Atemversagen (Hyperkapnie): Ursachen, Symptome, Diagnose, Behandlung
Hyperkapnie, was verursacht Ateminsuffizienz? Im Körper erfordert die Produktion der zum Überleben notwendigen Energie eine konstante Versorgung des Gewebes mit Sauerstoff und Nährstoffen
Durch die Atmung wird die Lunge ständig mit Sauerstoff versorgt, wo dieses Gas durch die Alveolarkapillarmembran ins Blut diffundiert (äußere Atmung).
Das Kreislaufsystem verteilt das mit Sauerstoff angereicherte Blut dann auf verschiedene Gefäßbetten, wo die verschiedenen Gewebe mit Sauerstoff versorgt werden (innere Atmung).
Neben der Versorgung des Blutes mit Sauerstoff dient die Lunge auch dazu, den Körper von Kohlendioxid (CO2), einem Restprodukt des Stoffwechsels, zu befreien.
Kohlendioxid, das durch venöses Blut transportiert wird, diffundiert in die Alveolen und wird anschließend in die Atmosphäre ausgeatmet.
Verschiedene medizinisch interessante Erkrankungen können zu einem unzureichenden Gasaustausch und damit zu einer respiratorischen Insuffizienz führen, die durch Beatmung (Hyperkapnie) oder Oxygenierung (Hypoxämie) verursacht werden kann.
Die Mengen an verbrauchtem Sauerstoff und produziertem Kohlendioxid pro Minute werden durch das Ausmaß des Stoffwechsels des Patienten bestimmt.
Bewegung und Fieber sind Beispiele für Faktoren, die den Stoffwechsel des Körpers ankurbeln und die Atmungsorgane stärker beanspruchen.
Wenn die kardiopulmonale Reserve durch einen pathologischen Prozess eingeschränkt ist, kann Fieber eine zusätzliche Belastung darstellen, die eine respiratorische Insuffizienz und damit eine Gewebehypoxie auslösen kann.
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Atemversagen (Hyperkapnie)
Bei der Ateminsuffizienz kommt es zu einer unzureichenden Belüftung zwischen Lunge und Atmosphäre, was letztlich zu einer unangemessenen Erhöhung des Kohlendioxid-Partialdrucks im arteriellen Blut (PaCO2) auf Werte über 45 mmHg (Hyperkapnie) führt.
Als Atemstillstand (Hyperkapnie) wird allgemein angesehen
- mild mit PCO2 zwischen 45 und 60 mmHg;
- moderat mit PCO2 zwischen 60 und 90 mmHg;
- schwer mit PCO2 über 90 mmHg.
Wenn der PCO2 100 mmHg übersteigt, kann es zum Koma und bei über 120 mmHg zum Tod kommen.
PCO2 wird durch Hämogasanalyse gemessen.
Wir erinnern den Leser daran, dass die Fähigkeit zum Einatmen die volle Leistungsfähigkeit des Nervensystems erfordert, das die Atemmuskulatur stimulieren muss.
Die Kontraktion des Zwerchfells reduziert den intrathorakalen Druck und bewirkt, dass Gas in die Lunge eindringt.
Bei intaktem Brustkorb, durchlässigen Atemwegen und dehnbaren Lungen ist für diese Aktivität nur minimaler Kraftaufwand erforderlich.
Die Fähigkeit zum Ausatmen erfordert andererseits eine Durchgängigkeit der Atemwege und des Lungenparenchyms, das ausreichend elastisch ist, um die Bronchiolen offen zu halten, bis das Ausatmen abgeschlossen ist.
Hyperkapnie, Ursachen und Risikofaktoren
Ursachen der Ateminsuffizienz sind: Depression der Atemzentren durch pharmakologische Substanzen, Erkrankungen des Gehirns, Spinale Nabelschnuranomalien, Muskelerkrankungen, Brustkorbanomalien und Verstopfungen der oberen und unteren Atemwege.
Eine Obstruktion der oberen Atemwege kann während akuter Infektionen und während des Schlafs auftreten, wenn der Muskeltonus reduziert ist.
Zahlreiche Faktoren können zu einer Schwäche der Inspirationsmuskulatur beitragen und den Ausschlag zugunsten eines akuten Lungenversagens geben.
