Aufrechterhaltung der Spontanbeatmung während der Operation– ein Übersichtsartikel

Einführung

Bei vielen chirurgischen Eingriffen ist eine mechanische Beatmung erforderlich, in den letzten Jahrzehnten hat jedoch ein Paradigmenwechsel in der Beatmung stattgefunden. Es gibt überzeugende Beweise dafür neuromuskuläre Blockade und anschließende kontrollierte mechanische Beatmung mit intermittierendem Überdruck, auch bei Patienten mit nicht verletzten, gesunden Lungen, kann das Atmungssystem beeinträchtigen, was zu postoperativen Lungenkomplikationen (PPCs) führt, was zu einem schlechteren klinischen Ergebnis führt, verlängerte Krankenhausaufenthaltszeit und erhöhte Kosten für die Krankenhausversorgung. Die Inzidenz von PPCs beträgt 5-10% nach nicht-thorakalen Operationen, 22% bei Hochrisikopatienten, 4,8-54.6% nach Thoraxchirurgie (mit einer damit verbundenen Mortalität von 10-20%) und kann auch bei kleineren Operationen 1-2% betragen, daher sind PPCs die zweithäufigsten schwerwiegenden Komplikationen nach kardiovaskulären Ereignissen in der postoperativen Phase (1,2).Basierend auf umfangreichen Forschungen in den letzten zwei Jahrzehnten wurde ein besseres Verständnis der Pathophysiologie von Beatmungsinduzierte Lungenverletzung (VILI) wurde weitgehend erreicht und eine pulmonale Schutzbeatmungsstrategie (Lung Protective Ventilation, LPV), einschließlich der Verwendung von niedrigen Atemzugsmengen , moderate oder optimale Werte des positiven endexspiratorischen Drucks (PEEP) und Anwendung regelmäßiger oder gezielter alveolärer Rekrutierungsmanöver (ARMe) wurden entwickelt (3-16). Darüber hinaus sind eine erweiterte Überwachung der Atemmechanik, die Verwendung von Compliance, Plateaudruck, Fahrdruck oder sogar transpulmonalem Druck als Zielparameter, die Verringerung von Lungenbelastung und -stress, die genaue Überwachung von Gasaustauschparametern und die Hämodynamik zu obligatorischen Instrumenten geworden, um die Beatmungseinstellungen zu optimieren und VILI zu verhindern (17). Insgesamt waren diese Ergebnisse der jüngsten Studien auf dem Gebiet der Schutzbeatmung sehr vielversprechend und überzeugend, und die Rolle dieser Strategie hat während der Vollnarkose in der routinemäßigen Anästhesieversorgung zunehmend an Bedeutung gewonnen.

Die Anerkennung der Rolle der neuromuskulären Blockade während der Vollnarkose und sogar die Bedeutung der Vermeidung einer neuromuskulären Restblockade in der frühen postoperativen Phase in Bezug auf postoperative Atemstörungen sind zu einer weiteren, neueren Forschungsrichtung geworden. Ergebnisse einer kürzlich durchgeführten multizentrischen prospektiven Beobachtungsstudie zeigten, dass die Verwendung von neuromuskulären Blockern (NMBAs) während der Vollnarkose mit einem erhöhten Risiko für PPCs verbunden ist. Darüber hinaus konnte weder die Überwachung der neuromuskulären Übertragung während der Anästhesie noch die Verwendung von Umkehrmitteln dieses Risiko verringern. Die Forscher der Studie empfahlen, dass Anästhesisten den potenziellen Nutzen einer neuromuskulären Blockade gegen das Risiko von PPCs abwägen müssen, und schlugen die Überlegenheit der Verwendung von supraglottischen Geräten und die Aufrechterhaltung der Spontanatmung gegenüber der Verwendung von neuromuskulärer Blockade, endotrachealer Intubation und anschließender kontrollierter mechanischer Beatmung während kleinerer chirurgischer Eingriffe vor (18). Diese Ergebnisse machen darauf aufmerksam, dass die Aufrechterhaltung der Spontanatmung während der Vollnarkose eine der Optionen für weitere Verbesserungen sein kann. Darüber hinaus kann diese Technik für chirurgische Eingriffe mit erhöhtem Risiko für PPCs, wie Thoraxoperationen, von Vorteil sein. Es gibt eine wachsende erfahrungsbasierte Evidenz über die vorteilhaften Auswirkungen auf die Atmung der nicht intubierten Anästhesie in thorakoskopische und offene Thoraxchirurgie unter Spontanbeatmung (19-25). Es sollte jedoch beachtet werden, dass bei einigen Eingriffen eine neuromuskuläre Blockade und eine kontrollierte Beatmung empfohlen werden können, um den chirurgischen Anforderungen gerecht zu werden.

