Atemnot

Funktioniert der Gasaustausch in den Lungenbläschen nicht richtig, wie bei schwer erkrankten Covid-19-Patienten, führt das zu Atemnot. Einerseits fehlt dem Körper lebenswichtiger Sauerstoff, andererseits steigt der Gehalt des Kohlendioxids, das der Stoffwechsel produziert. Der Körper versucht zunächst, den Sauerstoffmangel durch schnellere und tiefere Atemzüge auszugleichen. Doch dabei ermüdet der muskuläre Atemantrieb.

Sauerstoffzufuhr auf milde Art

Um Atemnot und Kurzatmigkeit auf relativ milde Art zu lindern, haben Ärzte zwei Möglichkeiten. Bei der sogenannten High-Flow-Therapie leiten sie befeuch-teten und erwärmten Sauerstoff über eine spezielle Nasenkanüle in den Patienten, und zwar mit einer sehr hohen Durchflussrate von bis zu 60 Litern pro Minute.

Die zweite Möglichkeit: Bei der CPAP-Therapie (Continuous Positive Airway Pressure) atmen die Patienten selbstständig über eine Maske reinen Sauerstoff ein, wobei unter der Maske sowohl während des Einatmens als auch während des Ausatmens ein Überdruck herrscht. „Das ist so ähnlich, als würde man den Kopf während einer Autofahrt aus dem Fenster strecken“, sagt Christian Hermanns, Notarzt und Pressesprecher der Deutschen Gesellschaft für Anästhesiologie und Intensivmedizin (DGAI).

Doch beide Verfahren bergen bei Infektionskrankheiten wie Covid-19 ein gewisses Risiko für das Krankenhauspersonal: Der Luft- oder Sauerstoffstrom transportiert nachweislich verstärkt Viren aus dem Rachenraum des Kranken in die Umgebung – beim Einsatz einer Maske allerdings nur, wenn diese nicht völlig dicht am Kopf des Patienten anliegt. Beide Verfahren stoßen außerdem an Grenzen, wenn die Atmung des Patienten stark beeinträchtigt ist.

Invasive Methoden

In diesem Fall setzen die Mediziner auf Beatmungstechniken, bei denen sie dem Patienten einen Schlauch in die Luftröhre schieben, ihn also intubieren, oder bei denen sie einen Luftröhrenschnitt durchführen. Bei diesen Methoden, die sie als invasiv („eindringend“) bezeichnen, gelangt der Sauerstoff direkt in die Lunge.

Diese besonders effektive Beatmung kann lebensrettend sein, hat aber auch Nachteile: Die Ärzte müssen den Patienten mit einer Kombination aus Narkose- und Schmerzmitteln in einen Dämmerschlaf versetzen, der oft als künstliches Koma bezeichnet wird. „Sonst würde der Patient die Behandlung nicht tolerieren. Zugleich gilt der Grundsatz: Je weniger man den Patienten betäuben muss, umso besser“, erläutert Götz Geldner, Ärztlicher Direktor der Klinik für Anästhesiologie, Intensivmedizin, Notfallmedizin und Schmerztherapie in Ludwigsburg. Denn die Langzeitnarkose hat häufig unerwünschte Nebenwirkungen, etwa das Erschlaffen der Magen- und Darmmuskulatur oder Verwirrtheitszustände bei Patienten während und nach dem Erwachen. Hinzu kommt, dass die invasive Beatmung die Lungenbläschen überdehnen und Entzündungen verursachen kann.

Immer eine Einzelfall-Entscheidung

„Allgemeine Parameter, die eine Beatmungspflichtigkeit (Intubation, Maske) anzeigen, gibt es nicht“, heißt es im „Praxisbuch Beatmung“, herausgegeben von den Medizinern Ulrich von Hintzenstern und Thomas Bein. Und weiter: „Neben dem Atemmuster (Atemfrequenz, Atemtiefe) spielen die Blutgase sowie der Vigilanzstatus eine große Rolle.“

Aus der Fachsprache übersetzt heißt das: Die Ärzte müssen die Aufmerksamkeit („Vigilanz“) des Patienten beurteilen. Denn Schläfrigkeit und Benommenheit zeigen an, dass der Gasaustausch in den Lungenbläschen des Patienten beeinträchtigt ist. Den CO2-Gehalt im Blut können Pflegende und Ärzte mit einem Analysegerät exakt bestimmen, genauso wie die Sättigung mit Sauerstoff, dem anderen „Blutgas“. Der Wert der Sauerstoffsättigung gibt an, wie viel Prozent des Hämoglobins – des Farbstoffs in den roten Blutkörperchen – mit Sauerstoff beladen sind. Beim gesunden Menschen liegt der Normwert zwischen 97 und 100 Prozent. Die Atemfrequenz liefert dem Arzt weitere Hinweise auf den Zustand des Patienten: Während Gesunde 12- bis 15-mal pro Minute atmen, schnappen Lungenkranke minütlich über 30-mal nach Luft.

