Wenn die Atmung versagt
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Pressemappe – Hintergrundtext: Intensivbeatmung Seite 1 / 7 Wenn die Atmung versagt – das Intensivbeatmungsgerät als Lebensretter Neben dem Herzschlag bestimmt die Atmung den Lebensrhythmus. Beim Einatmen gelangt Atemluft über die Lunge und das Blut zu den Körperzellen, ist dort Teil eines Verbrennungsvorgangs und wird als Kohlendioxid wieder ausgestoßen.1 Die Atmung ist aber nicht nur ein biochemischer Vorgang, sie kann sich auch von Situation zu Situation ändern und damit unseren Lebensalltag bestimmen: Aktive Atemzüge in schneller und kurzer Abfolge können Müdigkeit vertreiben, ruhiges Luftholen baut Stress ab, während tiefes Atmen hilft, die optimale Leistung von Muskeln, Organen und Gehirn abrufen zu können.2 Doch was passiert, wenn wir nicht mehr selbstständig atmen können? Kann das ein Gerät für uns übernehmen und sich dem Patienten anpassen, wenn die Atmung wieder einsetzt? Vom Holzkoffer zur Eisernen Lunge Die Grundidee der ersten Beatmungsgeräte war, die Lunge so gut wie möglich mit Sauerstoff zu versorgen, um akut bedrohtes Menschenleben zu retten. So wie bei dem bewusstlosen jungen Mann, den Feuerwehrleute Anfang des 20. Jahrhunderts aus dem Wasser der Londoner Themse ziehen und mit Bewegungsübungen am Ufer wiederzubeleben versuchen. Als Johann Heinrich Dräger die Situation beobachtet, reift in ihm der Gedanke ein Beatmungsgerät zu konzipieren, das Sauerstoff für eine Notfallbeatmung sofort an Ort und Stelle zur Verfügung stellt.3 Sein 1907 entwickelter Pulmotor ist das erste in Serie produzierte Notfallbeatmungsgerät der Welt. Die Ein- und Ausatemhübe der kleinen Maschine, die in einem Holzkoffer Platz findet, sind noch nicht flexibel variierbar sondern werden durch ein modifiziertes Uhrwerk mit Kurvenscheibe gesteuert.4/5 6690_L 613-89_ret. Der Pulmotor: Ermöglichte erstmals das Wiederbeleben von Menschen, die durch Sauerstoffmangel bewusstlos geworden waren. Nachfolgende Konzepte wie die „Eiserne Lunge“, die in den Zwanziger Jahren des 20. Jahrhunderts entwickelt werden, funktionieren wie ein künstliches Zwerchfell und versorgen die Lunge mit Frischluft, indem sie einen voreingestellten Kontakt Fachpresse: Markus Henkel Tel. +49 451 882-4598 [email protected] Drägerwerk AG & Co. KGaA Moislinger Allee 53–55 23542 Lübeck, Deutschland www.draeger.com Pressemappe – Hintergrundtext: Intensivbeatmung Seite 2 / 7 künstlichen Über- und Unterdruck erzeugen.6 Mund und Nase sind dabei nicht von einer Maske bedeckt. Ein entscheidender Nachteil dieser Beatmungsgeräte: Der liegende Körper ist bis auf den an einem Ende herausragenden Kopf luftdicht umschlossen. Der Patient kann sich zwar mit Stimme und Blickkontakt verständigen, die übrige Gestik und seine Bewegungsfreiheit sind aber stark eingeschränkt.7 Viele Patienten verbringen Jahre oder sogar Jahrzehnte ihres Lebens in den „Eisernen Lungen“, so wie June Middleton, die 60 Jahre lang täglich 21 Stunden in der lebenserhaltenden Röhre lag und 2009 starb.8 Doch die künstliche „Eiserne Lunge“: unhandliche Lebensretter – Beatmung bleibt nicht auf dem technischen für einige Menschen ein Leben lang. Niveau der unhandlichen Metallkolosse stehen. D-9191-2009 Wann muss beatmet werden? Nicht nur eine Narkose im Rahmen eines chirugischen Eingriffs kann den Einsatz eines Beatmungsgeräts erfordern. Auch bei Verletzungen des Brustkorbs, bei Erkrankungen der Atemwege oder bei Gasaustauschstörungen der Lunge muss häufig maschinell beatmet werden. Generell können alle Indikationen, die