PMC

Review

Pathophysiologie des ARDS

Das akute Atemnotsyndrom ist ein Zustand, der zu einer Lungeninsuffizienz führt und bei schweren Symptomen eine mechanische Beatmung erforderlich macht. Es handelt sich um eine akut und progressiv auftretende Hypoxämie, die durch das Vorhandensein bilateraler Infiltrate auf dem Röntgenbild des Brustkorbs oder einer Computertomographie (CT) nachgewiesen wird. Das ARDS zeichnet sich durch einen deutlichen Anstieg der Gefäßpermeabilität der Kapillaren in den Alveolen aus. Diese erhöhte Permeabilität ist auf die Schädigung der Endothelschichten der Kapillaren zurückzuführen, die zu einem erhöhten Flüssigkeitsdurchtritt in das Alveolarlumen führt. Abgesehen von der Schädigung des Gefäßgewebes führt die übermäßige Freisetzung von Faktoren wie Sphingosin-1-Phosphat (s1P), das an seinen Rezeptor S1P1 bindet, zur Regulierung der Gefäßpermeabilität. Was die grundlegende Physiologie der Gefäßstabilität betrifft, so bindet Angiopoietin-1 (Ang-1) an seinen Rezeptor, tie-2, und stabilisiert die Gefäßstruktur, wenn das Blut durch das Kapillarbett fließt, indem es Syx und Rho A aktiviert. Angiopoietin-2 (Ang-2) konkurriert mit Ang-1 um die Bindung an die Rezeptorstellen an tie-2 und fördert die Destabilisierung der Gefäßstruktur. Daher sind Faktoren wie s1P und Ang-2 Indikatoren für ARDS.

Die natürliche Entzündungsreaktion des Körpers und die für die angeborene Immunität verantwortlichen Zellen wie die Neutrophilen sind ebenfalls dafür verantwortlich, dass der Zustand zu ARDS eskaliert. Bei der Aktivierung setzen Neutrophile Moleküle frei, die von Natur aus zytotoxisch sind, wie Enzyme, bioaktive Lipide, Zytokine und reaktive Sauerstoffspezies. Wenn diese Moleküle im Übermaß freigesetzt werden, sind sie für Zellnekrose und Gewebeschäden verantwortlich. Diese geschädigten Gewebe induzieren Autophagie und Apoptose, die klassische Marker für ARDS sind. In Tabelle 1 sind die Biomarker von ARDS aufgeführt, die im Serum nachgewiesen werden können.

Alle oben genannten Faktoren führen zu einem raschen Anstieg der Flüssigkeitsansammlung im Thoraxraum, der das Lungengewebe umgibt, und die Flüssigkeit drückt gegen die Alveolen. Die Form der Lunge im menschlichen Körper begünstigt eine starke Durchblutung auf der Rücken- oder Rückenseite des Körpers. Auf der Vorder- oder Bauchseite des Körpers ist die Durchblutung vergleichsweise geringer. Wenn bei einem Patienten eine Lungenentzündung oder ein ARDS diagnostiziert wird, übt die im Thoraxraum angesammelte Flüssigkeit zusätzlichen Druck auf die empfindlichen Alveolen aus, was zu einem Alveolarkollaps führen kann.

Neben der Erhöhung des Drucks auf die Alveolen behindert die Flüssigkeit auch den effizienten Gasaustausch, um den Bedarf des Körpers zu decken. Zusammen bewirken diese Faktoren eine verminderte Verfügbarkeit von Sauerstoff für die Gewebe und führen zu einer Hypoxämie. Daher weisen Patienten, bei denen eine Lungenentzündung oder ein ARDS diagnostiziert wird, häufig eine Atelektase (Lungenkollaps) im Rückenbereich auf. Dieser Zustand entsteht, weil der Patient in Rückenlage Flüssigkeit in den dorsalen Alveolen ansammelt, d. h. in der Region mit höherer Durchblutung.

Wie funktioniert die Wachlagerung?

Beim ARDS kommt es zu einer übermäßigen Sekretansammlung im peripheren Lungenparenchym, die Druck auf die empfindlichen Alveolarwände ausübt und den Gasaustausch behindert. Eine Methode, um diese überschüssige Flüssigkeit vom dorsalen Lungenparenchym wegzuleiten, ist das sogenannte „awake proning“, das vor allem darauf abzielt, die Alveolarstruktur der Lunge zu erhalten. Das Verfahren zielt darauf ab, den Kollaps der Alveolen zu begrenzen und die Flüssigkeitsansammlung in den Bereichen mit höherer Perfusionsrate, d. h. im dorsalen Bereich, zu reduzieren. Die Bauchlage wird erreicht, wenn der Patient auf dem Bauch oder auf der Vorderseite liegt, was die Rekrutierung der zuvor kollabierten Alveolen in die dorsale Oberfläche der Brusthöhle erleichtert.

