Therapieoptionen des akuten Lungenversagens: Prinzip und Indikationen der ECMO-Therapie

Abstract

The acute respiratory distress syndrome is characterized by the acute onset of hypoxemia and bilateral pulmonary infiltrates in absence of clinical signs of left heart failure. The coexistence of excess lung fluid, ventilation-perfusion mismatch (shunting), increased dead space and pulmonary hypertension leads to severe hypoxemia and impaired carbon dioxide excretion. To avoid ventilator induced lung injury, lung protective ventilation strategies, such as the use of low tidal volumes and modest levels of positive end-expiratory pressure are recommended. However, when positive-pressure ventilation alone cannot maintain adequate oxygenation (refractory hypoxemia) a clinical decision for rescue therapy needs to be implemented. Beside many existing nonventilatory interventions (inhaled vasodilatator therapy, prone positioning), the use of extracorporal membrane oxygenation (ECMO) facilitates most effectively the use of lung protective ventilation. Nevertheless, the use of rescue therapies still remains controversial requiring further investigations in large heterogeneous populations of patients with ARDS.

Kernaussagen

• Das akute Lungenversagen bedeutet, dass nachweisbare bilaterale Infiltrate nichtkardiologischen Ursprungs in der Röntgenthoraxübersicht vorhanden sein müssen. Die Ausprägung der Hypoxämie lässt sich durch den Horovitz-Quotienten bestimmen. Er differenziert das ALI vom ARDS.

• Aus ätiologischer Sicht dominiert die Pneumonie (primäres ARDS) vor der Sepsis und dem Polytrauma (sekundäres ARDS).

• Die Schädigung der alveolokapillären Einheit führt bereits in der Frühphase zum „Capillary-Leakage-Syndrom“. Der alveoläre Übertritt von Plasmaproteinen, die Zerstörung des Surfactantsystems und die Aktivierung des Gerinnungssystems bestimmen hierbei die exsudative Phase (Atelektasenbildung).

• Das Nebeneinander aus Flüssigkeitszunahme, Shuntmechanismen, Totraumventilation und vaskulärer Widerstandserhöhung manifestiert sich klinisch als schwere Hypoxämie, Hyperkapnie, Complianceverminderung und sekundäre pulmonale Hypertonie.

• Im Mittelpunkt der Behandlung steht die maschinelle Beatmung, wobei die lungenprotektive Ventilation grundsätzlich wichtiger einzustufen ist als die unmittelbare Korrektur der Hypoxämie.

• Ist eine lungenprotektive Ventilation nicht umsetzbar bzw. persistiert eine schwere Gasaustauschstörung (refraktäre Hypoxie), sollte der Einsatz von Rescue-Maßnahmen erwogen werden. Neben Recruitment-Manövern und der HFOV sind hierbei vor allem die Flüssigkeitsrestriktion, die Bauchlage und der Einsatz inhalativer Vasodilatatoren zu nennen.

• Ziel der ECMO-Therapie ist die Organerholung („bridge to recovery“) mit dem konsekutiven Weaning der ECMO bzw. die Überbrückung bis zu einer notwendigen Transplantation („bridge to transplant“), falls sich die Organe nicht erholen.

• Während aufgrund der Flusslimitierung blutdruckgetriebener Systeme (pECLA) lediglich die Hyperkapnie ausreichend korrigiert werden kann, liegt der Vorteil der pumpengetriebenen Ersatzverfahren (vv- oder vaECMO) in der zusätzlichen suffizienten Gewebsoxygenierung.

• Auch wenn die bisherige Datenlage hinsichtlich des Langzeitüberlebens von Patienten mit refraktärer Hypoxämie keine allgemeingültige Aussage zum Einsatz der Rescue-Maßnahmen zulässt, sollte bei entsprechender Indikation frühzeitig mit einem ECMO-Zentrum Kontakt aufgenommen werden.