eine maschinelle Beatmung erfordern, unter dem Oberbegriff des Akuten 9 Lungenversagens eingeordnet werden. Darunter finden sich Krankheitsbilder wie die Chronisch obstruktive Lungenerkrankung (COPD), häufig eine Folge übermäßigen Rauchens sowie schwere Formen des Asthma. Beide Krankheiten zählen zum Hyperkapnischen Lungenversagen, bei dem der Kohlenstoffdioxidgehalt des Bluts aufgrund einer chronischen Minderatmung zu hoch ist. 10 Davon unterschieden werden Erkrankungen, bei denen der Sauerstoffgehalt des Bluts aufgrund einer Störung der Sauerstoffversorgung der Kontakt Fachpresse: Markus Henkel Tel. +49 451 882-4598 [email protected] 11 Lunge zu niedrig ist (hypoxämisches Lungenversagen). Dies ist etwa bei einer Akuten Lungenschädigung (ALI), zum Beispiel durch Pneumonie (Lungenentzündung) oder ein Trauma sowie bei einem akuten Atemnotsyndrom (ARDS) der Fall. Drägerwerk AG & Co. KGaA Moislinger Allee 53–55 23542 Lübeck, Deutschland www.draeger.com Pressemappe – Hintergrundtext: Intensivbeatmung Seite 3 / 7 Natürlich durchatmen mit Computer-Technologie Heute wissen Medizintechniker viel mehr über die Anforderungen der Lunge bei der Beatmung. Darüber, wie die natürliche Atmung optimal unterstützt werden kann und der Patient anschließend auch wieder von der künstlichen Beatmung entwöhnt wird. Moderne Beatmungsgeräte müssen vor allem drei Hauptfunktionen erfüllen: Sie versorgen den Patienten mit Frischluft, sie übernehmen teilweise oder vollständig seine Atemarbeit und alarmieren Moderne Intensivbeatmung in der Klinik das Pflegepersonal bei Veränderungen. Dies können zum Beispiel patientenseitige Veränderungen, wie ein Anstieg des Atemwegswiderstands oder eine Verschlechterung der Dehnbarkeit der Lunge, sein.12 MT-0823-2008 Eine der großen Herausforderungen in der Beatmungstherapie ist es, frühzeitige Spontanatmung zuzulassen. Das bedeutet, dass der Patient unabhängig von den Aktionen des Beatmungsgeräts zu jedem beliebigen Zeitpunkt selbständig ein- oder ausatmen kann. Möglich macht dies die Einführung elektromagnetischer Ventile und die Steuerung der Beatmungstechnik mit Hilfe von Mikroprozessoren Ende der 1980er Jahre.13 Das erste Beatmungsgerät, das den Patienten während der maschinellen Beatmung jederzeit spontan atmen lässt, ist die Evita. Dräger bringt das Gerät 1988 ausgestattet mit dem druckkontrollierten BIPAP (Biphasic Positive Airway Pressure)-Verfahren auf den Markt.14 Ein weiteres Verfahren für die Evita 4, das Dräger circa zehn Jahre später einführt, kann alle acht Millisekunden das Atemvolumen des Patienten messen und den Beatmungsdruck automatisch regulieren. Es nennt sich Proportional Pressure Support (PPS). Innerhalb eines nur wenige Augenblicke dauernden Atemzyklusses passt das Gerät den Druck mehr als hundertmal neu an.15 Kontakt Fachpresse: Markus Henkel Tel. +49 451 882-4598 [email protected] Drägerwerk AG & Co. KGaA Moislinger Allee 53–55 23542 Lübeck, Deutschland www.draeger.com Pressemappe – Hintergrundtext: Intensivbeatmung Seite 4 / 7 Beatmung mit Druck oder Volumen? Bei der druckkontrollierten Beatmung stellt der Arzt am Beatmungsgerät einen bestimmten Beatmungsdruck ein, mit dem das Atemgas in die Lunge „gedrückt“ werden soll. Bei der volumenorientierten Beatmung steht dagegen die applizierte Atemgasmenge, das sogenannte Tidalvolumen (Atemzugvolumen), im Vordergrund der Therapie. 16 Das druckkontrollierte Beatmen wurde ursprünglich aus der volumenorientierten Beatmung hergeleitet. Druckkontrolliertes und volumenkontrolliertes Beatmen existieren heute jedoch als grundlegende Prinzipien der maschinellen Beatmung nebeneinander. 