Unterernährung und Elektrolytstörungen können die Atemmuskulatur schwächen, während eine pulmonale Hyperinflation (z. B. durch ein Lungenemphysem) die Leistungsfähigkeit des Zwerchfells beeinträchtigen kann.
Eine Überblähung der Lunge zwingt das Zwerchfell in eine abnormal niedrige Position, was wiederum zu einem mechanischen Nachteil führt.
Diese Probleme treten häufig bei Patienten mit akuter und chronisch obstruktiver Lungenerkrankung (Asthma bronchiale, chronische Bronchitis und Lungenemphysem) auf.
Pathophysiologie
Ein akuter PaC02-Anstieg führt zu einer Abnahme des arteriellen Blut-pH.
Die Kombination von erhöhtem PaC02 und Azidose kann deutliche Auswirkungen auf den Organismus haben, insbesondere bei schwerer Ateminsuffizienz.
Eine schwere akute respiratorische Azidose führt zu einer Beeinträchtigung der kognitiven Funktion aufgrund einer Depression des zentralen Nervensystems.
Zerebrale und periphere Gefäße erweitern sich als Reaktion auf Hyperkapnie.
Symptome und Anzeichen
Es gibt wenige klinische Anzeichen, die auf einen erhöhten PaCO2 hindeuten.
Klinische Anzeichen, die auf eine Ateminsuffizienz hindeuten, umfassen:
- Kopfschmerzen;
- verminderte Wachsamkeit;
- warme gerötete Haut;
- hypersyphile periphere Pulse.
Diese Befunde sind jedoch äußerst unspezifisch, da sie bei zahlreichen anderen Erkrankungen als Atemstillstand auftreten.
Da bei Patienten mit respiratorischer Insuffizienz häufig eine Hypoxämie vorliegt, ist es üblich, das gleichzeitige Auftreten von Anzeichen einer unzureichenden peripheren Oxygenierung zu beobachten.
Hypothermie und Bewusstlosigkeit sind dagegen häufige Befunde, wenn Atemstillstand die Folge einer Überdosierung von Substanzen mit sedierender pharmakologischer Wirkung ist. Beruhigungsmittel und trizyklische Antidepressiva führen oft zu einer Pupillenerweiterung und -fixierung.
Trizyklische Antidepressiva erhöhen auch die Herzfrequenz und den Blutdruck.
Im Falle einer Überdosierung von Medikamenten sind Atemgeräusche oft offensichtlich, obwohl eine Aspiration stattgefunden hat.
Dies ist wahrscheinlicher bei Sedativa- und Alkoholmissbrauch (als Folge des verminderten Schluckreflexes) und kann zu Rasseln im rechten Unterlappen führen.
Klinische Anzeichen einer Zwerchfellermüdung sind ein Frühwarnbefund einer Ateminsuffizienz bei einem Patienten mit Atemstörung.
Solche Anzeichen weisen in der Tat stark auf die Notwendigkeit einer sofortigen Beatmungsunterstützung des Patienten hin.
Die Zwerchfellermüdung verursacht zunächst das Auftreten von Tachypnoe, gefolgt von Perioden respiratorischer Wechsel oder paradoxer Bauchatmung.
Der respiratorische Wechsel besteht aus dem Auftreten eines kurzzeitigen Wechsels zwischen der Atmung mit den Hilfsmuskeln und mit dem Zwerchfell.
Paradoxe Bauchatmung hingegen wird anhand der Einwärtsbewegung des Bauches bei jeder Atemanstrengung erkannt.
Dieses Phänomen ist auf die Schlaffheit des Zwerchfells zurückzuführen, wodurch es nach oben gezogen wird, wenn die Atemhilfsmuskulatur einen negativen intrathorakalen Druck erzeugt.
Diagnose Atemstillstand (Hyperkapnie)
Anamnese und objektive Untersuchung sind natürlich die ersten Schritte zur Diagnose.
Die Messung der Blutgaswerte ist sehr wichtig bei der Beurteilung von Patienten mit Atemstillstand.
Die Schwere der Ateminsuffizienz wird durch das Ausmaß des paCOz-Anstiegs angezeigt.
Die Bestimmung des Blut-pH-Werts identifiziert den Grad der vorhandenen respiratorischen Azidose und weist auf die Dringlichkeit einer Behandlung hin.
