Herausfordernde Patienten, eingeschränkte Visibilität: Priorisierung von NIV-Therapie auf der pädiatrischen Intensivstation
In diesem Whitepaper werden drei pädiatrische Patientengruppen besprochen, bei denen die mechanische Beatmung schwierig zu handhaben ist, und es wird erläutert, wie die kontinuierliche Überwachung des CO2-Gehalts als leistungsstarkes Instrument zur Verbesserung der Therapie und der Beatmungsstrategie dienen kann. Zu diesen Patientengruppen gehören solche mit Bronchiolitis, pädiatrischem akuten Atemnotsyndrom (PARDS) und schwerem Asthma.
Bradley Sexauer, MBA, RRT-NPS
(Aus dem Englischen übersetzt)
In den letzten zwei bis drei Jahrzehnten hat sich die Art und Weise verändert, wie Kliniker die Beatmung auf der pädiatrischen Intensivstation (PICU) durchführen. Infolge veränderter Pflegestandards und neuer Technologien zeigen Daten sowohl einen dramatischen Anstieg des Einsatzes der nicht-invasiven Beatmung (NIV) auf der PICU, als auch einen Rückgang des Anteils der Patienten, die mechanisch beatmet werden.1 (Abb. 1)
ANSTIEG DER VERWENDUNG VON NIV AUF DER PICU 1
Implementierung von nCPAP
Jahr
NASALES CPAP
SPONTANATMUNG
MECHANISCHE BEATMUNG
BEI KRITISCH KRANKEN KINDERN WIE DIESEN WOLLEN KLINIKER OFTMALS SO VIEL SICHTBARKEIT UND KONTROLLE WIE MÖGLICH –VOR ALLEM ANGESICHTS EINER VERSCHLECHERUNG DES PATIENTENZUSTANDES.
Obwohl die herkömmliche mechanische Beatmung (MV) nach wie vor ein notwendiges Instrument ist, sind Pflegekräfte angesichts der potenziellen Risiken misstrauischer geworden, insbesondere bei bestimmten Patienten, etwa mit Bronchiolitis, pädiatrischem akuten Atemnotsyndrom (PARDS) und Asthma.
Bronchiolitis
Da die Gesamtzahl der Aufnahmen auf die pädiatrische Intensivstation in den letzten 20 Jahren gestiegen ist, haben auch die Aufnahmen von Patienten mit Bronchiolitis zugenommen.2 Forscher vermuten, dass die Kriterien für die Aufnahme von Patienten im Rahmen der Einführung von NIV-Methoden wie der High-Flow-Nasenkanüle (HFNC) gesunken sind.2
Eine Bronchiolitis, die in der Regel durch eine virale Atemwegsinfektion verursacht wird, betrifft in der Regel jüngere Patienten (im Allgemeinen Kinder unter 2 Jahren). Die Infektion führt zu einer Entzündung der Bronchiolen und einer erhöhten Sekretproduktion – in schweren Fällen zu Atelektasen oder einem Lungenkollaps.
Bei kritisch kranken Kindern wie diesen wollen Kliniker oft so viel Sichtbarkeit und Kontrolle wie möglich erhalten, vor allem angesichts einer Verschlechterung des Patientenzustandes. In der Vergangenheit waren Intubation und mechanische Beatmung die gängigen Methoden, um dies zu erreichen, insbesondere wegen des hohen Beatmungsdrucks, der bei Entzündungen, Sekreten und Atelektasen für eine ausreichende Beatmung erforderlich sein kann.
