Bericht über das 26. Neonatal and Infant Respiratory Symposium in Vail, Colorado, März 1999

Schwerpunkte des Symposiums waren in diesem Jahr Berichte über computergesteuerte Beatmung, den neuesten Stand der Liquid- und Hochfrequenz-Ventilation, Aspekte der Neugeborenenanästhesie und der Endoskopie bei Atemwegsobstruktionen im Kleinkindesalter.

T. J. Parer (Univ. San Francisco) gab einen Überblick über den derzeitigen Stand der induzierten pränatalen Lungenreifung mittels Betamethason bei drohenden Frühgeburten.

An der Wirksamkeit einer Einzeldosis Cortison bei drohender Frühgeburt zwischen der 24. bis 34. Schwangerschaftswoche besteht kein Zweifel mehr. Nach Crowley's Untersuchungen (1995) wird die Mortalität, das Auftreten von Hirnblutungen und Atemnotsyndrom beim Frühgeborenen (FG) behandelter Mütter signifikant gesenkt. Das National Institut of Health empfahl daher die Cortisongabe als Standardtherapie. Unsicherheit besteht noch darüber, wie bei ausbleibender Frühgeburt weiter behandelt werden soll. Nach einer Umfrage in den USA gaben 91 % der Geburtshelfer wöchentlich bis zur 34. Woche bis zu 6 Dosen Cortison.

Nach allen bisherigen Untersuchungen ist anzunehmen, daß eine Dosis Betamethason mindestens zwei Wochen wirksam ist. Während eine Dosis Cortison bisher keine signifikant negativen Auswirkungen auf das FG zeigte, sind bei multiplen Dosen Reduktionen von Körpergewicht, Kopfumfang, Immunabwehr, vor allem aber vermehrte neurologische und psychomotorische Störungen ein Jahr nach der Geburt im Vergleich zu einmal behandelten Kollektiven gesehen worden (Yeh et al, O'Shea et al., 1997). Aus diesem Grunde werden vom Autor als Höchstdosis zwei, in Ausnahmefällen drei Gaben von Cortison im Abstand von mindestens zwei Wochen empfohlen, jenseits der 30. Woche aber nur eine Einzeldosis.

E. Bancalari (Univ. Miami) sprach über „Computerkontrollierte Beatmung, liegt hier die Zukunft?”

Die computerkontrollierte Beatmung (CCV) wird beim sehr unreifen, langzeitbeatmeten FG eingesetzt, das vor allem wegen der Unreife des Atemzentrums und weniger wegen Lungenfunktionsstörungen beatmet wird. Zeitweise atmen diese FG ausreichend effektiv, zu unvorhersehbaren Gelegenheiten stellen sie die Spontanatmung ein. Um die Zeiten ausreichender Spontanatmung nicht mit unnötigen Drucken durch das Beatmungsgerät zu belasten, wurden Computersysteme entwickelt, die Apnoeperioden sicher erkennen und eine angepaßte Beatmung ausführen. Verschiedene Modalitäten wie Druckunterstützung, Volumengarantie und proportional assistierte Beatmung (PAV) werden zur Zeit experimentell erprobt.

Die PAV scheint eine vielversprechende Methode zu sein, um Lungenschäden zu mindern. Wenn der Patient einatmet, erkennt das Gerät das Ausmaß des spontanen Atemzuges anhand des gemessenen Flow und unterstützt diesen Atemzug proportional, d. h. bei tiefen Atemzügen weniger, bei flachen mehr. Damit steuert das Kind die zusätzliche Assistenz der Atemzüge und nicht mehr der Therapeut (Bisher nur möglich mit dem Stephan Respirator in Europa, durch die FDA noch nicht zugelassen). Mißt man den ösophagealen Druck eines FG unter einem CPAP-System, so sind erhebliche negative Druckbewegungen als Zeichen einer entsprechenden Atemarbeit zu erkennen. Wird nun auf PAV umgeschaltet, so wird die Atemarbeit erniedrigt und die Compliance der Lunge (C) gebessert, weil der Respirator einen proportionalen Anteil dieser Arbeit übernimmt.