17 Die Bedeutung dieser Verbesserung, die mit Hilfe der Computer-Technologie und eines kontinuierlichen Beatmungs-Monitorings erreicht wurde, zeigt sich besonders deutlich im Vergleich zu der bis in die 1980er Jahre gängigen klinischen Praxis: Das Pflegepersonal auf der Intensivstation musste die Atmung der Patienten medikamentös unterdrücken, um nicht die Funktionen des Beatmungsgeräts zu beeinträchtigen. Für die Patienten bedeutete es in der Phase der Entwöhnung vom Beatmungsgerät wiederum Stress und eine hohe körperliche Belastung, wenn sie während der maschinellen Hübe nicht ausatmen konnten.18 Gerät hört auf Patient In Spontanatemverfahren merkt das Beatmungsgerät, wenn der Patient einatmen will. Die Beatmungshübe werden hier nicht nach einem Zeitmuster vom Gerät fest vorgegeben. Wie oft die Hübe des Geräts ausgelöst werden, orientiert sich unter anderem an der Spontanatemtätigkeit des Patienten.19 Dazu ist das Gerät mit einem einstellbaren Flowtrigger, einer Auslösefunktion, ausgerüstet. Überschreitet die Einatemanstrengung des Patienten einen bestimmten Schwellenwert, löst der Trigger eine Atemgaslieferung aus.20 Das Beatmen erfolgt entweder invasiv über einen Tubus oder nicht-invasiv mit einer Gesichts- oder Nasalmaske. Besonders bei der nicht-invasiven Beatmung können durch eine nicht richtig sitzende Maske Leckagen auftreten, bei denen das Atemgas entweicht. Das Beatmungsgerät sollte dann Leckagen von tatsächlichen Einatemimpulsen unterscheiden können und immer soviel Atemgasvolumen automatisch hinzufügen, wie durch die Leckage verloren geht.21 Der Vorteil: Der Patient erhält trotz des Lecks weiter die eingestellte Menge an Atemgas. Kontakt Fachpresse: Markus Henkel Tel. +49 451 882-4598 [email protected] Drägerwerk AG & Co. KGaA Moislinger Allee 53–55 23542 Lübeck, Deutschland www.draeger.com Pressemappe – Hintergrundtext: Intensivbeatmung Seite 5 / 7 Maschinell und doch so schonend wie möglich Die ersten maschinellen Beatmungsgeräte mit fest vorgegebenen Atemhüben konnten die möglichen Nebenwirkungen der Beatmung auf die empfindliche Lunge noch nicht berücksichtigen. Dazu fehlten viele Jahre lang die technischen Möglichkeiten. Das 1995 mit dem Intensivbeatmungsgerät Evita 4 von Dräger eingeführte volumenkontrollierte AutoFlow-Verfahren kann sich Veränderungen in der Lungenmechanik während der maschinellen Beatmung erstmals anpassen: Wird das Lungengewebe beispielsweise im Verlauf der Beatmung elastischer, merkt das Beatmungsgerät dies und senkt den Beatmungsdruck automatisch. Gleichzeitig behält es das erforderliche Volumen bei22 und ermöglicht dem Patienten, jederzeit frei durchzuatmen. Das Verfahren eliminiert darüber hinaus kritische Druckspitzen und schützt die empfindliche Lunge so vor Schädigungen durch zuviel Beatmungsdruck. Seit 2011 gibt es auch erstmals eine für den klinischen Alltag geeignete Lösung, direkt am Patientenbett die Verteilung des Beatmungsvolumens in der Lunge kontinuierlich an einem Monitor mitzuverfolgen. Möglich macht dies der Elektroimpedanztomograf PulmoVista 500. Diese Technologie ermöglicht dem Arzt die Einstellungen am Beatmungsgerät fortlaufend an die Situation des Patienten anzupassen und dadurch die Lungen möglichst schonend zu beatmen (siehe auch Hintergrundtext „Lungenschonendes Beatmen“).23 Natürliche Atmung versus maschinelle Beatmung Beim natürlichen Einatmen senkt sich das Zwerchfell ab und der Brustkorb weitet sich. Durch den entstandenen Unterdruck strömt Frischluft in Richtung Lunge. Die maschinelle (kontrollierte) Beatmung drückt mittels eines Überdrucks Atemgas in die Lunge. 