Es gibt jedoch einen Nachteil: Die mechanische Beatmung kann den bestehenden Patientenzustand verschlechtern. Hoher Druck kann die Lunge weiter reizen und Entzündungen und sogar Gewebeschäden verursachen. Die Intubation birgt für den Patienten das Risiko von zusätzlichen Infektionen. Die Asynchronität zwischen dem Patienten und dem Beatmungsgerät kann den Patienten ermüden oder eine Sedierung erforderlich machen, wodurch sich die Aufenthaltsdauer im Krankenhaus und auch die Erholungszeit verlängern können. (Abb. 2)
Pädiatrisches akutes Atemnotsyndrom (PARDS) / Akute Lungenverletzung (Acute Lung Injury - ALI)
PARDS und ALI sind ähnlich: ALI gilt als die “mildere Form” des ARDS. Bei solchen Patienten sind die Alveolen zunächst durch Flüssigkeit und Schwellungen in den Atemwegen aufgrund schwerer Entzündungen beeinträchtigt und können weiter verengt werden, da das Lungengewebe in den späteren Stadien des PARDS steif und fibrotisch wird, was ebenfalls zu einer Störung des V/Q-Verhältnisses und schwerer Hypoxämie führt.6
Mehr noch als bei anderen Erkrankungen ist bei PARDS die Erkennung von Frühindikatoren entscheidend. “Die Identifizierung von Risikofaktoren und das Verständnis dafür, bei welchen Patienten die Gefahr besteht, ein ARDS zu entwickeln, sind von grosser Bedeutung, um präventiv und frühzeitig Massnahmen entwickeln zu können”, schreiben Forscher in einem klinischen Leitfaden für PARDS aus dem Jahr 2020.7
Diese Patienten sind komplex und unterschiedlich, und die Sterblichkeitsrate ist hoch: Obwohl nur 2,2% der Aufnahmen auf der pädiatrischen Intensivstation auf ALI zurückzuführen sind, machen sie fast 30% aller Todesfälle auf der PICU aus.10
Auch hier führt die Notwendigkeit, die Versorgung dieser schwer einzuschätzenden Patienten kontrolliert sicherzustellen, oft zur Intubation. Sobald jedoch ein PARDSPatient intubiert ist, wird seine Versorgung zu einem schwierigen Balanceakt zwischen wechselseitigen Prioritäten, die alle darauf abzielen, weitere Entzündungen, eine Belastung des Gewebes und eine allgemeine Beeinträchtigung der Lungenfunktion zu vermeiden. Der Pediatric Acute Lung Injury Consensus empfiehlt niedrige Tidalvolumina und einen gedeckelten Plateaudruck bei gleichzeitiger angemessener Beatmung16 - eine schwierige Kombination für diese Patienten mit geringer Compliance.
Asthma
Zwischen 5 und 24% der Krankenhausaufenthalte mit pädiatrischem Asthma enden auf der Intensivstation.4 Die für Asthma charakteristischen Bronchospasmen und Entzündungen führen zu Air-Trapping, was sowohl das Zwerchfell abflacht (wodurch dessen Beweglichkeit einschränkt wird) als auch die Lunge überbläht. Zusammengenommen lassen diese Faktoren den Klinikern wenig Spielraum, um zusätzliches Tidalvolumen über das Beatmungsgerät zuzuführen.
Die Verringerung der Überblähung bei einem Patienten, der gleichzeitig mit einem eingeschränkten Gasaustausch zu kämpfen hat, ist eine Herausforderung und manchmal kontraintuitiv. Um die Überblähung zu lindern, benötigen diese Kinder mehr Zeit zum Ausatmen durch eine kürzere Inspirations- und eine längere Exspirationszeit – das Gegenteil von herkömmlichen Beatmungsstrategien wie der Erhöhung des Minutenvolumens, wodurch diese Strategien unwirksam und möglicherweise sogar schädlich werden.
Ein Studienautor hat dies in einem in der Zeitschrift CHEST veröffentlichten Bericht treffend zusammengefasst: “Da Hyperkapnie eine Folge erhöhter Totraumventilation ist, die durch alveoläre Überdehnung verursacht wird, führen Versuche, den PaCO2Wert durch Erhöhung des Minutenvolumens zu senken, zu mehr Überblähung und einer weiteren Zunahme des physiologischen Totraums.”5
Bei der Intubation von Asthmapatienten werden kürzere Inspirationszeiten, kleinere Tidalvolumina, engmaschig überwachte Plateaudrücke, Röntgenaufnahmen des Thorax, die Beobachtung der Atemgeräusche, sowie das Anstreben eines sicheren Bereichs zulässiger Hyperkapnie empfohlen, um die Lunge nicht zu überlasten.5 Eine derartig engmaschige Titration der Versorgung bedeutet häufig, dass der Patient sediert wird, was zusätzlich zu den bekannten Komplikationen der MV zu längeren Krankenhausaufenthalten führt. (Abb. 2)
Ist NIV die Antwort?
