Akutes Atemnotsyndrom (ARDS)

Definition

Akutes Atemnotsyndrom (ARDS)

• Ist ein lebensbedrohlicher Zustand bei schwer kranken Patienten, gekennzeichnet durch schlechte Oxygenierung, pulmonale Infiltrate und Akutheit des Auftretens.
• Auf mikroskopischer Ebene ist die Erkrankung mit einer kapillaren Endothelschädigung und einer diffusen Alveolarschädigung verbunden.
• Die Sterblichkeitsrate ist hoch, und es gibt nur wenige wirksame therapeutische Maßnahmen zur Bekämpfung dieser Erkrankung.
• Sobald sich das ARDS entwickelt, haben die Patienten in der Regel eine mehr oder weniger starke Vasokonstriktion der Lungenarterien und können in der Folge eine pulmonale Hypertonie entwickeln.

ARDS-Definition

• Eine akute Erkrankung, die innerhalb von 7 Tagen nach dem auslösenden Ereignis beginnt und durch beidseitige Lungeninfiltrate und schwere progressive Hypoxämie ohne Anzeichen eines kardiogenen Lungenödems gekennzeichnet ist.
• Definiert durch das Verhältnis des Sauerstoffs im arteriellen Blut des Patienten (PaO2) zum Anteil des Sauerstoffs in der eingeatmeten Luft (FiO2). Diese Patienten haben ein PaO2/FiO2-Verhältnis von weniger als 300. Die Definition von ARDS wurde 2012 aktualisiert und wird als Berliner Definition bezeichnet.

Etiologie

ARDS hat viele Risikofaktoren.

• Pulmonale Infektionen z.B. die Auftretensrate von ARDS mit COVID-19-Infektion schwankt zwischen 17% und 41%
• Pulmonale Aspiration
• Zu den extra-pulmonalen Quellen gehören Sepsis, Trauma, Massivtransfusion, Ertrinken, Medikamentenüberdosierung, Fettembolie, Inhalation toxischer Dämpfe und Pankreatitis (diese extra-thorakalen Erkrankungen und/oder Verletzungen lösen eine Entzündungskaskade aus, die in einer Lungenschädigung kulminiert).

Zu den Risikofaktoren für ARDS gehören:

• Höheres Alter
• Weibliches Geschlecht
• Rauchen
• Alkoholkonsum
• Aorten-Gefäßchirurgie
• Kardiovaskuläre Chirurgie
• Traumatische Hirnverletzung

Epidemiologie

• Schätzungen der Häufigkeit von ARDS in den Vereinigten Staaten reichen von 64.2 bis 78,9 Fällen/100.000 Personenjahren.
• Fünfundzwanzig Prozent der ARDS-Fälle werden anfänglich als leicht eingestuft (1/3 entwickelt sich zu schwer oder mittelschwer) und 75 % als mittelschwer oder schwer.
• Eine Literaturübersicht ergab für den Zeitraum 1994 bis 2006 einen Rückgang der Sterblichkeit um 1,1 % pro Jahr.
• Die Sterblichkeit bei ARDS hängt vom Schweregrad der Erkrankung ab, sie beträgt 27 %, 32 % bzw. 45 % bei leichter, mittelschwerer und schwerer Erkrankung.
• Die Prävalenz von Menschen mit ARDS ist in den einzelnen geografischen Gebieten sehr unterschiedlich. Obwohl der Grund für diese Unterschiede unklar ist, wird spekuliert, dass sie auf die Unterschiede in den Gesundheitssystemen zurückzuführen sein könnten. Die Fähigkeit, eine Diagnose zu stellen und die sekundäre Erkrankung zu unterscheiden, ist erforderlich, um den Patienten richtig zu erfassen und zu behandeln.

Pathologischer Prozess

ARDS stellt eine stereotype Reaktion auf verschiedene Ätiologien dar.

Es durchläuft verschiedene Phasen

1. Erste Phase – Schädigung der alveolokapillären Barriere, die zu einem Lungenödem führt. Die Schädigung der Lungenepithel- und Endothelzellen ist durch Entzündung, Apoptose, Nekrose und erhöhte alveolarkapilläre Permeabilität gekennzeichnet, was zur Entwicklung eines Alveolarödems und einer Proteinose führt. Es kommt zu einem bidirektionalen Austritt von Flüssigkeiten und Proteinen in die Alveole und von Surfactant-Proteinen und alveolären Zytokinen in das Plasma. Die epitheliale Barriere wird durch eine Proliferation von Alveolarzellen des Typs 2 gestört, was zu einer Surfactant-Dysfunktion führt, und das Alveolarödem wiederum reduziert den Gasaustausch, was zu Hypoxämie führt.
2. Proliferative Phase – gekennzeichnet durch verbesserte Lungenfunktion und Heilung
3. Fibrotische Endphase – signalisiert das Ende des akuten Krankheitsprozesses. Der Surfactant-Umsatz ist deutlich erhöht, und die Flüssigkeit, mit der das Epithel ausgekleidet ist, weist ebenfalls auf eine fibrosierende Alveolitis in einem frühen Stadium der Lungenschädigung hin.