Der Patient muss sofort behandelt werden, wenn der pH-Wert unter 7.2 fällt.
Behandlung
Ein akuter Anstieg des arteriellen PCO2 weist darauf hin, dass der Patient nicht in der Lage ist, eine ausreichende alveoläre Ventilation aufrechtzuerhalten und möglicherweise eine Atemunterstützung benötigt.
Der PaCO2 muss normale Werte nicht überschreiten, damit eine Indikation für eine Atemunterstützung gegeben ist.
Wenn beispielsweise der PaCO2 30 mmHg beträgt und dann aufgrund der Ermüdung der Atemmuskulatur auf 40 mmHg ansteigt, kann der Patient erheblich von einer sofortigen Intubation und einer mechanischen Beatmung profitieren.
Dieses Beispiel verdeutlicht daher deutlich, wie die Dokumentation des Trends („Trending“) der arteriellen PaCO2-Werte helfen kann, eine Indikation zur assistierten Beatmung zu geben.
Sobald der Patient intubiert ist, sollte das eingestellte Tidalvolumen 10-15 cc/kg des idealen Körpergewichts betragen (z. B. ist bei adipösen Patienten kein großes Tidalvolumen erforderlich).
Aktuelle Volumina darunter neigen dazu, zum Kollaps der periphereren Lungeneinheiten (Atelektase) zu führen, während aktuelle Volumina über 10-15 cc/kg dazu neigen, die Lungen zu überdehnen und ein Barotrauma (Pneumothorax oder Pneumomediastinum) verursachen können.
Die vom Patienten benötigte Atemfrequenz hängt jedoch von seinem Stoffwechsel ab
- erwachsene Probanden benötigen normalerweise 8-15 Atemzüge/Minute. Die Beatmung wird jedoch bei den meisten Patienten modifiziert, um PaCO2-Werte zwischen 35 und 45 mmHg aufrechtzuerhalten. Eine Ausnahme bildet der Patient mit zerebralem Ödem, bei dem sich niedrigere PaCO2-Werte zur Senkung des intrakraniellen Drucks als nützlich erweisen können
- Eine weitere Ausnahme sind Patienten mit chronisch hohen PaCO-Werten, bei denen das Ziel der mechanischen Beatmung darin besteht, den pH-Wert wieder in normale Grenzen und den PCO2 des Patienten auf seine Ausgangswerte zurückzubringen. Wird der Patient mit chronischer Hypoventilation und CO2-Retention kräftig genug beatmet, bis ein normaler PCO2 erreicht ist, entsteht kurzfristig das Problem der respiratorischen Alkalose und langfristig die Entwöhnung des Patienten von der maschinellen Beatmung.
Der Arzt sollte jedoch die Ursache der Ateminsuffizienz feststellen, bevor er mit einer symptomatischen Behandlung beginnt.
Im Falle einer Arzneimittelüberdosierung sollten Anstrengungen unternommen werden, um die verantwortliche Verbindung, die eingenommene Arzneimittelmenge, die Zeitdauer seit der Einnahme und das Vorhandensein oder Fehlen einer traumatischen Verletzung zu identifizieren.
Da bei Patienten mit respiratorischer Insuffizienz häufig eine Hypoxämie vorliegt, ist es üblich, das gleichzeitige Auftreten von Anzeichen einer unzureichenden peripheren Oxygenierung zu beobachten.
Hypothermie und Bewusstlosigkeit sind dagegen häufige Befunde, wenn Atemstillstand die Folge einer Überdosierung von Substanzen mit sedierender pharmakologischer Wirkung ist. Beruhigungsmittel und trizyklische Antidepressiva führen oft zu einer Pupillenerweiterung und -fixierung.
Trizyklische Antidepressiva erhöhen auch die Herzfrequenz und den Blutdruck.
Im Falle einer Überdosierung von Medikamenten sind Atemgeräusche oft offensichtlich, obwohl eine Aspiration stattgefunden hat.
Dies ist wahrscheinlicher bei Sedativa- und Alkoholmissbrauch (als Folge des verminderten Schluckreflexes) und kann zu Rasseln im rechten Unterlappen führen.
Klinische Anzeichen einer Zwerchfellermüdung sind ein Frühwarnbefund einer Ateminsuffizienz bei einem Patienten mit Atemnot.