Während die mechanische Beatmung und Intubation bei den kränksten, am stärksten beeinträchtigten Patienten oft notwendig ist, bietet die NIV-Therapie einige Vorteile, insbesondere bei diesen Patientengruppen. Bei Kindern, die noch in der Lage sind, spontan zu atmen, ermöglichen nicht-invasive Beatmungsformen wie die High-FlowNasenkanüle (HFNC) den Patienten, die Atmung mit zusätzlicher Unterstützung im eigenen Rhythmus fortzusetzen, wodurch das Problem der Asynchronität mit dem Beatmungsgerät vermieden wird und die Atmungskraft im Idealfall erhalten bleibt, um die Intubation entweder zu verzögern oder ganz zu verhindern.
KOMPLIKATIONEN BEI DER MECHANISCHEN BEATMUNG 20
COMPLICATIONS FROM MECHANICAL VENTILATION 20
Intubationsbedingte Komplikationen
• Atemwegstrauma
Intubation-related complications
• Airway trauma
• Aspiration
• Aspiration
• Hämodynamische Instabilität
• Hemodynamic instability
• Entsättigung
• Desaturation
Beatmungsinduzierte Lungeschädigung
Ventilator-induced lung injury
• Barotrauma/Volutrauma
• Barotrauma/Volutrauma
• Atelektrauma
• Atelectrauma
• Biotrauma
• Biotrauma
Ventilator-associated pneumonia (VAP)
Beatmungsassoziierte Pneumonie (VAP)
• Sepsis
• Sepsis
Akutes Atemnotsyndrom (ARDS)
Acute Respiratory Distress Syndrome (ARDS)
2
Abb.Es hat sich gezeigt, dass die HFNC, wenn sie als initiale Behandlung genutzt wird, bei pädiatrischen Bronchiolitis-Patienten die Wahrscheinlichkeit einer Intubation verringert. Autoren einer Studie mit mehr als 6’000 Patienten auf der PICU fanden heraus, dass von den Patienten, die mit HFNC behandelt wurden, 11% schliesslich eine invasive mechanische Beatmung benötigten - knapp die Hälfte der Intubationsrate von 20%, die in der Gruppe beobachtet wurde, welche zunächst eine nicht-invasive Überdruckbeatmung erhielt.3
Die NIV-Therapie kann auch dazu beitragen, die Atemarbeit zu reduzieren, und sie ist laut einer Studie in Respiratory Care mit einer geringeren Rate an endotrachealen Intubationen verbunden.22
Darüber hinaus kann die NIV-Therapie dazu beitragen, die mit der MV verbundene Morbidität zu reduzieren – zum Beispiel verursacht durch Trauma und Beschwerden im Zusammenhang mit dem Einführen eines Tubus in die Atemwege, einer Schädigung der intakten oberen Atemwege und durch eine im Krankenhaus erworbene Pneumonie.23 NIV wird insgesamt auch mit weniger invasiven Eingriffen und im Krankenhaus erworbenen Infektionen in Verbindung gebracht; Patienten, die mit NIV behandelt werden, verbringen weniger Zeit auf der Intensivstation oder im Krankenhaus, da sie weniger sediert werden müssen.23
Unterstützungsstrategien & CO2-Sichtbarkeit
Wie bereits erwähnt, liegen die Nachteile der NIV-Therapie in der unzureichenden Kontrolle und Sichtbarkeit des Patientenstatus.
Bei allen Beatmungsmöglichkeiten – von der zusätzlichen Sauerstoffzufuhr bis hin zur Intubation – haben Kliniker Zugriff auf Vitalparameter wie SpO2, Herz- und Atemfrequenz sowie die Atemarbeit des Patienten. Die Sichtbarkeit auf andere wichtige Parameter (und die dafür verwendeten Hilfsmittel) kann jedoch variieren, je nachdem, wie der Patient unterstützt wird (Abb. 3). CO2 ist einer dieser kritischen Parameter.
