Therapie der respiratorischen Insuffizienz
Die respiratorische Insuffizienz ist definiert als schwerwiegende Störung des pulmonalen Gasaustausches. Ist vor allem die Sauerstoffaufnahme betroffen, spricht man von einer hypoxämischen Insuffizienz. In der Blutgasanalyse zeigt sich ein erniedrigter Sauerstoffpartialdruck (PaO2) bei normalem bis verringertem Kohlendioxid. Ursächlich für das respiratorische Versagen sind pathologische Veränderungen der alveolären Oberfläche, zum Beispiel durch Oberflächenreduktion, durch Wassereinlagerungen oder durch Infiltration zum Beispiel im Rahmen einer Lungenentzündung. Eine solche hypoxämische Störung ist primär einer Sauerstofftherapie zugänglich.
Dagegen ist bei einer hyperkapnischen Insuffizienz vor allem die Elimination von Kohlendioxid (CO2) alteriert. Eine Störung der Atempumpe führt dazu, dass nicht ausreichend Sauerstoff ein und Kohlendioxid ausgeatmet werden kann. Es kommt zu einem Anstieg des Kohlendioxids. Im Vordergrund der Behandlung steht die mechanische Unterstützung der überlasteten Atempumpe durch eine entsprechende Beatmungstechnik, sei es in Form einer nicht invasiven Beatmung oder – wenn erforderlich oder kontraindiziert – auch einer invasiven Beatmung.
Langzeitsauerstofftherapie
Die Indikation zur Langzeitsauerstofftherapie ist gegeben, wenn nach adäquater Therapie und Vermeidung aller inhalativen Noxen eine chronische Hypoxämie nachweisbar ist [2]. Die Maßnahme muss klar indiziert sein und sollte erst dann verordnet werden, wenn der Sauerstoffpartialdruck (PaO2) in Ruhe unter 55 mmHg liegt. Wenn Zeichen eines chronischen Cor pulmonale nachweisbar sind, liegt der Grenzwert bei <60 mmHg. Zudem muss die tägliche Anwendung mindestens 16 Stunden betragen, um die positiven Effekte insbesondere bei COPD-Patienten hinsichtlich der Mortalitätssenkung zu gewährleisten. Intermittierende Sauerstoffkurzzeitanwendungen ohne Erfüllung der genannten Indikationskriterien sind obsolet [3].
Hierfür stehen unterschiedliche Formen der Sauerstofftherapie zur Verfügung, beispielsweise elektrisch betriebene Sauerstoffkonzentratoren. Alternativ kommt flüssiger Sauerstoff zum Einsatz. Der Flüssigsauerstoff bietet den Vorteil, dass der Patient kleinere tragbare Satelliten an seinem stationären Heimgerät befüllen kann und damit auch außer Haus einen größeren Aktionsradius erreicht. Patienten, die in ihrer Mobilität sehr eingeschränkt sind, bedürfen nicht unbedingt einer kostenintensiven Flüssigsauerstoffversorgung.
Nicht invasive Beatmung
Bei Patienten mit hyperkapnischem Lungenversagen ist die alleinige Sauerstofftherapie nicht ausreichend. Hier wird eine mechanische Unterstützung der Atempumpe erforderlich. Das kann in Form einer nicht invasiven Beatmung über Gesichtsmasken geschehen, sowohl in der Akutsituation, beispielsweise bei der Exazerbation, aber auch als Langzeittherapie in der häuslichen Umgebung. Indiziert ist die nicht invasive Beatmung in der Regel dann, wenn wiederholt Kohlendioxidkonzentrationen über 55 mmHg gemessen werden.