Solche Anzeichen weisen in der Tat stark auf die Notwendigkeit einer sofortigen Beatmungsunterstützung des Patienten hin.
Die Zwerchfellermüdung verursacht zunächst das Auftreten von Tachypnoe, gefolgt von Perioden respiratorischer Wechsel oder paradoxer Bauchatmung.
Der respiratorische Wechsel besteht aus dem Auftreten eines kurzzeitigen Wechsels zwischen der Atmung mit den Hilfsmuskeln und mit dem Zwerchfell.
Paradoxe Bauchatmung hingegen wird anhand der Einwärtsbewegung des Bauches bei jeder Atemanstrengung erkannt.
Dieses Phänomen ist auf die Schlaffheit des Zwerchfells zurückzuführen, wodurch es nach oben gezogen wird, wenn die Atemhilfsmuskulatur einen negativen intrathorakalen Druck erzeugt.
Diagnose Atemstillstand (Hyperkapnie)
Anamnese und objektive Untersuchung sind natürlich die ersten Schritte zur Diagnose.
Die Messung der Blutgaswerte ist sehr wichtig bei der Beurteilung von Patienten mit Atemstillstand.
Die Schwere der Ateminsuffizienz wird durch das Ausmaß des paCOz-Anstiegs angezeigt.
Die Bestimmung des Blut-pH-Werts identifiziert den Grad der vorhandenen respiratorischen Azidose und weist auf die Dringlichkeit einer Behandlung hin.
Der Patient muss sofort behandelt werden, wenn der pH-Wert unter 7.2 fällt.
Behandlung
Ein akuter Anstieg des arteriellen PCO2 weist darauf hin, dass der Patient nicht in der Lage ist, eine ausreichende alveoläre Ventilation aufrechtzuerhalten und möglicherweise eine Atemunterstützung benötigt.
Der PaCO2 muss normale Werte nicht überschreiten, damit eine Indikation für eine Atemunterstützung gegeben ist.
Wenn beispielsweise der PaCO2 30 mmHg beträgt und dann aufgrund der Ermüdung der Atemmuskulatur auf 40 mmHg ansteigt, kann der Patient erheblich von einer sofortigen Intubation und einer mechanischen Beatmung profitieren.
Dieses Beispiel verdeutlicht daher deutlich, wie die Dokumentation des Trends („Trending“) der arteriellen PaCO2-Werte helfen kann, eine Indikation zur assistierten Beatmung zu geben.
Sobald der Patient intubiert ist, sollte das eingestellte Tidalvolumen 10-15 cc/kg des idealen Körpergewichts betragen (z. B. ist bei adipösen Patienten kein großes Tidalvolumen erforderlich).
Aktuelle Volumina darunter neigen dazu, zum Kollaps der periphereren Lungeneinheiten (Atelektase) zu führen, während aktuelle Volumina über 10-15 cc/kg dazu neigen, die Lungen zu überdehnen und ein Barotrauma (Pneumothorax oder Pneumomediastinum) verursachen können.
Die vom Patienten benötigte Atemfrequenz hängt jedoch von seinem Stoffwechsel ab
- erwachsene Probanden benötigen normalerweise 8-15 Atemzüge/Minute. Die Beatmung wird jedoch bei den meisten Patienten modifiziert, um PaCO2-Werte zwischen 35 und 45 mmHg aufrechtzuerhalten. Eine Ausnahme bildet der Patient mit zerebralem Ödem, bei dem sich niedrigere PaCO2-Werte zur Senkung des intrakraniellen Drucks als nützlich erweisen können
- Eine weitere Ausnahme sind Patienten mit chronisch hohen PaCO-Werten, bei denen das Ziel der mechanischen Beatmung darin besteht, den pH-Wert wieder in normale Grenzen und den PCO2 des Patienten auf seine Ausgangswerte zurückzubringen. Wird der Patient mit chronischer Hypoventilation und CO2-Retention kräftig genug beatmet, bis ein normaler PCO2 erreicht ist, entsteht kurzfristig das Problem der respiratorischen Alkalose und langfristig die Entwöhnung des Patienten von der maschinellen Beatmung.