SICHTBARKEIT
PUNKTUELLE MESSUNG
KONTINUIERLICH
KONTROLLE
LIMITIERT
LIMITIERT OHNE
MUSKELRELAXANS
VOLL
SICHTBARKEIT UND KONTROLLE BEI VERSCHIEDENEN BEATMUNGSFORMEN
ATEMFREQUENZ (AF)
HERZFREQUENZ (HF)
SAUERSTOFF
HIGH-FLOWNASENKANÜLE (HFNC)
NICHT-INVASIVE ÜBERDRUCKBEATMUNG (NPPV)
MECHANISCHE BEATMUNG (MV)
HOCHFREQUENZBEATMUNG (HFV)
INSPIRATIONSZEIT/ EXSPIRATIONSZEIT
3
Abb.Die CO2-Überwachung ist unerlässlich, um nachvollziehen zu können, wie gut oder schlecht ein Patient beatmet wird, insbesondere weil sowohl hohe als auch niedrige PaCO2-Werte mit einem erhöhten Mortalitätsrisiko in Verbindung gebracht werden,9,10,11 und weil Kinder nachweislich gleichzeitig adäquate SpO2- und abnormale CO2-Werte aufweisen können.13 Eine Hyperkapnie wird mit schlechteren Patienten-Outcomes, höheren Kosten und längeren Krankenhausaufenthalten in Verbindung gebracht.12 Tatsächlich sind 26% der pädiatrischen Fälle eines Atemversagen unter NIV-Therapie mit einer Hyperkapnie verbunden.12
Erschwerend kommt hinzu, dass die permissive Hyperkapnie eine empfohlene Strategie für viele Patienten ist, bei welchen eine Belastung der Lunge befürchtet wird. In Verbindung mit den oben genannten Daten wird deutlich, wie wichtig eine genaue Überwachung ist, um sichere Werte zu gewährleisten.
In dem Masse, in dem Kliniker Entscheidungen über Beatmungsstrategien treffen, wirken sie sich auch auf die gewährte Sichtbarkeit von CO2 aus. Nicht jede Überwachungsmethode ist mit allen Formen der Beatmungsunterstützung kompatibel. (Abb. 3)
Bei Patienten, die zusätzlichen Sauerstoff erhalten, können ggf. intermittierend Blutgasanalysen durchgeführt werden. Blutentnahmen bieten jedoch nur eine Momentaufnahme des Patientenstatus und haben, obwohl sie genau sind, nur einen begrenzten Trend- oder Vorhersagewert. Bei intubierten Patienten werden zwar weiterhin Blutgase entnommen, der CO2-Gehalt wird jedoch in der Regel kontinuierlich mit Hilfe der endtidalen Kapnographie (etCO2) überwacht. Leider ist bekannt, dass etCO2 bei einer Störung des V/Q-Verhältnisses und beeinträchtigten Atemwegen ungenau ist und bei den meisten Sonderbeatmungsformen sowie bei der NIV-Therapie nicht eingesetzt werden kann.
Die transkutane CO2-Überwachung als drittes Verfahren bietet zwar nicht die Wellenform von Atemzug zu Atemzug, welche etCO2 liefert, und sie erfordert eine angemessene Perfusion, kann aber eine kontinuierliche Sichtbarkeit der CO2-Werte für Patienten mit jeder Art von Atemunterstützung bieten, selbst bei gestörtem V/QVerhältnis.14,19,24
Transkutane CO2-Überwachung und NIV
Da die in diesem Whitepaper untersuchten kritisch kranken Patienten sowie andere Patientengruppen zunehmend mit NIV behandelt werden, kann tcPCO2 die klinische Entscheidungsfindung ermöglichen und unterstützen, indem es einen Teil der Sichtbarkeit zurückgibt, welche ohne mechanische Beatmung verloren geht, und zusätzlichen Kontext liefern, der bei der Überwachung der Oxygenierung fehlen kann.
Mit einer kontinuierlichen, genauen Sichtbarkeit von tcPCO2 können Kliniker die Patientenbeatmung und die Wirksamkeit von Therapien (wie Bronchodilatatoren, Kortikosteroiden, Magnesium, Heliox und sogar NIV selbst) besser beurteilen. Die kontinuierliche Sichtbarkeit kann ein früheres Eingreifen und eine proaktive Reaktion auf Veränderungen des Atemstatus ermöglichen - was besonders bei Erkrankungen wie Asthma wichtig ist, bei denen sich der Zustand der Patienten schnell verschlechtern kann und Zeit oft ein kritischer Faktor ist. Da die transkutane Überwachung unabhängig von der Beatmungsstrategie, der Qualität der Atemwege oder der Beeinträchtigung der Lunge wirksam ist, übertrifft sie auch die etCO2-Messung bei intubierten Patienten wie den oben genannten, selbst bei einer schweren Störung des V/Q-Verhältnisses.14,19,24 Dies macht sie zu einem wertvollen Trendinstrument für alle Beatmungsstrategien, von zusätzlicher Sauerstoffgabe bis hin zur NIV, einschliesslich herkömmlicher und spezieller Beatmungsmethoden.
