ob die Lunge offen gehalten werden muss (rekrutiert und weniger anfällig für Atelektrauma) oder in Ruhe gehalten werden muss (weniger anfällig für Überdehnung, entweder Volu- oder Barotrauma), ist derzeit unklar.

In Bezug auf mechanische Beatmungseinstellungen bei Patienten mit ARDS veröffentlichten Serpa Neto und Kollegen im Jahr 2016 eine Metaanalyse von neun Studien, die etwa 550 Patienten umfasste, die ECMO wegen refraktärer Hypoxämie erhielten. Sie zeigten, dass bei diesen Patienten der Antriebsdruck mit dem Überleben im Krankenhaus assoziiert war (Überlebende hatten einen Antriebsdruck von 16,9 cmH2O und Nicht-Überlebende von 19,4, p 0,004, adjustierte HR 1,06 mit einem 95 % KI von 1,03 – 1,10). Dies steht im Einklang mit der Studie von Amato et al., in der sie eine Verringerung des multivariaten relativen Risikos der Krankenhaussterblichkeit bei Patienten mit ARDS – ohne ECMO – mit einem treibenden Druck von weniger als 15 cmH2O zeigten.

Der adaptive Lungenbeatmungsmodus Intellivent-ASV+® belüftet nachweislich normale Lungen, Lungen mit ARDS und COPD innerhalb der von den Leitlinien empfohlenen Grenzen einer sicheren Beatmung. Patienten unter Intellivent-ASV+® hatten Tidalvolumina (Vt) ≤ 8 ml/kg/KG, Plateaudruck (Pplat) < 30 cmH2O und einen treibenden Druck < 15 cmH2O. Im Vergleich zur konventionellen Beatmung hatten Patienten im Intelligent-ASV+®-Modus einen höheren PEEP und einen niedrigeren FiO2, was auf eine bessere Rekrutierung des abhängigen Teils der Lunge hindeutet.

Die Kombination von mechanischer Beatmung mit dem Intelligent-ASV+®-Modus und ECMO bietet die einzigartige Möglichkeit, ein mechanisches Beatmungsgerät zu haben, das sich automatisch an die Lungenmechanik anpasst und den Beitrag von ECMO unterstützt, der den Gasaustausch unterstützt.

Das Hauptziel dieses Forschungsprojekts ist es, vorzuschlagen und zu überprüfen, ob der Beatmungsmodus Intellivent-ASV+® in der Lage ist, trotz des Vorhandenseins eines ECMO-verändernden Gasaustauschs eine lungenprotektive Beatmung durchzuführen.