Der Arzt sollte jedoch die Ursache der Ateminsuffizienz feststellen, bevor er mit einer symptomatischen Behandlung beginnt.
Im Falle einer Arzneimittelüberdosierung sollten Anstrengungen unternommen werden, um die verantwortliche Verbindung, die eingenommene Arzneimittelmenge, die Zeitdauer seit der Einnahme und das Vorhandensein oder Fehlen einer traumatischen Verletzung zu identifizieren.
Allgemeine Ziele bei der Behandlung einer logischen Arzneimittelüberdosierung sind die Verhinderung der Resorption des Toxins (Magenspülung oder Stimulierung des Erbrechen Reflex und Anwendung von Aktivkohle), um die Ausscheidung des Arzneimittels zu steigern (Dialyse) und um eine Akkumulation der toxischen Stoffwechselprodukte zu verhindern (z. B. ist Acetylcystein das Antidot der Wahl bei einer Paracetamol-Überdosierung).
Die Entwöhnung des Patienten von der mechanischen Beatmung kann beginnen, sobald die Ursache des respiratorischen Versagens behoben und der medizinisch relevante klinische Zustand stabilisiert ist.
Entwöhnungsparameter helfen zu definieren, wann die Entwöhnung eine konstante Erfolgswahrscheinlichkeit hat.
Ärzte sollten mehrere Parameter verwenden, um zu entscheiden, wann mit der Entwöhnung von der Beatmung begonnen werden soll, da jeder einzelne von ihnen verwirrend sein kann. Bei erwachsenen Patienten scheint die Kombination aus einem spontanen Atemzugvolumen von mehr als 325 cm³ und einer spontanen Atemfrequenz von weniger als 38 Atemzügen/Minute ein guter Indikator für den Entwöhnungserfolg zu sein.
Zu den bei der Entwöhnung verwendeten Methoden gehören IMV, Druckunterstützung und das T-Rohr.
Jede dieser Methoden hat Vor- und Nachteile, aber jede sollte in der Lage sein, die meisten Patienten so schnell wie möglich effektiv zu entwöhnen.
Jede der Methoden basiert auf der allmählichen Reduzierung der Beatmungsunterstützung unter kontrollierten Bedingungen während einer engmaschigen Überwachung des Patienten.
Schließlich kann die Extubation durchgeführt werden, wenn der Schluckreflex intakt ist und der Endotrachealtubus nicht mehr benötigt wird.
Die Entwöhnung auf IMV wird durchgeführt, indem die Anzahl der Atemzüge pro Minute auf ein Intervall von wenigen Stunden reduziert wird, bis der Patient keine mechanische Unterstützung mehr benötigt oder eine schlechte Verträglichkeit der Entwöhnung zeigt (z. B. 20 %ige Änderungen der Herzfrequenz und des Blutdrucks).
Der Hauptnachteil der IMV ist die potenzielle Erhöhung der Atemarbeit, die dem Patienten während der Spontanatmung auferlegt wird (13).
Diese Zunahme der Arbeit ist hauptsächlich auf den übermäßigen Widerstand zurückzuführen, der auf das Bedarfsventil ausgeübt wird. Kürzlich entwickelte Beatmungsgeräte versuchen jedoch, dieses Problem zu beheben.
Die Druckunterstützung hilft, die durch den Widerstand des künstlichen Kreislaufs auferlegte Arbeit zu überwinden, indem während der Inspiration ein vorbestimmter positiver Druck ausgeübt wird.
Die Entwöhnung mit Druckunterstützung erfordert eine allmähliche Reduzierung der Druckunterstützung unter ständiger Überwachung des klinischen Zustands des Patienten.
Sobald der Patient eine niedrige Druckunterstützung tolerieren kann (z. B. weniger als 5 cm H2O), kann die Beatmungsunterstützung eingestellt werden.
Die T-Sonden-Entwöhnung hingegen wird durchgeführt, indem die mechanische Beatmung für einen kurzen Zeitraum ausgesetzt und der Patient einem kontinuierlichen Luftstrom mit einem vorher festgelegten FiO2 ausgesetzt wird.
Die Zeit, in der der Patient spontan atmen darf, wird schrittweise verlängert, bis Anzeichen von Stress auftreten oder der Proband wieder eine mechanische Beatmungsunterstützung benötigt.
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