Vorteile der NIV gegenüber invasiver Beatmung bei akuter respiratorischer Insuffizienz sind [4]:
- Unkomplizierte Einleitung/Beendigung
- Nur wenig Sedierung notwendig
- Kaum Kreislaufdepression oder Darmmotilitätsstörung
- Keine Verletzungsgefahr der Trachea (durch Tubus)
- Geringere Gefahr der (ventilatorassoziierten) Pneumonie
- Hustenreflex zur Sekretmobilisierung möglich
- Orale Nahrungsaufnahme (eingeschränkt) möglich
Zur Einschätzung des Therapieerfolges eignen sich neben dem klinischen Eindruck insbesondere der Anstieg des pH-Wertes (bei Hyperkapnie), PaCO2-Abnahme, die Zunahme der Sauerstoffsättigung, Abnahme der Atemfrequenz, Atemnot und Herzfrequenz sowie ggf. Verbesserung der Bewusstseinslage [4].
Welchen Nutzen haben COPD-Patienten von einer nicht invasiven Überdruckbeatmung (NPPV)? In einer multizentrischen Studie von Köhnlein und Kollegen wurden Patienten mit COPD und Hyperkapnie untersucht. In beiden Studienarmen waren die Teilnehmer klinisch stabil und optimal medikamentös eingestellt. Der pH-Wert betrug mindestens 7,35 und der CO2-Partialdruck lag über 51,9 mmHg. Die Patienten in der Prüfgruppe erhielten standardmäßig zusätzlich eine nicht invasive Beatmung, während die Teilnehmer in der Kontrollgruppe nur dann zusätzlich beatmet wurden, wenn ihr Kohlendioxid den kritischen Wert von 74 mmHg überstieg [5].
Die Studie konnte eindrücklich belegen, dass Patienten, die regelmäßig eine nicht invasive Beatmung erhielten, eine geringere Mortalität aufwiesen als Patienten, die lediglich optional nicht invasiv beatmet wurden. Eine nicht invasive Beatmung bei Patienten mit schwerer COPD und chronischem Atemversagen ist somit von prognostischer Bedeutung [5].
Spezielle Emphysemtherapie
Abbildung 1 zeigt seitliche Röntgenbilder der Lunge eines gesunden Patienten (links) und eines Emphysematikers (rechts). Auffällig ist die Stellung des Zwerchfells im rechten Bild. Durch die Überblähung der Lungen wird das Zwerchfell nach unten gedrückt und somit abgeflacht. Die physiologische Abflachung des Zwerchfells bei einer Kontraktion wird dadurch deutlich vermindert. Die Folge ist eine nur noch geringe Zwerchfellexkursion. Gleichzeitig führt die Überblähung zu einer Verminderung der Vordehnung der Thoraxmuskulatur. Die Muskelkontraktion hat nur noch einen eingeschränkten Effekt, die Rückstellkräfte sind vermindert.
Insgesamt führt die Überblähung zu einer Verminderung der inspiratorischen Kapazität, also zu einem geringeren Volumen bei der Einatmung und in der Folge zu einem Kohlendioxidanstieg. Patienten leiden unter vermehrter Luftnot, da die Atmung anstrengender wird. Dieser mechanischen Einschränkung kann durch operative oder endoskopische Techniken entgegengewirkt werden.
Endoskopische Lungenvolumenreduktion(ELVR)
Abbildung 2 zeigt im linken Bildteil einen deutlich überblähten rechten Lungenoberlappen, der das Zwerchfell nach unten in den Bauch hineindrückt und dadurch die Beweglichkeit und die Aktivität des Zwerchfells einschränkt.
Hier setzt die endoskopische Lungenvolumenreduktion (ELVR) an, die darauf abzielt, die überblähten, emphysematös destruierten Lungenlappen so zu verkleinern, dass das Zwerchfell wieder wirksamer arbeiten kann. Mit der Lungenvolumenreduktion soll somit vor allem die Atemmechanik und der Wirkungsgrad der Atemmuskulatur verbessert werden.