In der Bauchlage bewegen sich die intraabdominalen Organe unter dem Schwerkrafteinfluss nach unten (Gravitation) und nach vorne (in Richtung Thorax), wodurch der überschüssige Pleuradruck auf die ventrale Region der Alveolen gerichtet wird, im Gegensatz zur dorsalen Region im Falle der Rückenlage. Die Umverteilung des Drucks auf die ventrale Region hilft auch, die Kompression der dorsalen Alveolen zu verhindern und die Atmung zu verbessern. Abbildung 11 veranschaulicht die Schritte des Wachliegens.

Vorteile der Wachlagerung

Die Wachlagerung ist mit einer verbesserten Sterblichkeitsrate nach einem Vorfall von ARDS oder schwerer Lungenentzündung verbunden. Dieses Verfahren ist nicht invasiv und liefert sofortige Ergebnisse. In Notfallsituationen, in denen sich die Vitalwerte des Patienten weiter verschlechtern, hilft die Bauchlage, die Sauerstoffsättigung sofort zu verbessern. Mehrere Studien zeigen, dass die Wachlagerung die Sauerstoffsättigung in nur fünf Minuten verbessert.

1. Sie hält eine optimale Atemfrequenz aufrecht und verbessert den Gasaustausch in einem günstigen Bereich.

2. Die Belüftung bleibt im gesamten Lungenparenchym homogen, und die Umverteilung des Blutflusses wird mit höherer Effizienz verbessert, was wiederum das Belüftungs-/Perfusionsverhältnis (V/Q-Verhältnis) verbessert.

3. Ein intrapulmonaler Shunt verhindert die ordnungsgemäße Sauerstoffversorgung des Blutes in der Lunge. Die geshunteten Bereiche sind anfällig für Hypoxie und können zu Gewebeschäden führen. Durch die Bauchlage wird dieser Shunt reduziert und die Kompression der Lunge verringert. Daher verbessert sich der Sauerstoffgehalt.

4. Die Bauchlage trägt auch dazu bei, die Ansammlung von überschüssiger interstitieller Flüssigkeit im dorsalen Teil der Lunge zu verringern. Wenn man auf dem Bauch liegt, sammelt sich die Flüssigkeit in der ventralen Region, wo die Durchblutung vergleichsweise geringer ist.

5. Für das Verfahren sind keine speziellen Instrumente erforderlich, und es kann in Notfallsituationen leicht durchgeführt werden.

Beweise für eine geringere Sterblichkeitsrate durch waches Pronen

Eine kürzlich in New York durchgeführte Studie über die Wirksamkeit des Selbstpronierens kam zu vielversprechenden Ergebnissen. Die Studie basierte auf der schnellen Lagerung von Patienten mit mittelschwerem bis schwerem ARDS nach einem Vorfall mit COVID-19. Die Patienten wurden etwa 18 Stunden am Tag in die Bauchlage gebracht, wobei sich die Atemzyklen bereits fünf Minuten nach Einnahme der wachen Bauchlage zu verbessern begannen. Fünfzig Patienten mit bestätigter Hypoxie standen im Mittelpunkt dieser Studie, und ihre mittlere Sauerstoffsättigung im Blut lag bei 80 %, die sich nach der Gabe von zusätzlichem Sauerstoff auf 84 % erhöhte. Nach fünfminütiger Bauchlage stieg die Sauerstoffsättigung auf 94 %, und die Patienten erhielten ebenfalls zusätzlichen Sauerstoff. In dieser Studie war bei fast zwei Dritteln der aufgenommenen Patienten keine Intubation erforderlich. Diese Patienten wurden auf nicht-invasive Verfahren der Sauerstoffversorgung wie BiPAP und Wachlagerung umgestellt.

In einer anderen Studie wurden 15 Patienten untersucht, die nicht intubiert waren. Diese Patienten wurden im Laufe der Behandlung 43 Mal in Bauchlage gebracht. Die Patienten wiesen ein ARDS und Atembeschwerden auf. Die Atemfrequenz und die Sauerstoffversorgung des Blutes verbesserten sich während und nach dem Pronationszyklus erheblich, und bei einigen Patienten verbesserte sich die Atmung nach der Pronation. Auch die Blutsauerstoffwerte verbesserten sich nach den Zyklen der Bauchlagerung, und bei den Patienten mit ARDS konnte eine endotracheale Intubation vermieden werden, die die einzige Option gewesen wäre, wenn keine wache Bauchlagerung durchgeführt worden wäre.