• Ein Kennzeichen des Verletzungsmusters bei ARDS ist, dass es nicht einheitlich ist. Lungensegmente können stärker betroffen sein, was zu einer verminderten regionalen Lungencompliance führt, die klassischerweise die Basen stärker betrifft als die Apizes.
• Dieser intrapulmonale Unterschied in der Pathologie führt zu einer unterschiedlichen Reaktion auf die Oxygenierungsstrategien. Während ein erhöhter positiver endexpiratorischer Druck (PEEP) die Sauerstoffdiffusion in den betroffenen Alveolen verbessern kann, kann er zu einem schädlichen Volutrauma und Atelektrauma der benachbarten, nicht betroffenen Alveolen führen.

Dieses 100 Sekunden lange Video ist eine gute Einführung in das ARDS

Zelluläre Beteiligung am ARDS:

• Neutrophile: Am häufigsten sowohl in der Epithelauskleidung als auch in den alveolären histologischen Präparaten. Obwohl die chemotaktische Natur der Neutrophilen, die das Epithel durchdringen, keine Schäden verursacht, setzen sie aufgrund ihrer proinflammatorischen Natur reaktive Sauerstoffspezies, Zytokine und eine Reihe von Entzündungsmediatoren frei, die zur Schädigung der Basalmembran beitragen.

• Alveolarmakrophagen: Sie sind der häufigste Zelltyp und spielen zusammen mit den interstitiellen Makrophagen eine wichtige Rolle bei der Abwehr. Bei ARDS-Patienten nimmt die Zahl der Alveolarmakrophagen progressiv zu.

• Epithelium: Innerhalb des Alveolarepithels befinden sich die hochgradig stoffwechselaktiven Alveolarzellen vom Typ 2. Ein geschädigtes Epithel führt zu einer Dysfunktion des Surfactants

Klinische Darstellung und Beurteilung

Das Syndrom ist gekennzeichnet durch:

• Die Entwicklung von Dyspnoe und Hypoxämie, die sich innerhalb von Stunden bis Tagen zunehmend verschlechtert und häufig eine mechanische Beatmung und eine Versorgung auf der Intensivstation erfordert.
• Die Anamnese zielt darauf ab, die zugrunde liegende Ursache zu ermitteln, die die Krankheit ausgelöst hat.
• Bei der Befragung von Patienten, die in der Lage sind zu kommunizieren, klagen diese häufig zunächst über leichte Dyspnoe, aber innerhalb von 12-24 Stunden eskaliert die Atemnot, wird schwer und erfordert eine mechanische Beatmung, um eine Hypoxie zu verhindern.
• Die Ätiologie kann im Falle von COVID 19, Pneumonie oder Sepsis offensichtlich sein. In anderen Fällen kann jedoch auch die Befragung des Patienten oder der Angehörigen zu kürzlichen Expositionen von entscheidender Bedeutung sein, um den Erreger zu identifizieren.

Bei der körperlichen Untersuchung kann eine

• akute entzündliche Phase festgestellt werden: Dauert 3 – 10 Tage und führt zu Hypoxämie und Multiorganversagen. Die Patienten präsentieren sich typischerweise mit fortschreitender Dyspnoe, Tachypnoe, Zyanose, hypoxischer Verwirrtheit und Lungenkrepitationen.
• Systemische Anzeichen (je nach Schwere der Erkrankung), z. B. zentrale oder periphere Zyanose als Folge von Hypoxämie, Tachykardie und veränderter mentaler Status.
• Trotz 100 % Sauerstoff haben die Patienten eine niedrige Sauerstoffsättigung. Bei der Auskultation des Brustkorbs lassen sich in der Regel Rasselgeräusche, insbesondere bibasilar, feststellen, die jedoch häufig im gesamten Brustkorb zu hören sind.
• Heilung, proliferative Phase: In dieser Phase kommt es häufig zu Lungenvernarbungen und Pneumothoraces

In beiden Phasen können sekundäre systemische und Brustkorbinfektionen auftreten.

Diagnostische Verfahren

Nach Angaben des National Heart, Lung and Blood Institute wird eine Diagnose anhand der Anamnese, der körperlichen Untersuchung und der Testergebnisse gestellt.