Abbildung 3 verdeutlicht das Prinzip der endoskopischen Lungenvolumenreduktion mit endobronchialen Ventilen. Der Röntgenbefund zeigt den überblähten rechten Lungenoberlappen sowie das hierdurch nach unten gedrängte Zwerchfell.
Die schematische Darstellung erlaubt einen Blick auf die in zwei Segmente implantierten Ventile. Diese verhindern den inspiratorischen Lufteinstrom, ermöglichen jedoch das Entweichen der Luft während der Exspiration, wodurch das Volumen des behandelten Lungenlappens abnimmt. Das therapeutische Ziel ist bei Auftreten einer vollständigen lobären Atelektase erreicht. Die Ventilimplantation erfolgt mittels eines Kathetersystems über ein flexibles Bronchoskop. Auch nach längerer Liegedauer können diese Ventile wieder entfernt werden [6].
Durch die Verkleinerung der überblähten Lungenanteile kann das Zwerchfell wieder nach kranial treten, und die Atemmechanik verbessert sich insgesamt.
Bei 0,8 % der COPD-Patienten in Deutschland liegt eine fortgeschrittene Erkrankung im Stadium III oder IV nach GOLD („global obstructive pulmonary disease“) vor. Bei diesen Patienten kann eine endoskopische Intervention diskutiert werden, sofern die konservativen Therapiemaßnahmen, einschließlich Tabakentwöhnung, ausgeschöpft sind und ein ausgeprägtes Emphysem vorliegt [6]. Eine genaue Selektion unter Beachtung der nachfolgenden Kriterien ist daher unabdingbar: Grundvoraussetzung für die Ventilimplantation ist die Beseitigung anhaltender inhalativer Noxen, das heißt, die betroffenen Patienten müssen zwingend Nichtraucher sein. Die Patienten müssen optimal medikamentös eingestellt sein, sollten vorzugsweise jünger als 75 Jahre sein und nicht an schwerer Adipositas leiden. Darüber hinaus müssen bestimmte Lungenfunktionswerte eingehalten werden, damit der Eingriff erfolgreich sein kann. Hierzu zählen eine FEV1 zwischen 15 und 45 %, eine totale Lungenkapazität über 100 %, ein Residualvolumen über 200 % sowie ein Transferfaktor über 20 %. Der Sauerstoffpartialdruck sollte über 45 mmHg und der Kohlendioxidpartialdruck unter 50 mmHg liegen. Ferner sollten geeignete Patienten im 6-Minuten-Gehtest mindestens 140 Meter erreichen.
Herausforderung: Kollateralventilation
Eine Herausforderung der endoskopischen Lungenvolumenreduktion in der Praxis ist die kollaterale Ventilation (CV). Hintergrund ist der Umstand, dass die einzelnen Lungenlappen (Oberlappen, Mittellappen, Unterlappen) nicht zwangsläufig hermetisch voneinander abgeschlossen sind. Dadurch kann es zu Störungen in den Grenzbereichen kommen, indem Luft aus anderen Lappen retrograd über Kurzschlussverbindungen in das behandelte Lungenareal übertritt und der therapeutische Effekt der Ventile aufgehoben wird.
Im Rahmen von Voruntersuchungen kann das Risiko von Kollateralventilationen zunächst radiologisch eingeschätzt werden. Dafür werden die Lappengrenzen in der Dünnschichtcomputertomografie (HRCT) dargestellt und bewertet. Auch können die Aufnahmen nachträglich durch spezielle Softwareprogramme bearbeitet und die Integrität von Fissuren tiefer analysiert werden.
Alternativ kann auch eine invasive Messmethode, die sogenannte CHARTIS®-Messung, zur Anwendung kommen, um die hermetische Abriegelung eines Lungenlappens zu überprüfen. Zur Messung wird bronchoskopisch ein Ballonkatheter in den zu verschließenden Lappen eingeführt, der Lappen völlig blockiert und der Fluss aus dem Lappen gemessen. Fällt der Fluss ab und steigt der Druck im Lungenlappen, ist davon auszugehen, dass keine CV vorliegt. Ist das nicht der Fall, muss man davon ausgehen, dass eine kollaterale Ventilation besteht. In diesem Fall wird eine Ventilimplantation keinen Erfolg haben [7, 8].