In einer Vergleichsstudie wurden in Miami 36 FG mit lange bestehender Respiratorabhängigkeit einmal einer konventionellen SIMV, zum andern der PAV unterworfen. Unter der PAV war das durchschnittliche Atemzugvolumen (TV) und der mittlere Atemwegsdruck (MAP) geringer, das Minutenvolumen (MV) aber höher als in der Vergleichsgruppe, ebenso die Zeit, in der der Patient synchron mit dem Respirator atmete. An den Blutgasen war kein wesentlicher Unterschied zu erkennen. Diese Studie gibt Anlaß zu der Hoffnung, daß sich beim spontan atmenden FG, das sich lange Zeit nicht vom Beatmungsgerät entwöhnen läßt, mit der PAV ein geringeres Lungentrauma entwickelt. Bei der kontrollierten Beatmung unterscheiden sich PAV und konventionelle Beatmung nicht. Bei erheblichem Leck um den Tubus funktioniert die PAV nicht.

Eine weitere Methode der CCV ist mit der Kontrolle von Minutenvolumina gegeben. Diese Methode ist besonders günstig bei Patienten mit Apnoeepisoden, weil während normaler Atemphasen die eingestellten Druckwerte meistens zu hoch sind. Zunächst wird das geschätzte MV unter SIMV oder Spontanatmung eingestellt, dann übernimmt das Gerät die Beatmung bei Unterschreitung des eingestellten Wertes oder bei Apnoen. Diese Arbeit führt sonst die Schwester nach Abfall der Sauerstoffsättigung und entsprechendem Alarm aus. Solche Vorfälle binden oft eine Pflegeperson sehr stark an einen einzelnen Patienten.

Dies System der CCV wurde an 15 Patienten in Miami untersucht und mit SIMV verglichen. Es wurden in der Versuchsgruppe das gleiche MV mit etwa der Hälfte der Respiratorzyklen und niedrigerem durchschnittlichem TV erreicht. Die Blutgase waren auch hier in beiden Gruppen gleich.

Die Methode der „volumengarantierten” Beatmung (VgV) überwacht den Volumeneffekt der einzelnen Atemhübe anhand von Flowmessungen und behandelt primär Hypoventilationen und Apnoen, besonders wenn das FG gegen den Respirator ankämpft. Die Sorge, daß bei heftigen Versuchen des Gerätes, einen Gasfluß in die Lunge zu erzwingen, eine Überdehnung der Lunge zustande kommen könnte ist unbegründet, weil das Gerät die eigene Aktivität sofort aufgibt wenn ein entsprechender Gasfluß in die Lunge abgegeben wird. Drucke, die gegen eine Lunge in Expiration abgegeben werden, haben keinen traumatischen Effekt auf das Lungengewebe. Diese Methode wurde ebenfalls in Miami im Vergleich mit SIMV untersucht (Babylog 8000, Fa. Dräger). Bei der VgV waren das TV und die Respiratorfrequenz bei gleicher effektiver Ventilation niedriger.

Alle Modalitäten der CCV haben bewiesen, daß sie als genau so sicher und effektiv anzusehen sind wie die bisherigen Beatmungsformen, den mechanischen Druck auf die Lunge des spontan atmenden, respiratorabhängigen FG erniedrigen, und eventuell das Ausmaß chronischer Lungenerkrankungen verhindern können, was noch an großangelegten klinischen Studien belegt werden muß.