24 Bei der maschinellen Beatmung werden vier Beatmungsformen unterschieden: kontrolliert, synchronisiert, unterstützend spontan, spontan. Bei der kontrollierten Beatmung ohne ein Kontakt Fachpresse: Markus Henkel Tel. +49 451 882-4598 [email protected] Mitwirken des Patienten nimmt das Beatmungsgerät dem Patienten die Atemarbeit vollständig ab. Dies ist notwendig, wenn das natürliche Atmen 25 nicht mehr möglich ist, zum Beispiel bei einer Narkose. Bei der synchronisierten Beatmung kann der Patient innerhalb eines festen Zeitfensters durch eigene Atemzüge den Atemhub des Geräts selbst auslösen (triggern). Erfolgt keine Atemanstrengung, übernimmt das Gerät wieder den mandatorischen Atemhub. Bei der dritten Beatmungsform, der Drägerwerk AG & Co. KGaA Moislinger Allee 53–55 23542 Lübeck, Deutschland www.draeger.com Pressemappe – Hintergrundtext: Intensivbeatmung Seite 6 / 7 unterstützenden Spontanatmung, registriert das Beatmungsgerät die Atemanstrengungen des Patienten. Sobald der Patient versucht, selbständig einzuatmen, unterstützt das Gerät seine Aktivitäten, indem es den 26 Atemwegsdruck im Atemsystem anhebt . Die Form Spontanatmung beschreibt nicht nur die natürliche Atmung sondern auch das selbständige Atmen an einem Beatmungsgerät auf einem positiven AtemwegsdruckNiveau. 27 Anforderungen an die Beatmung der kleinsten Patienten Babys, die vor der 37. Schwangerschaftswoche das Licht der Welt erblicken, werden als Frühchen bezeichnet. Sehr unreife Frühchen und die meisten Frühgeborenen zwischen der 27. und 29. Schwangerschaftswoche benötigen eine maschinelle Beatmung. Der Grund: Die Lunge ist bei diesen Babys noch nicht vollständig entwickelt. Ihr Körper stellt noch nicht ausreichend Surfactant zur Verfügung – eine oberflächenaktive Substanz, die dafür sorgt, dass sich die Lungenbläschen nach der Geburt entfalten und nicht in sich zusammenfallen. Mit Hilfe eines geringen Überdrucks kann das Beatmungsgerät die Alveolen öffnen und offen halten.28 Kleine Atemzugvolumina und hohe Atemfrequenzen der noch vergleichsweise winzigen Atmungsorgane stellen die Medizintechnik bei der Frühchenbeatmung vor besondere Herausforderungen. Für Babys stehen daher speziell entwickelte Beatmungsgeräte zur Verfügung. Kontakt D-22144-2009 Das Babylog 8000 von Dräger ermöglichte als erstes Das Beatmen von Frühchen erfordert eine sehr flexible Beatmungsgerät für Neugeborene ein integriertes Beatmungsform. Volumenmonitoring. Dadurch war eine genaue Diagnose der empfindlichen Lungenmechanik und eine entsprechend feine Abstimmung des Beatmungsdrucks möglich. Die Funktion Volumengarantie reagiert automatisch auf Änderungen in der Lungenmechanik, beispielsweise wenn eine Surfactant-Gabe die Spannung der Bläschen verringert. Dadurch kann das Risiko des Überdehnens der Lunge verhindert werden. Die Druckunterstützung ist nun so optimiert, dass das Baby nicht nur den Beginn Fachpresse: Markus Henkel Tel. +49 451 882-4598 [email protected] Drägerwerk AG & Co. KGaA Moislinger Allee 53–55 23542 Lübeck, Deutschland www.draeger.com Pressemappe – Hintergrundtext: Intensivbeatmung Seite 7 / 7 der Einatmung sondern auch den Zeitpunkt der Ausatmung bestimmen und somit jederzeit frei atmen kann.29 (12.109 Zeichen inklusive Leerzeichen) Quellenangaben: 1 Dräger Academy -Grundlagen der Atmung und Beatmung, Dräger Medical Deutschland GmbH, 2011, Kap. Grundlagen der Atmung (Atmung), Folie 1ff. 2 http://www.gesundheit.de/wellness/sanfte-medizin/atemtherapien/atemtherapie-richtig-atmen 3 Dräger, Lisa (Hrsg.): Lebenserinnerungen von Elfriede Dräger, Graphische Werkstätten Lübeck,1990, S.90 4 Drägerwerk AG & Co. KGaA (Hrsg.): Die Marke, Entstehung der Marke, S.17 5 Bahns, Ernst: Mit dem Pulmotor fing es an – Hundert Jahre maschinelle Beatmung, Dräger Medical AG & Co. KG, 2008, S. 12ff. 6 Bahns, Ernst: Mit dem Pulmotor fing es an – Hundert Jahre maschinelle Beatmung, Dräger Medical AG & Co. KG, 2008, S. 30. 