Fallbeispiel:
Eine Patientin, 61 Jahre alt, hat in der Vergangenheit stark geraucht und dadurch ein schweres Lungenemphysem entwickelt. Seit einiger Zeit ist die Patientin nun nikotinabstinent. Sie hat keine gehäuften Exazerbationen und auch keine besondere Dyskrinie. 20 Punkte im CAT-Fragebogen weisen jedoch auf einen erheblichen Leidensdruck hin.
Im CT zeigt sich ein abgeflachtes Zwerchfell sowie eine geringere Gewebedichte im linken Lungenunterfeld. Die Messung der Lungendurchblutung mittels Perfusionsszintigrafie visualisiert die regionale Verteilung der funktionseingeschränkten Bereiche (Abbildung 4). Für die endoskopische Lungenvolumenreduktion eignen sich besonders jene Lungenareale, die am stärksten geschädigt sind und die die geringste Durchblutung aufweisen.
Abbildung 5 stellt das Ergebnis der CHARTIS®-Messung dar. Die Untersuchung dokumentiert, dass etwa zwei Minuten nach Okklusion des Zielbronchus die Luftmenge, die noch aus dem Lappen ausströmt, kontinuierlich abnimmt und schließlich sistiert.
Dieser Lungenlappen war demnach frei von kollateraler Ventilation und somit geeignet für eine Ventilimplantation, die nachfolgend durchgeführt wurde.
Im Verlauf nach Ventilimplantation verbesserte sich der 6-Minuten-Gehtest deutlich von zuvor 270 auf jetzt 390 Meter, und auch symptomatisch hatte die Patientin stark profitiert. Der CAT-Score zwei Monate nach dem Eingriff betrug 11 Punkte, zuvor lag er bei 20 Punkten.
Auch zeigten sich verschiedene Parameter der Lungenfunktion, wie etwa das Residualvolumen, die 1-Sekunden-Kapazität sowie die Vitalkapazität im Verlauf nach der Intervention, deutlich verbessert.
Zwar kann die endoskopische Lungenvolumenreduktion die Lebensqualität der Betroffenen verbessern, doch bleibt das Verfahren eine palliative Maßnahme für ein ausgewähltes Patientenkollektiv und ihr Effekt ist nur von begrenzter Dauer. Die Erfahrung zeigt, dass der Profit dieser Therapie nach ca. drei Jahren verloren geht und die Patienten dann wieder eine Zunahme ihrer Atemnot verspüren.
Diese Zeit muss von den Patienten aktiv genutzt werden, um im Rahmen von rehabilitativen Maßnahmen ein entsprechendes Kraft- und Muskeltraining aufzubauen.
Rehabilitation nach Exazerbation
Den Nutzen der pulmonalen Rehabilitation nach akuter COPD-Exazerbation haben amerikanische Forscher in einer Meta-Analyse untersucht [9]. Dazu wurden neun kleinere Studien mit insgesamt 432 Patienten ausgewertet. Die Autoren konnten zeigen, dass pulmonale Rehabilitationsmaßnahmen sowohl die Rehospitalisierungsrate (OR: 0.22, 95 % CI 0.08–0.58; NNT=4) als auch die Mortalität (OR: 0.28; 95 % CI 0.10–0.84; NNT=6) signifikant senken können. Zudem verbesserten die Teilnehmer in der Interventionsgruppe ihre Leistung im 6-Minuten-Gehtest um 77 Meter.