Grundprinzipien der Atmung

Die physiologische Atmung ist das Ergebnis einer komplexen und präzisen Wechselwirkung zwischen Brustwand und Lunge. Beitrag der Atemmuskulatur, elastische Komponenten der Brustwand und der Lunge spielen eine zentrale Rolle bei der Erzeugung eines Druckgradienten über das Atmungssystem (zwischen dem Mund und der äußeren Oberfläche der Brustwand), was zu einem Luftstrom während der Atemwege führt, damit Luft in den Alveolarraum gelangen kann, in dem der Gasaustausch stattfindet. Während der mechanischen Beatmung, insbesondere im intraoperativen Bereich, können durch den Einsatz von Anästhetika und Analgetika oder sogar NMBAs der Atemantrieb und die Aktivität der Muskulatur signifikant reduziert oder in den meisten Fällen vollständig ausgelöscht werden. In diesem Fall muss das Beatmungsgerät einen Überdruck erzeugen, um einen Luftstrom zu erzeugen. Vereinfacht gesagt tritt eine Beatmung auf, wenn unabhängig von ihrer Herkunft eine Druckdifferenz im Atmungssystem auftritt. Diese Druckdifferenz (Gradient) wird durch die folgende universelle Gleichung bestimmt:

Pao + Pmus = PEEP + (Ers × V) + (Rrs × Flow)

In dieser Gleichung repräsentiert Pao den Druck an der Atemwegsöffnung und Pmus ist der Druck, der von den Atemmuskeln erzeugt wird. PEEP ist der positive endexspiratorische Druck, Ers ist die Elastanz und Rrs ist der Widerstand des Atmungssystems, V steht für Atemzugvolumen und Flow bedeutet den Luftstrom (26).

Es ist offensichtlich, dass diese Hauptparameter — Druckgradient, Elastanz (oder das Gegenteil von Elastanz, nämlich Compliance), Volumen, Widerstand und Durchfluss — die Belüftung bestimmen. daraus folgt, dass sie während der mechanischen Beatmung sorgfältig und kontinuierlich überwacht werden sollten (27-29).

Respiratorische Physiologie bei Spontanatmung

Bei physiologischer (unassistierter) spontaner Inspirationsbewegung der Brustwand und einer Zunahme der Brusthöhle und des Lungenvolumens durch aktive Kontraktion der Atemmuskulatur wird der bereits negative Pleuradruck weiter verringert und ein als transpulmonaler Druck (PL) bezeichneter Druckgradient erzeugt, der zu einer „physiologischen Unterdruckbeatmung“ führt. Es ist bekannt, dass die regionale Verteilung der Beatmung aufgrund der elastischen Eigenschaften der Lunge und des vertikalen Gradienten des Pleura- (und transpulmonalen) Drucks heterogen ist (30).

Es gibt 2 Gruppen der Muskeln der Brustwand: diejenigen, die an der Inhalation beteiligt sind, und diejenigen, die für die erzwungene Ausatmung verantwortlich sind. Der Hauptmuskel ist das kuppelförmige Zwerchfell, dessen Kontraktion entweder die vertikale Dimension des Thorax durch Drücken des Bauchinhalts nach unten oder die anterior-posteriore Dimension durch eine nach außen gerichtete Traktion der Rippen vergrößert. Die Kontraktion der äußeren Interkostalen erhöht den lateralen Teil der Rippen, was zu einer Vergrößerung des Querdurchmessers der Brust führt. Diese Auslenkung des Zwerchfells ist nicht homogen, ebenso wie Belüftung und Perfusion. Untersuchungen mit fluoroskopischer Bildgebung haben gezeigt, dass das Zwerchfell funktionell in drei Segmente unterteilt werden kann: obere (nicht abhängige, vordere Sehnenplatte), mittlere und dorsale (abhängige, hintere). Während der Spontanatmung (SB) bewegt sich der hintere Teil mehr als der vordere, entgegengesetzte Alveolarkompression, Verhinderung von Ventilation / Perfusion (V / Q) Fehlanpassung und was zu einer verbesserten Belüftung der abhängigen Regionen der Lunge führt. Diese Vorteile bleiben auch in Rückenlage bestehen (31,32).

