FCV vs. VCV bei obstruktiven und asthmatischen Patienten

Begründung: Patienten mit einer Verschlimmerung von Asthma oder chronisch obstruktiver Lungenerkrankung (COPD), die eine kontrollierte mechanische Beatmung (CMV) auf der Intensivstation (ICU) benötigen, haben eine Sterblichkeitsrate zwischen 10 und 20 %. Diese Sterblichkeitsrate lässt sich größtenteils durch schwerwiegende Komplikationen im Zusammenhang mit der mechanischen Beatmung erklären, z. B. Pneumothorax, Herz-Kreislauf-Kollaps und Lungenentzündung. Komplikationen sind das Ergebnis einer dynamischen Hyperinflation, die den Grundstein für die Pathophysiologie beider Erkrankungen bildet. Der Durchmesser der kleineren Atemwege nimmt aufgrund von Entzündungen, Bronchospasmen, Schleim (Asthma) und dem Verlust des elastischen Rückstoßes durch Emphyseme (COPD) ab. Dies führt insbesondere zu einem hohen Atemwegswiderstand während der Exspiration und zum Rest des Atemzugvolumens in der Lunge, wenn die nächste Inspiration beginnt. Die Folge ist eine dynamische Hyperinflation mit kontinuierlich steigendem Lungenvolumen mit hohen Drücken, Pneumothorax (Barotrauma) und in der Folge ein hämodynamischer Kollaps. Bei der CMV (druck- oder volumenkontrollierte Beatmung; PCV oder VCV) wird nur die Inspiration kontrolliert, während die Exspiration passiv ist, was möglicherweise zum Kollaps der Atemwege und einer weiteren dynamischen Hyperinflation führt. Darüber hinaus gehen beide Beatmungsmodi mit hohen Flussraten einher, die zu einem weiteren Anstieg des Atemwegswiderstands und des Beatmungsdrucks führen. Die flusskontrollierte Beatmung (FCV) ist eine mechanische Beatmungsmethode, die einen relativ geringen und konstanten Fluss sowohl während der Inspiration als auch der Exspiration verwendet, wodurch der Atemwegswiderstand verringert und ein Kollaps der Atemwege während der Exspiration verhindert wird. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass FCV eine höhere Beatmungseffizienz aufweist, gemessen an einer Abnahme des Minutenvolumens bei stabilen arteriellen Kohlendioxidpartialdrücken (PaCO2). Dies macht FCV zu einem sehr interessanten Beatmungsmodus bei intubierten Patienten mit einer Asthma- oder COPD-Exazerbation und verringert möglicherweise das Ausmaß der dynamischen Hyperinflation und der Komplikationen bei diesen Patienten. Obwohl FCV häufig bei hypoxischem Atemversagen auf der Intensivstation eingesetzt wird, wurden bisher keine Studien bei Asthma- oder COPD-Patienten durchgeführt.

Wir gehen davon aus, dass FCV bei intubierten Patienten mit einer Asthma- oder COPD-Exazerbation im Vergleich zum VCV zu einem geringeren Minutenvolumen (MV) und einem verringerten endinspiratorischen Lungenvolumen (EILV) als Maß für die dynamische Hyperinflation führt.

Ziele: Untersuchung der Wirkung von FCV auf MV und EILV im Vergleich zu VCV.

Studiendesign: Physiologische Pilotstudie mit einem randomisierten Crossover-Design zum Vergleich von FCV und VCV.

Studienpopulation: Patienten mit einer Asthma-/COPD-Exazerbation im Alter von ≥ 18 Jahren, die CMV erhalten.

Intervention: Die Patienten werden zu Studienbeginn mechanisch mit VCV beatmet. Beim Einschluss werden der EIT-Gürtel und ein Ösophagusballon platziert, um den EILV bzw. den transpulmonalen Druck zu beurteilen. Außerdem werden die Patienten randomisiert zwischen der Reihenfolge der Beatmungsmodi ausgewählt, nämlich 90 Minuten VCV gefolgt von 90 Minuten FCV oder 90 Minuten FCV gefolgt von 90 Minuten VCV. Beim Umschalten von VCV auf FCV werden die gleichen mechanischen Beatmungseinstellungen wie im VCV-Modus verwendet. Nach einer halben Stunde im FCV werden PEEP, Antriebsdruck und Fluss des FCV auf der Grundlage höchster Compliance und niedrigster Flussanpassung bei einem stabilen PaCO2 optimiert. Der VCV wird immer entsprechend dem Pflegestandard festgelegt. Die Gesamtzeit der Messungen/Studienzeit beträgt 180 Minuten.

Hauptparameter/Endpunkte der Studie: Primärer Endpunkt ist der Unterschied im Minutenvolumen nach 90 Minuten unter FCV im Vergleich zu nach 90 Minuten unter VCV. Ein wichtiger sekundärer Endpunkt ist der Unterschied im EILV nach 30 Minuten unter FCV im Vergleich zu nach 30 Minuten unter VCV.

Art und Ausmaß der mit der Teilnahme verbundenen Belastungen und Risiken, Nutzen und Gruppenzugehörigkeit: Alle Patienten sind sediert und erhalten CMV, daher entstehen für den Patienten keine Beschwerden. FCV wurde erfolgreich während der Operation und auf der Intensivstation eingesetzt und der Patient wird kontinuierlich überwacht, damit das klinische Team im Falle eines unerwünschten Ereignisses direkt reagieren kann. Das Lungenvolumen wird mit EIT gemessen, einem nicht-invasiven, strahlungsfreien Überwachungsinstrument. Der transpulmonale Druck wird mit einem Ösophagusballon gemessen, der ähnlich wie eine Magensonde platziert wird. Daher sind die Risiken dieser Studie insgesamt begrenzt.