• Literatur

• 1 Bernard GR, Artigas A, Brigham KL et al. The American-European Consensus Conference on ARDS. Definitions, mechanisms, relevant outcomes, and clinical trial coordination. Am J Respir Crit Care Med 1994; 149: 818-824
• 2 Murray JF, Matthay MA, Luce JM et al. An expanded definition of the adult respiratory distress syndrome. Am Rev Respir Dis 1988; 138: 720-723 [Erratum in: Am Rev Respir Dis 1989; 139: 1065]
• 3 Rubenfeld GD, Caldwell E, Peabody E et al. Incidence and outcomes of acute lung injury. N Engl J Med 2005; 353: 1685-1693
• 4 Erickson SE, Martin GS, Davis JL. NIH NHLBI ARDS Network et al. Recent trends in acute lung injury mortality: 1996–2005. Crit Care Med 2009; 37: 1574-1579
• 5 Villar J, Pérez-Méndez L, Kacmarek RM. Current definitions of acute lung injury and the acute respiratory distress syndrome do not reflect their true severity and outcome. Intensive Care Med 1999; 25: 930-935
• 6 Ferguson ND, Kacmarek RM, Chiche JD et al. Screening of ARDS patients using standardized ventilator settings: influence on enrollment in a clinical trial. Intensive Care Med 2004; 30: 1111-1116 Epub 2004
• 7 Hudson LD, Milberg JA, Anardi D et al. Clinical risks for development of the acute respiratory distress syndrome. Am J Respir Crit Care Med 1995; 151: 293-301
• 8 Oczenski W. Atmen-Atemhilfen. 8. Aufl. Stuttgart: Thieme; 2008: 403-404
• 9 Tomashefski Jr JF . Pulmonary pathology of the adult respiratory distress syndrome. Clin Chest Med 1990; 11: 593-619
• 10 Ware LB. Pathophysiology of acute lung injury and the acute respiratory distress syndrome. Semin Respir Crit Care Med 2006; 27: 337-349
• 11 Oczenski W. Atmen-Atemhilfen. 8.. Aufl. Stuttgart: Thieme; 2008: 79
• 12 Grasso S, Stripoli T, Sacchi M et al. Inhomogeneity of lung parenchyma during the open lung strategy: a computed tomography scan study. Am J Respir Crit Care Med 2009; 180: 415-423
• 13 Gattinoni L, Pesenti A, Bombino M et al. Relationships between lung computed tomographic density, gas exchange and PEEP in acute respiratory failure. Anesthesiology 1988; 69: 824-832
• 14 Gattinoni L, Caironi P, Cressoni M et al. Lung recruitment in patients with the acute respiratory distress syndrome. N Engl J Med 2006; 354: 1775-1786
• 15 Puybasset L, Cluzel P, Gusman P et al. Regional distribution of gas and tissue in acute respiratory distress syndrome. I. Consequences for lung morphology. CT Scan ARDS Study Group. Intensive Care Med 2000; 26: 857-869
• 16 Seeley E, McAuley DF, Eisner M et al. Predictors of mortality in acute lung injury during the era of lung protective ventilation. Thorax 2008; 63: 994-998 Epub 2008
• 17 Borges JB, Okamoto VN, Matos GF et al. Reversibility of lung collapse and hypoxemia in early acute respiratory distress syndrome. Am J Respir Crit Care Med 2006; 174: 268-278
• 18 Amato MB, Barbas CS, Medeiros DM et al. Effect of a protective-ventilation strategy on mortality in the acute respiratory distress syndrome. N Engl J Med 1998; 338: 347-354
• 19 The ARDS Network. Ventilation with lower tidal volumes as compared with traditional tidal volumes for acute lung injury and the acute respiratory distress syndrome. The Acute Respiratory Distress Syndrome Network. N Engl J Med 2000; 342: 1301-1308
• 20 Mercat A, Richard JC, Vielle B. Expiratory Pressure (Express) Study Group. Positive end-expiratory pressure setting in adults with acute lung injury and acute respiratory distress syndrome: a randomized controlled trial. JAMA 2008; 299: 646-655
• 21 Phoenix SI, Paravastu S, Columb M et al. Does a higher positive end expiratory pressure decrease mortality in acute respiratory distress syndrome? A systematic review and meta-analysis.. Anesthesiology 2009; 110: 1098-1105
• 22 Talmor D, Sarge T, Malhotra A et al. Mechanical ventilation guided by esophageal pressure in acute lung injury. N Engl J Med 2008; 359: 2095-2104
• 23 Gattinoni L, Caironi P. Refining ventilatory treatment for acute lung injury and acute respiratory distress syndrome. JAMA 2008; 299: 691-693
• 24 Hickling KG, Henderson SJ, Jackson R. Low mortality associated with low volume pressure limited ventilation with permissive hypercapnia in severe adult respiratory distress syndrome. Intensive Care Med 1990; 16: 372-377
• 25 Sud S, Friedrich JO, Taccone P et al. Prone ventilation reduces mortality in patients with acute respiratory failure and severe hypoxemia: systematic review and meta-analysis. Intensive Care Med 2010; 36: 585-599
• 26 Rossaint R, Falke KJ, López F et al. Inhaled nitric oxide for the adult respiratory distress syndrome. N Engl J Med 1993; 328: 399-405
• 27 Taylor RW, Zimmerman JL, Dellinger RP. Inhaled Nitric Oxide in ARDS Study Group et al. Low-dose inhaled nitric oxide in patients with acute lung injury: a randomized controlled trial.. JAMA 2004; 291: 1603-1609
• 28 Wiedemann HP, Wheeler AP, Bernard GR. National Heart, Lung, and Blood Institute Acute Respiratory Distress Syndrome (ARDS) Clinical Trials Network et al. Comparison of two fluid-management strategies in acute lung injury. N Engl J Med 2006; 354: 2564-2575
• 29 Beutel G, Wiesner O, Eder M et al. Virus-associated hemophagocytic syndrome as a major contributor to death in patients with 2009 influenza A (H1N1) infection. Crit Care 2011; 15: R80
• 30 Papazian L, Forel JM, Gacouin A. ACURASYS Study Investigators et al. Neuromuscular blockers in early acute respiratory distress syndrome. N Engl J Med 2010; 363: 1107-1116
• 31 Hill JD, O'Brien TG, Murray JJ et al. Prolonged extracorporeal oxygenation for acute post-traumatic respiratory failure (shock-lung syndrome). Use of the Bramson membrane lung. N Engl J Med 1972; 286: 629-634
• 32 Zapol WM, Snider MT, Hill JD et al. Extracorporeal membrane oxygenation in severe acute respiratory failure. A randomized prospective study. JAMA 1979; 242 (20) 2193-2196
• 33 Peek GJ, Mugford M, Tiruvoipati R. CESAR trial collaboration et al. Efficacy and economic assessment of conventional ventilatory support versus extracorporeal membrane oxygenation for severe adult respiratory failure (CESAR): a multicentre randomised controlled trial. Lancet 2009; 374: 1351-1363
• 34 Brogan TV, Thiagarajan RR, Rycus PT et al. Extracorporeal membrane oxygenation in adults with severe respiratory failure: a multi-center database. Intensive Care Med 2009; 35: 2105-2114
• 35 Fuehner T, Kühn C, Hadem J et al. Extracorporeal membrane oxygenation in awake patients as bridge to lung transplantation. Am J Respir Crit Care Med 2012; 185: 763-768 Epub 2012 Jan