Beim Ausatmen findet ein entgegengesetzter Vorgang statt: Das Zwerchfell und die äußeren Interkostalen entspannen sich, und aufgrund der elastischen Elemente der Lunge verringert der natürliche Rückstoß der Lunge den Brustraum und drückt die Luft aus den Lungen. Dieser elastische Rückstoß ist während der normalen Atmung ausreichend, daher ist das Ausatmen ein passiver Prozess. Während des erzwungenen Ausatmens werden jedoch mehrere andere Muskeln (Rectus abdominis und innere Interkostalmuskeln) rekrutiert, um die Kraft und Wirksamkeit des Ausatmens zu erhöhen.

Darüber hinaus sollte man nicht vergessen, dass Atemmuster, Atemfrequenz und Amplitude während der Spontanbeatmung variabel sind, um metabolische Anforderungen zu erfüllen.

Die Vorteile von SB bei der mechanischen Beatmung sind in Tabelle 1 zusammengefasst.

Tabelle 1 Vorteile der Spontanatmung während der mechanischen Beatmung
Vollständige Tabelle

Es sollte erwähnt werden, dass es auch mehrere Nachteile der Spontanatmung während der mechanischen Beatmung gibt. Nachteile sind die Möglichkeit unkontrollierter Inspirationsbemühungen, die die Lungenverletzung aufgrund von Volutrauma oder Barotrauma verschlimmern können; erhöhte Heterogenität der Beatmung, die zu „okkulter Pendelluft“ führt (regional erhöhte PL trotz eines sicheren Mittelwerts); regionales dorsales Atrauma durch zyklisches Öffnen und Schließen kleiner Atemwege (33,34); Asynchronität zwischen Patient und Beatmungsgerät, die zu Patientenbelastung führt; erhöhter Alveolokapillardruckgradient, der zu interstitiellen Ödemen führt; beeinträchtigte Hämodynamik; Schwierigkeiten bei der durchführbaren Messung der atemmechanischen Parameter (z. B. Fahrdruck); Unmöglichkeit der Verwendung von NMBAs, die die endotracheale Intubation und den gesicherten Atemweg erschweren können. Atemdepression Wirkung von großen Analgetika kann auch ein Problem, das Aufmerksamkeit braucht.

Veränderungen der Atmungsphysiologie während der Überdruckbeatmung

Die Überdruckbeatmungsmodi können in zwei Gruppen unterteilt werden: invasive oder nicht-invasive assistierte Spontanbeatmung und kontrollierte Beatmung . Es ist beiden Modalitäten gemeinsam, dass ein positiver Inspirationsdruck von einem Beatmungsgerät erzeugt wird, aber während der assistierten Spontanbeatmung wird die Atemarbeit von den Atemmuskeln und dem Beatmungsgerät geteilt, während während der kontrollierten Modi die Muskeln passiv bleiben und alle Atemarbeiten von der Maschine ausgeführt werden. Während der assistierten Spontanbeatmung sinkt der Alveolardruck (Palv) nur für einen Teil der Inspirationszeit unter PEEP, während Pao und Pmus positiv sind. Bei kontrollierter Beatmung sind Pao und Palv immer positiv, während Pmus = 0 cmH2O (26).

Abgesehen von diesen großen Unterschieden zur physiologischen Atmung, dh mechanischen Beatmungsgeräten, wird das Atmungssystem unter Druck gesetzt, und während der Überdruckbeatmung tritt eine heterogene Umverteilung von PL auf (30). Diese heterogene Umverteilung von PL in Kombination mit ungeeigneten Beatmungseinstellungen könnte sowohl für mechanische (Barotrauma, Volutrauma) als auch für biologische Verletzungen der Lunge verantwortlich sein (Schädigung der extrazellulären Matrix durch zyklisches Öffnen und Schließen der kleinen Atemwege und erhöhte Entzündungsreaktion), was zu VILI und PPCs führt.