Anamnese

• Vorgeschichte der Herzinsuffizienz
• Hatte der Patient einen direkten oder indirekten klinischen Risikofaktor für ARDS?

Physische Untersuchung

• Zusätzliche Atemgeräusche bei der Auskultation (z.z. B. Knistern)
• Herzauskultation
• Zyanose

Untersuchungsergebnisse

• Arterielle Blutgase
• Thorax-Röntgen
• Blutuntersuchungen
• Sputumkultur
• CT-Scan
• Untersuchung auf Herzinsuffizienz

Management / Interventionen

Leider, hat sich kein Medikament als wirksam bei der Vorbeugung oder Behandlung von ARDS erwiesen.

Die wichtigste Behandlungsstrategie ist die unterstützende Pflege und konzentriert sich auf

1. Verringerung der Shuntfraktion,
2. Erhöhung der Sauerstoffzufuhr
3. Verringerung des Sauerstoffverbrauchs,
4. Vermeidung weiterer Verletzungen.

Die Patienten werden mechanisch beatmet, mit Diuretika vor Flüssigkeitsüberlastung geschützt und mit Nahrungsmitteln versorgt, bis eine Besserung eintritt.

Die Art und Weise, wie ein Patient beatmet wird, wirkt sich auf die Erholung der Lunge aus. Es gibt Hinweise darauf, dass einige Beatmungsstrategien die alveoläre Schädigung verschlimmern und die Lungenschädigung im Zusammenhang mit dem ARDS aufrechterhalten können.

• Es wird darauf geachtet, Volutrauma (Exposition gegenüber großen Tidalvolumina), Barotrauma (Exposition gegenüber hohen Plateaudrücken) und Atelektrauma (Exposition gegenüber Atelektase) zu vermeiden.

Mögliche Interventionen bei ARDS

NB Wägen Sie das Risiko gegen den Nutzen Ihrer Intervention ab, insbesondere wenn die Lunge so fragil ist

• Absaugen (offen/geschlossen)
• Beatmungsgerät-Hyperinflation (VHI)
• Lagerung (siehe unten).

Ventilator-Hyperinflation (VHI)

Eine systematische Übersichtsarbeit von Anderson et al. (2015) kam zu dem Schluss, dass sowohl die manuelle als auch die Ventilator-Hyperinflation ähnliche Auswirkungen auf die Sekret-Clearance, die pulmonale Compliance, die Verbesserung der Atelektase und die Oxygenierung haben, ohne die kardiovaskuläre Stabilität zu beeinträchtigen. Allerdings sollte während des gesamten Eingriffs ein Manometer verwendet werden, wobei besonders auf Kontraindikationen geachtet werden sollte.

Aufgrund der hohen PEEP-Werte, die zur Aufrechterhaltung der Lungenrekrutierung bei einem ARDS-Patienten erforderlich sind, ist die Verwendung des Beatmungsgeräts zur Durchführung der Hyperinflation ideal. Außerdem ermöglicht die VHI die ständige Überwachung und Kontrolle der Atemwegsdrücke, so dass die Zufuhr entsprechend titriert werden kann.

Liegendlagerung

Die Lagerung des ARDS-Patienten in der Bauchlage führt bei etwa 70 % der Patienten zu einem deutlichen Anstieg des PaO2. Durch die Bauchlage wird die Rekrutierung des dorsalen Aspekts der Lunge verbessert, was zu einer gleichmäßigeren Durchblutung und einer besseren V/Q-Anpassung führt.

Es ist erwiesen, dass die Bauchlage vor allem bei Patienten mit schwerer Hypoxämie/schwerem ARDS von Vorteil ist und die Sterblichkeit auf der Intensivstation verringert, ohne dass es zu vermehrten Atemwegskomplikationen kommt.

• Erläutern Sie dem Patienten, dass er in Sicherheit ist, und holen Sie seine Zustimmung ein, wenn er kommunikationsfähig ist.
• Augen schließen und mit Gel oder Pad schützen.
• Legen Sie die Handflächen des Patienten auf die Oberschenkel, Daumen nach oben, Ellenbogen gerade und Schultern neutral.
• Den Patienten mit einem Gleittuch an den Rand schieben.
• Patienten mit Hilfe des Unterlakens in die Seitenlage rollen.
• Patienten in die Bauchlage rollen.
• „Schwimmerposition“ – der Ellenbogen, in dem der Kopf halb gedreht ist, sollte auf nicht mehr als 90° gebeugt werden, um eine Dehnung des Ellennervs zu vermeiden, und der andere Arm wird seitlich nach innen gedreht.
• Stellen Sie sicher, dass die Brüste von Frauen oder die Genitalien von Männern nicht zusammengedrückt werden.
• Legen Sie zwei Kissen unter jedes Schienbein, um eine Dehnung des Peroneusnervs zu verhindern, und positionieren Sie sie so, dass Knie und Zehen nicht von der Matratze gedrückt werden.