Obwohl die Ärzte also nur mit Blick auf das gesamte Krankheitsbild eine Entscheidung treffen können, ob und wie sie einen Patienten beatmen, gibt es doch einige Grundsätze für ihr Handeln. Diese gehen aus verschiedenen Leitlinien hervor, die Expertengremien gemeinsam systematisch erarbeitet haben – nach Sichtung der entsprechenden Studien in der Fachliteratur. Demnach sollten Ärzte lungenkranke Patienten außer bei einem schweren akuten Lungenversagen zunächst möglichst nicht-invasiv beatmen, um die Komplikationen der invasiven Beatmung zu vermeiden. Allerdings sollte das Behandlungsteam dafür gerüstet sein, den Patienten sofort zu intubieren, wenn sich sein Zustand trotz der Sauerstoffgabe verschlechtert oder über Stunden hinweg nicht bessert.

Wie viel Atemarbeit übernehmen?

Haben die Ärzte einen Patienten intubiert, so stehen sie vor einer weiteren Entscheidung: Sollen sie – zumindest anfänglich – das Beatmungsgerät die gesamte Atemarbeit für den Patienten verrichten lassen? Die Maschine gibt dann der Lunge Rhythmus und Tiefe der Atemzüge vor. Mediziner nennen das „kontrollierte Beatmung“. Oder sollen sie ein Beatmungsverfahren wählen, das die natürliche Atmung, die Spontanatmung, unterstützt?

Die Leitlinie von 2017 zur invasiven Beatmung bei akuter Atemschwäche lässt die Antwort offen: „Wir können derzeit keine Empfehlung für oder gegen die Ermöglichung einer Spontanatmung bei Patienten in der Frühphase – den ersten 48 Stunden – eines schweren akuten Lungenversagens geben“, heißt es dort. Zu dieser Form des Lungenversagens kann es bei Covid-19-Patienten kommen.

Entscheiden sich die Mediziner bei einem Patienten für die kontrollierte Beatmung, sind wiederum verschiedene Verfahren möglich: Bei der volumenkontrollierten Variante beispielsweise unterbricht die Maschine beim Einatmen des Patienten den gleichbleibenden Gasfluss, wenn das Volumen erreicht ist, das die Ärzte vorgegeben haben. Bei der druck-kontrollierten Variante hält die Maschine dagegen während des gesamten Einatmens den Druck konstant, indem sie den Gasfluss immer weiter verringert. Auch bei dieser ärztlichen Entscheidung hilft die genannte Leitlinie nicht: „Patienten mit akuter respiratorischer Insuffizienz (akute Atemschwäche, Anm. d. Red.) können sowohl druck- als auch volumen-kontrolliert beatmet werden. Wir können keine Empfehlung für oder gegen eine der beiden kontrollierten Beatmungsformen abgeben.“

Wenn die Maschine die Atmung des Patienten nur unterstützt, gibt es noch weit mehr Möglichkeiten: 18 assistierte Methoden zählt die Leitlinie auf. „Viele der Methoden erscheinen raffiniert, erfüllen ihren Zweck deshalb aber nicht zwangsläufig besser als grundlegende, schon länger etablierte Verfahren“, urteilt Klinikchef Geldner, zugleich Präsident des Berufsverbandes Deutscher Anästhesisten. Wesentlich sei es, einen zu hohen Beatmungsdruck und zu starke Druckdifferenzen zu vermeiden, die schädlich für die Lunge sind. „Gegenüber den Patienten, die wir vor der aktuellen Pandemie wegen schwerem akuten Lungenversagen behandelt haben, sind Covid-19-Kranke eher einfach zu beatmen“, so Geldner.