Nicht vergessen werden sollten die Grundregeln zur Vermeidung der bronchopulmonalen Dysplasie (BPD) beim FG: das leicht vermeidbare Air trapping durch zu kurze Ausatemzeiten, ungenügend hoher PEEP und damit zu hohe Sauerstoffkonzentrationen und das Versagen der Atemgasbefeuchtung. Weniger leicht zu verhindern sind Kolonisationen der Atemwege mit antibiotikaresistenten Keimen, die für die Entwicklungen von Strukturerkrankungen der Lunge immer wichtiger werden. Der frühzeitige Verschluß eines offenen Duktus Botalli gehört zu der Standardstrategie zur Vermeidung einer BPD.

Der gleiche Autor verdeutlichte anhand neuerer Untersuchungen die Auswirkungen der Körper- und Umgebungstemperatur auf die zentrale Atemregulierung beim FG und NG.

Es gibt ausreichend wissenschaftliche Beweise dafür, daß die Atemregulation mit der Körpertemperatur zusammenhängt. Nicht nur im Tierversuch, sondern auch beim Menschen ist kalte Umgebungstemperatur ein Atemstimulanz. Wird ein Neugeborenes (NG), das nach der Geburt bereits geatmet hat warm gebadet, so geht der Atemantrieb verloren, bis hin zur Apnoe. Oberflächenkühlung stimuliert die Atmung nach der Geburt durch unspezifische Aktivierung der retikulären Neuronen des Hirnstammes, was auch einen Weckeffekt zur Folge hat.

Wird die Inkubatortemperatur erhöht, nehmen die Apnoen zu, nicht nur beim FG. Dies kann leicht nachgewiesen werden, wenn alle Inkubatoren von 36 Grad vorübergehend auf 38 Grad eingestellt werden. Bei Säuglingen, die dem plötzlichen Kindstod erlagen, wurden Zusammenhänge mit Überwärmung gesehen (zu dick angezogen, mehrere Kinder in einem Bett).

Der Grundumsatz wird bekanntermaßen durch die Umgebungstemperatur beeinflußt. Sinkt die Umgebungstemperatur, steigt zunächst der Grundumsatz und der Atemantrieb an. Kühlt die Körpertemperatur weiter ab, sinkt der Grundumsatz und die Atmung wird deprimiert. Dies ist besonders ausgeprägt, wenn gleichzeitig eine Hypoxie vorliegt. Der Atemantrieb ist besonders stark deprimiert, wenn eine Hypoxie und Hypothermie gleichzeitig vorliegen.

Im Tierversuch wurden kürzlich in Miami die Zusammenhänge zwischen Atemregulation, Hypothermie und Hypoxie untersucht. Wird ein Tier unter Normothermie einer Hypoxie ausgesetzt, kommt es zu einem starken Glutamatanstieg im Hirnstamm und gleichzeitig zu einem Anstieg des Atemminutenvolumens, wird die Hypoxie dagegen bei gleichzeitiger Hypothermie hervorgerufen, kommt es zur Reduktion der Glutamatkonzentration im Hirnstamm und damit zu einer ausgeprägten Atemdepression.

Diesen Effekt versucht man sich therapeutisch bei stattgehabter perinataler Asphyxie durch isolierte Unterkühlung des Kopfes zunutze zu machen.

Für die Klinik ergeben diese Untersuchungen, daß Patienten im Inkubator an der unteren Grenze der neuralen Umgebungstemperatur gehalten werden sollen.

J. Kinsella (Univ. Denver) berichtete über den derzeitigen Stand der partiellen „Liquid Ventilaton” (PLV). Die PLV mit Perfluorocarbon wird seit 2 Jahrzehnten untersucht. Sie zeigte im Tierversuch einen Anstieg der Compliance (C) und nachhaltige Verbesserungen der Oxygenierung. Es bestand Anlaß zur Hoffnung, daß sich surfactantarme, atelektatische Lungenanteile durch die PLV mit niedrigen Inspirationsdrücken eröffnen ließen, ohne Alveolenüberdehnungen hervorzurufen. Die Kombination von PLV mit Hochfrequenzbeatmung und Stickstoffmonoxyd (NO) hat im Tierversuch neue Ansatzpunkte für einen größeren Erfolg der PLV gegeben. Diese kombinierte Beatmungsstrategie wurde in einzelnen klinischen Versuchen und im Experiment dann eingesetzt, wenn Surfactant keine Wirkung zeigte und eine erhöhte Kapillarpermeabilität mit leukozytenassozierter Entzündung vorlag.