Ein wichtiger Eckpfeiler der pulmonalen Rehabilitation bei Menschen mit chronisch obstruktiver Lungenerkrankung ist die Aufklärung und Schulung der Patienten hinsichtlich ihrer Erkrankung. Von der korrekten Inhalationstechnik bis hin zum Selbstmanagement in Akutsituationen werden den Teilnehmern konkrete Hilfestellungen zur Erreichung ihrer Therapieziele gegeben. Ganz entscheidend ist darüber hinaus eine konsequente, strukturierte Atemtherapie sowie das Kraft- und Ausdauertraining zur Erhaltung der Brustkorbbeweglichkeit. Dies kann durch gezielte physiotherapeutische Maßnahmen sehr effektiv unterstützt werden.
Richtig umgesetzt können solch einfache Rehabilitationsmaßnahmen zu einer deutlichen Minderung der Mortalität und der Wiederaufnahme ins Krankenhaus führen und sogar effektiver wirken als eine medikamentöse Therapie [10].
Sekretmanagement
Die Dyskrinie bei der COPD führt zur Verlegung der Atemwege. Die Patienten haben dann oftmals nicht die Kraft, das Sekret ausreichend abzuhusten. Im Rahmen des Sekretmanagements kommen daher verschiedene Hilfsmittel zum Einsatz wie etwa der RC-Cornet® oder der sogenannte VRP 1® Flutter. Diese Systeme setzen der Ausatmung einen Widerstand entgegen, es kommt zu einem Rückstau der Luft im Bronchialsystem, was dazu führt, dass auch die kleinen Atemwege geweitet werden und somit Luft hinter den Schleim gelangen und der Schleim effektiv abgehustet werden kann.
Ein zweiter wesentlicher Effekt dieser Systeme basiert auf den beim Ausatmen gegen den Widerstand entstehenden Druckschwankungen. Diese versetzen die Atemluft in Schwingungen. Die Vibrationen setzen sich endobronchial fort und führen zu einer Lockerung des Schleims, der dann leichter abgehustet werden kann.
Weitere spezielle Maßnahmen zum Sekretmanagement sind primär dem akut stationären oder dem stationären Setting in einer Rehabilitationseinrichtung vorbehalten. Hierzu gehören die nasale High-Flow-Sauerstofftherapie, bei der Patienten Sauerstoff zusammen mit Druckluft und Atemluftbefeuchtung zugeführt wird, um die SekretClearance auf der Bronchialschleimhaut zu verbessern. Die Durchflussraten sind dabei sehr viel höher als in der herkömmlichen Sauerstofftherapie.
Eine weitere Option stellen sogenannte Vibrationswesten dar. Bei diesen Systemen wird durch einen externen Kompressor eine um den Brustkorb angelegte Weste zur Vibration gebracht. Die Patienten werden dabei effektiv durchgeschüttelt und das Sekret in den Atemwegen gelöst. Prinzipiell können diese Systeme auch verordnet und für die häusliche Langzeittherapie genutzt werden.
Zusammenfassung
Patienten mit chronisch obstruktiver Lungenerkrankung benötigen mehr als eine medikamentöse Therapie. Für den Behandlungserfolg mitentscheidend ist das Wissen um das Krankheitsbild. Die Betroffenen müssen selbst in der Lage sein, die Therapie aktiv mitzugestalten.
Die Aktivierung des Patienten und die Motivation zu konsequentem körperlichen Kraft- und Ausdauertraining spielt eine entscheidende Rolle. Erste Maßnahmen dahingehend können im Rahmen einer ambulanten oder stationären Rehabilitation eingeleitet werden.
Bei entsprechender Indikationsstellung können ergänzende Therapiemaßnahmen wie die Sauerstofflangzeittherapie oder die nicht invasive Beatmung die Lebensqualität und die Prognose von Patienten mit chronischem Atemversagen und Kohlendioxidanstieg verbessern.
Ausgewählte Patientengruppen eignen sich zudem für eine endoskopische Lungenemphysemtherapie mit der Möglichkeit der Ventilimplantation zur Lungenvolumenreduktion.