Mechanische Beatmung

Als Folge des akuten Auftretens eines hypoxämischen Atemversagens mit erhöhter Atemarbeit ist die mechanische Beatmung üblich. Die Pathophysiologie des ARDS und insbesondere der fibrosierende Aspekt bedeuten, dass die Methode und die Bereitstellung der Unterstützung sorgfältig abgewogen werden müssen, um sicherzustellen, dass es nicht zu einer beatmungsinduzierten Lungenschädigung (VLII) kommt

Beim ARDS-Patienten müssen der PEEP und das Tidalvolumen reduziert werden, um die für die Belüftung verfügbaren Teile der Lunge widerzuspiegeln. Ist dies nicht der Fall, kann dies zu einer Überdehnung der Lunge führen, die aufgrund der verminderten Lungencompliance als Volutrauma bezeichnet wird. Das wiederholte Öffnen und Schließen der Alveolen während der Tidalinflation kann auch zu einer Verletzung des Lungengewebes führen, die als Alektotrauma bezeichnet wird. Wenn die mechanische Unterstützung nicht auf den Patienten abgestimmt ist, können sowohl Alectotrauma als auch Volutrauma zu einem Anstieg der Zytokine im Lungengewebe führen, die dann in den systemischen Kreislauf gelangen und möglicherweise zu einem Multiorganversagen führen

Obwohl vielleicht zu stark vereinfacht, versucht das nachstehende Diagramm, den optimalen Bereich für die Beatmung des ARDS-Patienten hervorzuheben. Man geht davon aus, dass der untere Wendepunkt (LIP) der Druck ist, bei dem das Lungengewebe rekrutiert wird. Der obere Wendepunkt (UIP) ist der ungefähre Druck, bei dem die Alveolen überdehnt werden, was zu einer Schädigung führen kann. Die optimalste Position für die Beatmung wäre daher zwischen den beiden Wendepunkten, auf dem steilsten und kompliziertesten Aspekt der Kurve.

Inverse Ratio Ventilation (IRV)

Diese Beatmungsart erfordert die Änderung des normalen inspiratorischen/exspiratorischen Verhältnisses von 1:2 auf entweder 1:1 oder 2:1. Während diese Beatmungsart darauf abzielt, die Belüftung und die kollaterale Ventilation der wenig nachgiebigen Lunge zu verbessern, kann die verkürzte Exspirationszeit zu einem Anstieg des PCO2 führen. Wenn die hyperkapnische Azidose jedoch langsam auftritt, wird die intrazelluläre Azidose gut kompensiert, jedoch sollte jede Form der Hyperkapnie bei diesen Patienten oder bei Personen, bei denen die Gefahr besteht, dass sie einen erhöhten Hirndruck entwickeln, vermieden werden. Dies wird als permissive Hyperkapnie bezeichnet.

Eine aktuelle, wenn auch kleine Studie von Kotani et al. (2016) zeigte, dass die IRV bei 13 Personen mit ARDS einen akzeptablen Gasaustausch ohne Komplikationen ermöglichte.

Airway Pressure Release Ventilation (APRV)

Diese Form der mechanischen Beatmung beinhaltet die Bereitstellung von CPAP mit einer intermittierenden Release-Phase. Man geht davon aus, dass die Abgabe von CPAP über längere Zeiträume ein ausreichendes Lungenvolumen und eine ausreichende Alveolarrekrutierung aufrechterhält, während die Release-Phase den Abtransport von CO2 unterstützen soll. Die Inspiration beginnt mit einem günstigeren Druck-Volumen-Verhältnis, was die Oxygenierung fördert.

Hochfrequenz-Oszillation (HFO)

Bei der HFO wird ein kontinuierlicher Dehnungsdruck (CDP) eingestellt und kleine Tidalvolumina werden mit einer oszillierenden Pumpe bei hohen Frequenzen abgegeben. Wie die anderen zuvor beschriebenen Verfahren ist dies eine weitere Form der lungenprotektiven Beatmung mit konstanter Lungenrekrutierung. In einer systematischen Übersichtsarbeit von Sud et al. (2010) wurde zwar festgestellt, dass die HFO das Überleben verbessern kann und wahrscheinlich nicht schädlich ist, aber es wurden nur 8 Studien mit wenigen Patienten und großen Konfidenzintervallen analysiert. Es gab auch keine Berichte über die Verblindung der Ergebnisbeurteiler, wodurch die Studien dem Risiko einer Verzerrung ausgesetzt waren.