Schlussfolgerung
Pädiatrische Patienten mit Bronchiolitis, Asthma und PARDS sind häufige Patientengruppen auf der pädiatrischen Intensivstation, und bei allen kann sich die Behandlung unter mechanischer Beatmung schwierig gestalten. Da es bei diesen Patienten immer wichtiger wird, eine Intubation zu vermeiden, ist ein Einblick in den Beatmungsstatus während der NIV-Therapie ein wichtiger Anhaltspunkt für die Optimierung der Beatmungseinstellungen und der Sicherstellung einer individuellen Therapie, die auf die Bedürfnisse der Patienten abgestimmt wird. Die kontinuierliche Messung des CO2 kann Klinikern helfen, die richtigen Einstellungen zu bestimmen, um die Lunge des Patienten zu schützen und den Gasaustausch zu unterstützen – und um eine Intubation ganz zu vermeiden. Die transkutane CO2-Überwachung kann die Sichtbarkeit, die verloren geht, wenn auf eine Intubation verzichtet wird, genau wiederherstellen.
DA ES BEI DIESEN PATIENTEN IMMER WICHTIGER WIRD, EINE INTUBATION ZU VERMEIDEN, IST EIN EINBLICK IN DEN BEATMUNGSSTATUS WÄHREND DER NIV-THERAPIE EIN WICHTIGER ANHALTSPUNKT FÜR DIE OPTIMIERUNG DER BEATMUNGSEINSTELLUNGEN UND DER SICHERSTELLUNG EINER INDIVIDUELLEN THERAPIE, DIE AUF DIE BEDÜRFNISSE DES PATIENTEN ABGESTIMMT WIRD.
Transkutane CO2-Überwachung in der klinischen Praxis: Leitlinien und Empfehlungen
“Transkutanes Monitoring kann von geschultem Personal [...] in den folgenden klinischen Settings eingesetzt werden, um Hypoventilation oder Atemdepression festzustellen: Mechanische Beatmung einschliesslich konventioneller Beatmungsmethoden, Hochfrequenzbeatmung, Hochfrequenz Jet-Ventilation und nicht-invasiver Beatmung.”
“Transkutanes Monitoring ist bei Patienten indiziert, die entweder keinen arteriellen Zugang haben oder bei denen eine kontinuierliche Überwachung von Sauerstoff und Kohlendioxid mit minimalen Blutentnahmen erforderlich ist.”
”Transkutanes Monitoring ermöglicht es, die Angemessenheit der Oxygenierung und/oder der Beatmung sowie das Ansprechen auf diagnostische und therapeutische Massnahmen mittels PtcO2- und/oder tcPCO2-Werte zu beurteilen.”
”Entscheidungen zur Entwöhnung und Extubation können allein auf der Grundlage der tcPCO2-Messung getroffen werden.”
“Bei Kindern mit invasiver mechanischer Beatmung wird eine kontinuierliche Überwachung des CO2 empfohlen, unter Verwendung endtidaler CO2-/ Zeit-Kurven, volumetrischer Kapnographie und/oder transkutaner CO2-Messungen.”
”Die kontinuierliche Überwachung des CO2 sollte bei Patienten mit PARDS während einer invasiven mechanischen Beatmung zur Beurteilung der Angemessenheit der Beatmung eingesetzt werden. [...] Transkutane CO2-Messungen sollten bei Patienten mit nicht-konventionellen Beatmungstherapien wie HFOV eingesetzt werden.”
AARC-Leitlinien für die klinische Praxis15
Pediatric Acute Lung Injury Consensus Conference Group16
Second Pediatric Acute Lung Injury Consensus Conference Group17
ANMERKUNG DER REDAKTION: Aus Gründen der Klarheit und Einheitlichkeit wurden alle Verweise auf die transkutane CO2-Überwachung in den Zitaten als “tcPCO2” geschrieben, meist geändert von “tcCO2” und “tcpCO2”. Die vollständigen Zitate können über die Links im Quellenverzeichnis abgerufen werden.