In Versuchen am Schafsföten wurde in Denver die Kombination von PLV, Hochfrequenzoszillation (HFO) und niedrigdosiertem NO angewandt. Beide Beatmungstechniken erhöhten die Effektivität der Oxygenierung durch das inspirierte NO. Außerdem wurde gefunden, daß mit der Kombination von HFO und NO die Neutrophilenakkumulation im Lungengewebe reduziert werden konnte, was erhebliche klinische Bedeutung haben kann, wenn damit ein Beweis für ein geringeres Lungentrauma erbracht werden kann.

In ähnlichen Untersuchungen in anderen Institutionen gab es ganz unterschiedliche Resultate, die offensichtlich auf einem nicht vergleichbaren Studiendesign beruhten. Weil die Ergebnisse der PLV beim FG und NG so widersprüchlich sind, hat die FDA alle Untersuchen im Kindesalter vorerst untersagt, bis aus den Studien im Erwachsenenalter eindeutige Vorteile auch für das Kindesalter erkennbar werden.

R. Friesen (Children's Hospital Denver) beschrieb die Atemmechanik und das unreife Myocard des FG und NG sowie deren Bedeutung für die Durchführung von Narkosen.

Die Lunge des Menschen ist bei der Geburt unvollständig entwickelt, Alveolenzahl und Atemfläche verzehnfachen sich bis zum Erwachsenenalter. Die distalen Bronchien sind unstabil, deshalb hat das NG ein deutlich erhöhtes alveoläres Verschlußvolumen und eine niedrige C. Die Rippenstruktur ist knorpelig, der Brustkorb fällt bei der Inspiration leicht zusammen, seine Expansion ist durch die horizontal gestellten Rippen ohnehin begrenzt. Durch die fehlende Schrägstellung der Rippen ist auch die Effektivität der Zwerchfellatmung eingeschränkt. Hinzu kommt die geringe Dichte an Typ-I-Fasern der quergestreiften Muskulatur (ermüdungsresistent), die die Kontraktion von Zwerchfell und Interkostalmuskulatur verstärken könnten.

Das Myokard des FG und NG ist, wie seit den umfangreichen Studien von Friedmann seit 1968 bekannt, in seiner Kontraktilität wegen zu geringer kontraktiler Elemente und der unterentwickelten sympathischen Innervation mit zu niedrigen Noradrenalinspeichern eingeschränkt.

Alle Inhalationsnarkotika üben beim FG und NG eine besonders starke Atemdepression aus, wobei Halothan besonders die Funktion der Interkostalmuskulatur stört. Die CO₂ Antwortkurve wird durch die Inhalationsnarkotika um so stärker deprimiert, je jünger das Kind ist. Ebenso beeinträchtigen sie die kardiovaskuläre Funktion in der Neonatalperiode stärker als im späteren Leben. Diese Störungen können durch die Prämedikation mit Atropin deutlich abgeschwächt werden.

Seit Ende der 80er Jahre liegen überzeugende Studien vor, die belegen, daß eine nicht ausreichende Narkosetiefe beim FG und NG die perioperative Morbidität erhöht. Die minimale anästhetische Konzentration (MAC) praktisch aller Inhalationsnarkotika liegt beim FG und NG niedriger als im späteren Lebensalter. Selbst Konzentrationen unterhalb der MAC können erhebliche Kreislaufdepressionen hervorrufen, so daß zur ausreichenden Anästhesietiefe Kombinationen mit Fentanyl oder Ketanest geeignet sind, die Nebenwirkungen der Inhalationsnarkotika zu reduzieren.