Andererseits tritt eine typische Umverteilung der Beatmung während der Überdruckbeatmung auf, insbesondere wenn auch eine neuromuskuläre Blockade eingeführt wird. Während der kontrollierten obligatorischen Beatmung (CMV) wird das Hauptausmaß der Beatmung in die nicht abhängigen und weniger perfundierten vorderen Bereiche der Lunge verlagert, was zu einer V / Q-Fehlanpassung und einer ausgedehnten Atelektase in den abhängigen Lungenregionen führt (31). Diese beobachteten Unterschiede beruhen auf der veränderten Auslenkung des Zwerchfells. Die Bewegung des hinteren, abhängigen Teils des Zwerchfells nahm signifikant ab, sondern eher am vorderen, nicht abhängigen Teil während der kontrollierten Beatmung, selbst wenn niedrige Atemzugvolumina angelegt wurden (35-37). Diese Unterschiede konnten nur mehr oder weniger ausgeglichen werden, wenn das Atemzugvolumen erhöht wurde, bleiben aber auch unabhängig davon, ob PCV- oder PSV-Modi verwendet werden, Einige Autoren schlugen jedoch die Überlegenheit von PSV gegenüber CMV oder SB vor (32,35,37-39). Zusätzlich, wenn NMBAs verwendet werden, Umverteilung der Zwerchfellexkursion und die damit einhergehenden Beatmungsstörungen werden viel auffälliger.

Aufrechterhaltung der Spontanatmung während der Thoraxchirurgie: NITS, ein neuer Ansatz

Die Thoraxchirurgie gilt als hohes Risiko für PPCs. Dieses Risiko hat einen doppelten Ursprung: mehrere operationsbedingte Risikofaktoren und patientenbezogene Risikofaktoren stehen im Hintergrund. Patienten, die für eine Thoraxchirurgie geplant sind, haben in der Regel eine lange Vorgeschichte von Lungenerkrankungen , die meisten von ihnen rauchen und haben eine beeinträchtigte Atmungsmechanik und Gasaustausch. Ein anderer Anteil der Patienten hat eine akute pulmonale oder intrathorakale Morbidität (z. B. Lungenabszess, Thoraxempyem usw.). Mit einem Wort: Die Thoraxchirurgie ist ein risikoreicher Eingriff bei einem Risikopatienten, der den Anästhesisten vor eine Herausforderung stellt.

Der Goldstandard-Beatmungsmodus für die Thoraxchirurgie galt jahrzehntelang als invasive mechanische Lungenbeatmung (OLV). OLV unter Vollnarkose war in den meisten offenen Thoraxverfahren erforderlich, insbesondere in der videoassistierten thorakoskopischen Chirurgie (VATS). OLV kann durch Verwendung eines doppellumigen Endotrachealtubus oder einiger Arten von Bronchialblockern erreicht werden. Die Verwendung dieser Atemwegsgeräte bietet ausreichende Bedingungen für die Isolierung der rechten oder linken Lunge und auch für die Operation. Zusätzlich, OLV hatte einige pathophysiologische Gründe: eine Beeinträchtigung des Gasaustauschs (progressive Hypoxie, Hyperkapnie und hypoxische pulmonale Vasokonstriktion) aufgrund der operierten kollabierten Lunge während eines chirurgischen Pneumothorax mit beibehaltenem SB war bekannt und wurde als unerträglich angesehen (40,41).

In den letzten Jahrzehnten hat der weit verbreitete Einsatz von kombinierten regionalen (epiduralen, lokalen und ebenen Blockaden) und allgemeinen Anästhesietechniken zusammen mit der technischen Entwicklung von Beatmungsgeräten und auch die Verbesserung der minimal-invasiven Thoraxchirurgie erlaubt Thoraxchirurgie bei wachen oder nur minimal (bewussten) sedierten Patienten in SB (41). Darüber hinaus kann der chirurgische Pneumothorax dank umfangreicher Forschung heutzutage als sichere Technik angesehen werden, die die Aufrechterhaltung der SB während thoraxchirurgischer Eingriffe ermöglicht. Die Technik wird als nicht intubierte thorakoskopische Chirurgie (NITS) oder nicht intubierte Bottiche (NIVATS) bezeichnet, während unter Vollnarkose durchgeführte Bottiche in der Literatur häufig als GAVATS bezeichnet werden. NITS können auch mit oder ohne Einsetzen der Larynxmaske in die Atemwege durchgeführt werden.