Erfahrung erhöht die Überlebensrate

Allerdings: „Gerade während der Corona-Pandemie ist zu beobachten, dass in Krankenhäusern mit viel Erfahrung in der künstlichen Beatmung die Überlebensrate der Kranken besonders hoch ist“, sagt DGAI-Pressesprecher Hermanns. Er verweist auf die Erfolge des Virtuellen Krankenhauses NRW: Es ermöglicht Ärzten in Krankenhäusern in Nordrhein-Westfalen, per Videokonferenz mit Intensivmedizinern der beiden Universitätskliniken Aachen und Münster zusammenzuarbeiten. Bei einer Art elektronischer Visite können sie gemeinsam die Therapie von Patienten besprechen. Somit lassen sich die vorhandenen Intensivbetten landesweit nutzen, ohne dass die Behandlungsqualität leidet.

Clemens Wendtner, Chefarzt für Infektiologie an der München Klinik Schwabing, sagte Ende Oktober gegenüber der Süddeutschen Zeitung, die Mediziner hätten inzwischen verstanden, dass nicht-invasive Methoden der Beatmung vielen Covid-19-Patienten eine Maschinenbeatmung ersparen können. Wenn diese doch nötig würde, habe man gelernt, Zeitpunkt, Dauer und Intensität der Beatmung optimal zu steuern.

Götz Geldner hat vor allem zwei Lehren aus der Behandlung Hunderter Covid-19-Kranker gezogen. Erstens: „Diese Patienten profitieren enorm davon, wenn sie einige Male für 12 bis 16 Stunden auf den Bauch gedreht werden, während sie maschinell beatmet werden.“ Denn die Atemmechanik verändert sich in der Bauchlage, und der Druck von außen auf die Lunge sinkt, sodass sich der Gasaustausch in den Lungenbläschen verbessert. Zweitens, so Geldner: „Bei Covid-19-Kranken muss man die Sauerstoffsättigung im Blut nicht unbedingt durch eine aggressive Beatmung auf über 90 Prozent bringen. Die Patienten halten auch mal kurzzeitig eine geringere Sättigung aus – mit guten Heilungschancen.“

Gelingt es trotz invasiver Beatmung mit optimal gewählten Geräteeinstellungen und Bauchlage des Patienten nicht, die Sauerstoffsättigung im Blut ausreichend zu verbessern, steht noch eine letzte Möglichkeit offen: Ein Gerät reichert das sauerstoffarme Blut aus einer Vene des Patienten außerhalb des Körpers („extrakorporal“) mit Sauerstoff an und entfernt zugleich das CO2. Anschließend wird das Blut wieder in den Körper zurückgeleitet. Extrakorporale Membranoxygenierung (ECMO) heißt das Verfahren. Dessen zentrale Komponente ist eine Membran aus gasdurchlässigen Hohlfasern, in denen innen Gas strömt und außen Blut fließt. Der Gasaustausch von Sauerstoff und Kohlendioxid beruht auf denselben physikalischen Gesetzen wie in der Lunge.

In der Leitlinie der deutschen medizinischen Fachgesellschaften zur invasiven Beatmung gilt der Einsatz der ECMO als Notfallmaßnahme. Konkreter wird die Leitlinie der Extracorporal Life Support Organisation, eines internationalen Konsortiums von Gesundheitseinrichtungen, die Therapien zur Unterstützung versagender Organsysteme vorschlägt: Bei Lungenversagen aufgrund beliebiger Ursachen, das mit Sauerstoffmangel verbunden ist, solle die ECMO „in Betracht gezogen werden, wenn das Sterblichkeitsrisiko 50 Prozent oder mehr beträgt“, und sei „angezeigt, wenn das Sterblichkeitsrisiko 80 Prozent oder mehr beträgt“.

Grundsätzlich müsste die Lunge des Kranken bei einem ECMO-Einsatz gar nicht mehr arbeiten. Allerdings kombinieren die Ärzte die ECMO üblicherweise mit einer sehr milden invasiven Beatmung, weil sonst die Lunge zu schlecht durchblutet wird, um gut zu heilen. Somit bleibt die Lunge an der Atmung beteiligt, gilt aber trotzdem als stärker entlastet als bei einer rein invasiven Beatmung. Dass die Leitlinien die ECMO trotzdem gleichsam nur als letztes Mittel einstufen, hat vor allem zwei Gründe: Erstens besteht ein Risiko für lebensbedrohliche Blutungen durch die erforderliche Gerinnungshemmung und von Schlaganfällen. Zweitens überzeugen die wenigen bisherigen Studien die meisten Experten nicht davon, dass die ECMO ein Überleben von Menschen mit akutem schweren Lungenversagen wahrscheinlicher macht.