Extrakorporale Membranoxygenierung (ECMO)

ECMO kann bei Patienten mit schwerem Atemversagen eingesetzt werden und wird verwendet, wenn die konventionelle Therapie keine angemessene Oxygenierung aufrechterhalten kann. Die ECMO kann die Funktion der Lunge vollständig ersetzen, doch aufgrund verschiedener Komplikationen muss das Verhältnis zwischen Risiko und Nutzen abgewogen werden.

Die ECMO besteht aus einem extrakorporalen Blutkreislauf, der über einen Oxygenator und eine Pumpe gebildet wird. Es werden zwei Gefäßzugänge gelegt, über die das venöse Blut entnommen und das sauerstoffhaltige Blut zugeführt wird. Nachdem das Blut aus einer Hauptvene entnommen wurde, wird es durch einen Kreislauf gepumpt, der einen Oxygenator enthält, der das Blut mit Sauerstoff anreichert und das Kohlendioxid entfernt. Das Blut wird dann über die andere Kanüle zurückgeführt.

Inhaliertes Stickstoffmonoxid

Stickstoffmonoxid ist nicht nur ein vom Endothel abgeleitetes Mittel zur Entspannung der glatten Muskulatur, sondern unterstützt auch die Neurotransmission, die Wirtsabwehr, die Thrombozytenaggregation und die Bronchialerweiterung. Inhaliertes Stickstoffmonoxid kann kontinuierlich oder mittels intermittierender inspiratorischer Injektion verabreicht werden, wobei ein Anstieg des PaO2 um 20 % als positive Reaktion gilt. Bei 40-70 % der ARDS-Patienten verbessert sich die Oxygenierung nach inhalativem Stickstoffmonoxid, und es wird in der Regel nur bei Patienten mit schwerer Hypoxämie als vorübergehende Rettung eingesetzt.

Rolle des Physiotherapeuten

Der Beitrag der Physiotherapie ist oft begrenzt und minimal, da ein hoher PEEP und ein hoher Sauerstoffbedarf erforderlich sind. Da es sich um eine interstitielle Pathologie handelt, stellen Sekrete im Allgemeinen kein Problem dar. Die Behandlung kann nur in der Lagerung bestehen, z. B. in der Bauchlage, um den Gasaustausch zu optimieren. Bei praktischen Techniken ist Vorsicht geboten, da sichergestellt werden muss, dass die Rekrutierung von Lungeneinheiten nicht durch den Schienungseffekt des Beatmungsgeräts PEEP beeinträchtigt wird. Wenn Sekrete zu einem Problem werden, sorgen Sie für eine angemessene Befeuchtung zusammen mit anderen Techniken zur Verbesserung der Sputumclearance. Minimale Absaugung über ETT. In einer aktuellen Übersichtsarbeit wird empfohlen, eine wiederholte Atemwegsreinigung bei Säuglingen und Kindern mit akuter Lungenerkrankung zu vermeiden.

Schlussfolgerungen

• Auch wenn viele Risikofaktoren für ARDS bekannt sind, gibt es keine Möglichkeit, ARDS zu verhindern.
• Ein sorgfältiges Flüssigkeitsmanagement bei Hochrisikopatienten kann hilfreich sein.
• Es sollten Schritte unternommen werden, um eine Aspiration zu verhindern, indem das Kopfende des Bettes vor der Nahrungsaufnahme erhöht gehalten wird.
• Eine lungenprotektive mechanische Beatmungsstrategie bei Hochrisikopatienten ohne ARDS würde helfen, ein ARDS zu verhindern.

Ressourcen

• Cochrane Review: Rekrutierungsmanöver für Erwachsene mit akutem Atemnotsyndrom unter mechanischer Beatmung
• Cochrane Review: Druckkontrollierte versus volumenkontrollierte Beatmung bei akutem Atemversagen aufgrund einer akuten Lungenverletzung (ALI) oder eines akuten Atemnotsyndroms (ARDS)
• Cochrane Review: Hohe versus niedrige positive endexpiratorische Druckwerte (PEEP) bei mechanisch beatmeten erwachsenen Patienten mit akuter Lungenverletzung und akutem Atemnotsyndrom
• Cochrane Review: Extrakorporale Membranoxygenierung bei kritisch kranken Erwachsenen
• Acute Respiratory Distress Syndrome. Die Berliner Definition
• ARDSNet: Mechanical Ventilation Protocol Summary