NITS ermöglicht die Aufrechterhaltung der SB während des gesamten chirurgischen Eingriffs und bietet mehrere Vorteile (einschließlich Prävention von Baro-, Volu- und Atrauma, ventrale Umverteilung der Beatmung und Abschwächung der Entzündungsreaktion) im Vergleich zur intermittierenden mechanischen Überdruckbeatmung (IPPV) (42). In Bezug auf die gemeinsame Patientenpopulation, die für eine Thoraxchirurgie vorgesehen ist, kann SB auch vor den schädlichen Auswirkungen von IPPV schützen, so dass das Risiko von VILI und folglich die Entwicklung von PPCs kann reduziert werden, was zu einem verbesserten Ergebnis, kürzeren Krankenhausaufenthalt und reduzierten Gesundheitskosten führt. Entweder chirurgische oder anästhetische Techniken von NITS / NIVATS sind gut beschrieben, aber es gibt einige Eckpfeiler zu erwähnen. Erstens ist eine adäquate Regionalanästhesie (Thorax—Epidural—, Interkostalnerv- oder Paravertebralblockade), die mit oder ohne Serratus-Flugzeugblockade ergänzt wird, unerlässlich, und die Infiltration des Vagusnervs mit Lokalanästhetika – zur Vorbeugung von Husten und Bradyarrhythmie während des Verfahrens – wird vorgeschlagen. Nach Ansicht einiger Autoren kann eine thorakale Epiduralanästhesie von T1 bis T8 allein in den meisten Fällen ausreichend sein (42-45). Sobald ein chirurgischer Pneumothorax durchgeführt wird und die nicht abhängige Lunge kollabiert ist, kann der Patient Dyspnoe oder Tachypnoe werden, Anzeichen von Atemnot und Panik können auftreten, daher werden die meisten NITS-Fälle unter Sedierung durchgeführt. Die beliebteste Option ist die Propofol-Sedierung durch die zielgesteuerte Infusion (TCI), die von der Tiefe der Anästhesie geleitet wird Überwachung erreichte entweder das chirurgische Sedierungsniveau (42). In allen Fällen kann auch eine inkrementelle Titration von Opioid-Analgetika verwendet werden. Alle Autoren auf dem Gebiet der NITS sind sich einig, dass moderate Hypoxie und Hyperkapnie, die zu einer leichten, nicht signifikanten respiratorischen Azidose führen, während einer nicht intubierten wachen Thoraxchirurgie häufig sind. Diese Änderungen lösen sich innerhalb weniger Minuten bis Stunden nach erfolgreicher Operation auf (19,22,23,24,42). Die postoperative Genesung ist ebenfalls schnell: Die Patienten dürfen 1 Stunde nach der Operation klare Flüssigkeiten trinken, Atemübungen und Mobilisierungen können so schnell wie möglich begonnen werden, praktisch bereits in der Postanästhesiestation (42). Weitere Vorteile von NITS im Vergleich zu herkömmlichen GAVATS sind das abnehmende Auftreten von postoperativer Übelkeit und Erbrechen (PONV), die seltener erforderliche Pflege und die verkürzte Aufenthaltsdauer im Krankenhaus (19). Der Hauptnachteil besteht darin, dass im Falle einer intraoperativen Verschlechterung die endotracheale Intubation und die Umstellung auf konventionelle OLV schwierig sein können. Darüber hinaus erfordert NITS Praxis, Fähigkeiten und eine hervorragende interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen dem Anästhesisten und dem Chirurgen.

Schlussfolgerungen

Trotz vielversprechender und überzeugender Ergebnisse jüngster klinischer Studien ist die Lungenschutzbeatmung nach wie vor ein „heißes Thema“ unter Forschern auf dem Gebiet der Anästhesie und Intensivmedizin. Trotz der gut evaluierten Pathophysiologie von VILI und in den letzten Jahrzehnten wurden Anstrengungen unternommen, um diese pathophysiologischen Faktoren zu eliminieren, Die Inzidenz von PPCs konnte nicht signifikant reduziert werden. Weder eine Beatmung mit niedrigem Atemzugsvolumen noch die Verwendung moderater PEEP-Werte und regelmäßiger Armeegebrauch allein oder in Kombination hätten dieses weltweite Gesundheitsproblem lösen können: Das LPV-Konzept scheint eine Suche nach dem „Heiligen Gral“ zu sein. Der Grund dafür kann sein, dass die mechanische Beatmungsunterstützung, die einen intermittierenden Überdruck anwendet, unabhängig von der Beatmungsart (kontrollierter, unterstützter oder intelligenter Dual-Controlled-Modus), gelinde gesagt unphysiologisch ist.Die Individualisierung der Beatmungseinstellungen und die Aufrechterhaltung der physiologischen Spontanatmung während der mechanischen Beatmung können die Möglichkeit für weitere Verbesserungen bieten.

Bestätigungen

Keine.

Fußnote

Interessenkonflikte: Die Autoren haben keine Interessenkonflikte zu erklären.Ethische Erklärung: Die Autoren sind für alle Aspekte der Arbeit verantwortlich, um sicherzustellen, dass Fragen im Zusammenhang mit der Genauigkeit oder Integrität eines Teils der Arbeit angemessen untersucht und gelöst werden.

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