Das „Handbuch Extrakorporale Organunterstützung“, herausgegeben von Geldner und dem Nephrologen Mark Dominik Alscher, liefert einen Hinweis darauf, dass es abweichende Einschätzungen gibt: „Zunehmend erfolgt die ECMO-Anlage nicht mehr als letzte Therapiemöglichkeit, sondern eher als eine frühzeitige Maßnahme“, heißt es da. „Verbessert sich während der invasiven Beatmung – mit oder ohne ECMO – der Gesundheitszustand des Patienten, sollte dieser möglichst schnell wieder auf die Spontanatmung umgestellt werden“, sagt Geldner. Doch auch die Entwöhnung von der invasiven Beatmung, in der Fachsprache „Weaning“ genannt, ist kompliziert: Die Behandelnden müssen die Lage des Patienten mindestens einmal täglich einschätzen und mit ihm Aufwach- und Spontanatmungsversuche unternehmen. Aufgrund der Ergebnisse müssen sie das weitere Vorgehen festlegen, wobei ihnen Entscheidungsbäume helfen können, die von Medizinern als „Algorithmen“ bezeichnet werden.

Dass sich die Lungenfunktion auch nach schweren Krankheitsverläufen wieder normalisieren kann, geht auf Prozesse der Selbstheilung zurück. Die Beatmung verschafft der Lunge im besten Fall die nötige Zeit, um sich zu erholen.

Nutzen der Beatmung bei Covid-19

Inzwischen gibt es einige Zahlen zu den Überlebenschancen von schwerkranken Covid-19-Patienten, die beatmet wurden. So haben Wissenschaftler Daten von rund 10.000 Covid-19-Patienten ausgewertet, die zwischen dem 26. Februar und dem 19. April in 920 deutschen Krankenhäusern aufgenommen worden waren. Die Ergebnisse haben sie Ende Juni 2020 im Fachmagazin „The Lancet Respiratory Medicine“ veröffentlicht. Demnach überlebten von den 1727 Patienten, die invasiv oder nicht-invasiv beatmet wurden, knapp die Hälfte (47 Prozent). Die Patienten waren im Mittel 68 Jahre alt und wurden im Durchschnitt 14 Tage beatmet.

„Die Krankenhaussterblichkeit bei beatmeten Patienten ist geringer, wenn die Patienten allein mit nicht-invasiver Beatmung behandelt werden können“, schreiben die Autoren der Studie. Von dieser Patientengruppe überlebten 55 Prozent. Andererseits gab es auch Patienten, bei denen die nicht-invasive Beatmung nicht ausreichte und die Ärzte dann doch intubieren mussten. Bei solchen Patienten war die Sterblichkeit fast genauso hoch wie bei Patienten, die von vorneherein invasiv beatmet wurden. „Das verdeutlicht: Die Indikationen und Grenzen der nicht-invasiven Beatmung bei Covid-19 müssen noch festgelegt werden“, schreiben die Autoren.

Wenn die Nieren versagen

Die Daten aus deutschen Krankenhäusern werfen zudem ein Licht auf einen weiteren Aspekt: Bei 27 Prozent der beatmeten Covid-19-Patienten versagten neben der Lunge auch die Nieren. Sie benötigten daher eine Dialyse. Mit diesem Ersatz zweier Organe steigt die Wahrscheinlichkeit, dass es zu Komplikationen kommt und schließlich auch das Herz versagt. Von den beatmeten und dialysierten Kranken starben 73 Prozent.

Was die Beatmungsgeräte betrifft, so hat das Bundesinstitut für Arzneimittel und Medizinprodukte (BfArM) die Möglichkeit, befristet eine Sonderzulassung für den Einsatz dringend benötigter Medizinprodukte zu erteilen, die kein reguläres Bewertungsverfahren zur CE-Kennzeichnung durchlaufen haben. Auf Nachfrage erklärte ein Sprecher, dass das BfArM bislang keine Beatmungsgeräte auf dem Sonderweg zugelassen hat. „Bis wir in Deutschland Covid-19-Patienten mit nicht ausgereiften Beatmungsgeräten behandeln, muss noch sehr viel passieren“, ist Christian Hermanns von der DGAI überzeugt.

Im Spätsommer hat die Bundesrepublik sogar knapp 200 der mehrere Zehntausend Euro teuren Geräte an Frankreich, Spanien und Italien verschenkt. „Von der Mangelware zum Ladenhüter“, überschrieb tagesschau.de eine entsprechende Meldung. Inzwischen gilt die Sorge nicht den Geräten, sondern dem Mangel an Personal, das Beatmete qualifiziert betreuen kann.