QUELLENVERZEICHNIS
1. Essouri, S., et al. Improved clinical and economic outcomes in severe bronchiolitis with pre-emptive nCPAP ventilatory strategy. Intensive Care Med. 2014.
2. Linssen, R.S., et al. Increasing burden of viral bronchiolitis in the pediatric intensive care unit; an observational study. J Crit Care. 2022.
3. Clayton, J.A., et al. Outcomes of Children With Bronchiolitis Treated With High-Flow Nasal Cannula or Noninvasive Positive Pressure Ventilation Pediatr Crit Care Med. 2019.
4. Boeschoten, S.A., et al. Risk factors for intensive care admission in children with severe acute asthma in the Netherlands: a prospective multicentre study. ERJ Open Res. 2020.
5. Leatherman, J. Mechanical ventilation for severe asthma. CHEST. 2015.
6. Dushianthan, A., et al. Acute respiratory distress syndrome and acute lung injury. Postgraduate Medical Journal. 2011.
7. Kohne, J.G., et al. Pediatric Acute Respiratory Distress Syndrome: A Clinical Guide. 2020.
8. Erickson, S., et al. Acute lung injury in pediatric intensive care in Australia and New Zealand: a prospective, multicenter, observational study Pediatr Crit Care Med. 2007.
9. Madotto, F., et al. Patterns and Impact of Arterial CO2 Management in Patients With Acute Respiratory Distress Syndrome: Insights From the LUNG SAFE Study CHEST. 2020.
10. Fuller, B.M., et al. Partial pressure of arterial carbon dioxide and survival to hospital discharge among patients requiring acute mechanical
RF-014114-_
Erscheinungsdatum: 2024-04
Ref-Masterkopie: RF-014073-_
ventilation: A cohort study. J Crit Care. 2017.
11. Nin, N., et al. Severe hypercapnia and outcome of mechanically ventilated patients with moderate or severe acute respiratory distress syndrome Intensive Care Med. 2017.
12. KID database documentation. 2019.
13. Paiva, R., et al. Carbon dioxide monitoring during long-term noninvasive respiratory support in children Intensive Care Med. 2009.
14. Berkenbosch, J.W., et al. Transcutaneous carbon dioxide monitoring during high-frequency oscillatory ventilation in infants and children Crit Care Med. 2002.
15. Restrepo, R.D., et al. AARC clinical practice guideline: transcutaneous monitoring of carbon dioxide and oxygen: 2012. Respir Care.
16. Jouvet, P., et al. Pediatric acute respiratory distress syndrome: consensus recommendations from the Pediatric Acute Lung Injury Consensus Conference. Pediatr Crit Care Med. 2015.
17. Emeriaud, G., et al. Executive Summary of the Second International Guidelines for the Diagnosis and Management of Pediatric Acute Respiratory Distress Syndrome (PALICC-2) Pediatr Crit Care Med. 2023.
18. Chhajed, P.N., et al. Utility of Transcutaneous Capnography for Optimization of Non-Invasive Ventilation Pressures. J Clin Diagn Res. 2016.
19. Cox, P., et al. Noninvasive monitoring of PaCO2 during one-lung ventilation and minimal access surgery in adults: End-tidal versus
transcutaneous techniques. J Minim Access Surg. 2007.
20. Haribhai, S., Mahboobi, S.K. “Ventilator Complications.” StatPearls Publishing. 2022.
21. Schmalisch, G. Current methodological and technical limitations of time and volumetric capnography in newborns. Biomed Eng Online. 2016.
22. Miller, A., et al. A Respiratory Therapist-Driven Asthma Pathway Reduced Hospital Length of Stay in the Pediatric Intensive Care Unit. Respir Care. 2019.
23. Hill, N., et al. Noninvasive Ventilatory Support for Acute Hypercapnic Respiratory Failure. Respir Care. 2019.
24. Chandrakantan, A., et al. Transcutaneous CO2 versus end-tidal CO2 in neonates and infants undergoing surgery: a prospective study Med Devices (Auckl.) 2019.