In einer weiteren Studie wurden 50 Personen mit COVID-19 und schwerem ARDS untersucht. Der mittlere Sauerstoffgehalt im Blut lag bei 80 %, und nach der Gabe von zusätzlichem Sauerstoff verbesserte sich dieser Wert auf 85 %. Die Bauchlage wurde beibehalten, und der Blutsauerstoffgehalt vor und nach dem Aufrichten wurde notiert. Fünf Minuten nach dem Aufrichten stieg der Wert auf 94 %. In dieser Studie sprachen jedoch 13 Patienten nicht auf die Behandlung durch Ausstülpen an und mussten endotracheal intubiert werden. Für die Notfallunterstützung deuten die Zahlen darauf hin, dass das Proning die Sauerstoffsättigung bei den Patienten verbessert hat, die mit endotrachealer Intubation und mechanischer Beatmung behandelt worden wären.

Indikationen für das Proning im Wachzustand

Eine der Indikationen für das Proning im Wachzustand ist die Notwendigkeit einer schnellen Linderung des dyspnoischen Zustands. COVID-19 Patienten, die sich in einem kritischen Zustand befinden, entwickeln ein mittelschweres, schweres oder kritisch schweres ARDS. Dies erfordert eine schnelle Lösung, bis sich ihr Zustand stabilisiert hat.

Die beiden Arten der Wachanästhesie sind für unterschiedliche Situationen angezeigt:

A. Kurzzeitige Wachanästhesie:

Sie ist zwar nur begrenzt anwendbar, aber es gibt Fälle, in denen die kurzfristige Wachanästhesie die beste Option ist, um den Zustand des Patienten zu behandeln. Die Dauer des kurzen Pronings liegt zwischen drei und acht Stunden.

1. Sie ist zur Behandlung einer leichten bis mittelschweren Hypoxämie indiziert.

2. Sie hilft bei der Drainage der Atemwege und verbessert refraktäre Manöver im Zusammenhang mit Atelektase.

3. Die Atelektase der Unterlappen wird am wirksamsten mit der Kurzzeit-Lagerung in Bauchlage behandelt.

4. Es kann eine verbesserte Atemfrequenz und eine Verringerung der Knistergeräusche während jedes Atemzyklus beobachtet werden.

B. Langfristige Wachlagerung:

Sie ist das am häufigsten verwendete Manöver zur Verabreichung von Wachlagerung und hat die signifikantesten Ergebnisse gezeigt. Die Dauer des Langzeit-Wake-Proning erstreckt sich über mehr als acht Stunden.

1. Sie ist zur Behandlung schwerer Hypoxämie indiziert.

2. Schweres ARDS wird am wirksamsten mit Langzeit-Wake-Proning behandelt. Dieser Zustand ist durch einen steilen Abfall der Sauerstoffsättigung im Blut und schwere Dyspnoe gekennzeichnet, die auf den Verlust einer effizienten Atmung hinweist. Es ist das letzte Stadium in der Entwicklung der COVID-19-Infektion.

Kontraindikationen

Awake Proning ist in den folgenden Situationen kontraindiziert:

1. Wirbelsäuleninstabilität in der Vorgeschichte wie Spondylolisthesis, Skoliose, Verletzungen oder Traumata der Wirbelsäule

2. Erhöhter intrakranieller Druck

3. Schwangerschaft

4. Hämodynamisch instabile Zustände wie Hypertonie und kardiopulmonale Erkrankungen

5. Offene Wunden im Bauchraum

Das Vorliegen dieser Kontraindikationen sollte jedoch mit der Notwendigkeit der Behandlung abgewogen werden. Die mit dem Aufwachen verbundenen Risiken sollten im Verhältnis zur Notwendigkeit des Verfahrens zum Zeitpunkt der Behandlung betrachtet werden, so dass es ein notwendiges Übel darstellt.

Komplikationen im Zusammenhang mit dem Pronieren im Wachzustand

Die Ärzte können im Zusammenhang mit dem Pronieren im Wachzustand auf einige Komplikationen stoßen, wie in Tabelle22 dargestellt:

Warum nicht in Bauchlage „schlafen“

Ein Nachteil der Bauchlage über einen längeren Zeitraum ist, dass sie Schmerzen im Rücken, im Nacken und in den unteren Gliedmaßen verursacht. Diese Schmerzen werden dadurch verursacht, dass das Gewicht des Körpers auf die Wirbelsäule projiziert wird. Durch das Schlafen in Bauchlage wird die Wirbelsäule daran gehindert, sich richtig zu positionieren, was zu einer Vielzahl von Problemen führt. Wenn die Wirbelsäule instabil bleibt, können die aus dem Wirbelsäulensegment austretenden Nerven aufeinandertreffen und Schmerzen in dem von ihnen versorgten Bereich verursachen. Dies kann sich wie Kribbeln oder Taubheit anfühlen und in extremen Fällen starke Schmerzen verursachen. In seltenen Fällen können die Atemwege blockiert sein, was sich als obstruktive Schlafapnoe äußern kann. Es wird empfohlen, dass Patienten, die an ARDS leiden, eine Bauchlage einnehmen, solange sie bei Bewusstsein sind, aber während des Einschlafens sollte eine neutrale Position eingenommen werden.