7 Spiegel-Online: Letzte Rettung Stahlsarg – Medizingeschichte: http://einestages.spiegel.de/static/topicalbumbackground/5220/letzte_rettung_stahlsarg.html 8 Spiegel-Online: Tod nach 60 Jahren in Eiserner Lunge – Rekord im Stahlsarg: http://www.spiegel.de/panorama/0,1518,658500,00.html 9 Van Rooyen, Frank; Soltész, Krisztina: Nichtinvasive Beatmung – ein Jahrhundert an Erfahrung, Dräger Medical GmH, 2009, S.18 10 Wikipedia, Die freie Enzyklopädie: Hyperkapnie: http://de.wikipedia.org/wiki/Hyperkapnie 11 Van Rooyen, Frank; Soltész, Krisztina: Nichtinvasive Beatmung – ein Jahrhundert an Erfahrung, Dräger Medical GmH, 2009, S.18ff. 12 Peyn, Thomas: Langzeitbeatmungsgeräte für die Intensivtherapie, in Kramme, R. (Hsrg.), Medizintechnik, 4., vollst. überarb. u. erw. Aufl., 2011, Springer-Verlag Berlin-Heidelberg, S.424, 427 13 Bahns, Ernst: Das Atmungsbuch, Dräger Medical GmbH, 2010, S.9 14 Bahns, Ernst: Das Atmungsbuch, Dräger Medical GmbH, 2010, S.14ff. 15 Bahns, Ernst: Mit dem Pulmotor fing es an – Hundert Jahre maschinelle Beatmung, Dräger Medical AG & Co. KG, 2008, S. 72f. 16 Bahns, Ernst: Das Atmungsbuch, Dräger Medical GmbH, 2010, S.30. 17 Bahns, Ernst: Mit dem Pulmotor fing es an – Hundert Jahre maschinelle Beatmung, Dräger Medical AG & Co. KG, 2008, S. 61 18 Bahns, Ernst: Das Atmungsbuch, Dräger Medical GmbH, 2010, S.10-11,25. 19 Bahns, Ernst: Das Atmungsbuch, Dräger Medical GmbH, 2010, S. 41-42. 20 Peyn, Thomas: Langzeitbeatmungsgeräte für die Intensivtherapie, in Kramme, R. (Hsrg.), Medizintechnik, 4., vollst. überarb. u. erw. Aufl., 2011, Springer-Verlag Berlin-Heidelberg, S.429 21 Peyn, Thomas: Langzeitbeatmungsgeräte für die Intensivtherapie, in Kramme, R. (Hsrg.), Medizintechnik, 4., vollst. überarb. u. erw. Aufl., 2011, Springer-Verlag Berlin-Heidelberg, S.442 22 Bahns, Ernst: Mit dem Pulmotor fing es an – Hundert Jahre maschinelle Beatmung, Dräger Medical AG & Co. KG, 2008, S. 66 23 Pressemitteilung der Drägerwerk AG & Co. KGaA: Die Atmung als Film – EIT-Gerät von Dräger zeigt Lungentätigkeit in Echtzeit, 22.03.2011 24 Dräger Academy -Grundlagen der Atmung und Beatmung, Dräger Medical Deutschland GmbH, 2011, Kap. Grundlagen der Beatmung (Respirator. Insuffizienz, Unterschiede Spontanatmung/Beatmung, Folie 7ff. 25 Beatmung – PflegeWiki: http://www.pflegewiki.de/wiki/Beatmung 26 Peyn, Thomas: Langzeitbeatmungsgeräte für die Intensivtherapie, in Kramme, R. (Hsrg.), Medizintechnik, 4., vollst. überarb. u. erw. Aufl., 2011, Springer-Verlag Berlin-Heidelberg, S.429 27 Dräger Academy -Grundlagen der Atmung und Beatmung, Dräger Medical Deutschland GmbH, 2011, Kap. Grundlagen der Beatmung (Spontanatmung, Atemtherapie), Folie 1. 28 Bundesverband “Das frühgeborene Kind” e.V. (Hrsg.): Informationsbroschüre Frühgeborene in den ersten Lebenswochen, S.10. 29 Bahns, Ernst: Mit dem Pulmotor fing es an – Hundert Jahre maschinelle Beatmung, Dräger Medical AG & Co. KG, 2008, S. 76f. Kontakt Fachpresse: Markus Henkel Tel. +49 451 882-4598 [email protected] Drägerwerk AG & Co. KGaA Moislinger Allee 53–55 23542 Lübeck, Deutschland www.draeger.com