Th. Wiswell (Jefferson Univ. Philadelphia) beschrieb den heutigen Behandlungsstandard der Mekoniumaspiration.

Viel ist über Beatmungsstrategien beim Mekoniumaspirationssyndrom (MAS) veröffentlicht worden. Auch heute tendieren die meisten Therapeuten dazu, Hyperventilationstechniken anzuwenden, um über eine Alkalose die pulmonale Hypertension zu unterdrücken. Es gibt keine verläßlichen Daten darüber, ob eine Behandlungsstrategie besser ist als die andere, jedenfalls sind die extremen Hyperventilationen verlassen worden, weil sie die Lunge schädigen und die Hirnperfusion stark reduzieren. Es geht beim MAS nicht nur um die pulmonale Hypertension, sondern ganz wesentlich um die pulmonale Entzündung durch das Mekonium selbst, den Proteineinstrom in die Luftwege und verschiedene Mediatoren, die die Entzündung unterhalten. Surfactant wird inaktiviert, bereits intrauterin kommt es zum Umbau der Pulmonalgefäße und Alveolenveränderungen. Alle Beatmungstechniken einschließlich PLV haben keine entscheidenden Verbesserungen in der Überlebensrate gebracht, HFJV zeigte sogar eine Verschlechterung gegenüber konventioneller Beatmung, die Erlaubnis zur Anwendung der PLV für das Kindersalter wurde von der FDA sogar zurückgenommen. Die Gabe von Surfactant und NO, die frühe Gabe von Kortison und intrauterine Spülungen zur Beseitigung des Mekonium vor der Geburt zeigten vorübergehende Besserungen der Oxygenierung, diese Maßnahmen änderten weder Mortalität noch Spätfolgen. Es bleibt als Therapiemaßnahme der Wahl die Prävention mit Absaugen des Mekonium vor der Geburt der Schultern sowie die örtlich durchgeführte konventionelle Beatmung unter Vermeidung extremer Hyperventilation oder permissiver Hyperkapnie. Physiotherapie und Sedierung sollten nicht vergessen werden. Als Notfallmaßnahmen sind von der FDA HFO, Surfactant, NO und ECMO zugelassen, gehören aber nicht zur Standardtherapie.

Der gleiche Autor führte in sehr engagierter Form durch das Thema: Gefahren der Hypo- und Hyperkapnie beim FG. Er ist zu diesem Thema besonders legitimiert, weil in diesem Bereich viele Untersuchungen an der Jefferson Universität durchgeführt wurden. Hyopkapnie ist durch einen pCO₂ unter 35 mmHg, Hyperkapnie durch einen pCO₂ über 50 mmHg definiert. Eine Reihe von retrospektiven Arbeiten zeigten bedrohliche Nebenwirkungen beim FG, wenn der pCO₂ beatmungsbedingt unter 30 mmHg absank, statistisch konnten direkte Bezüge zum vermehrten Auftreten von BPD, zystischer periventrikulärer Leukomalazie (pvL) und Hirnblutungen (ICB) erkannt werden, sowohl in der prä- als auch post-Surfactantzeit. In einer prospektiven Studie, die eine hochfrequente Jet-Beatmung (HFJV) mit SIMV zur Vermeidung der BPD beim FG verglich, mußte die Untersuchung abgebrochen werden, weil in der HFJV-Gruppe eine pvL und ICB zu häufig auftraten. Der pCO₂ stand in keinem Bezug zu den schweren Nebenwirkungen! Diese Untersuchung führte alle vorausgegangenen Spekulationen ad absurdum!

Diese Untersuchung zeigte aber, daß Patienten mit pulmonaler Hypertonie, bei denen der pCO₂ unter 25 mmHg abgesenkt wurde, signifikant häufiger eine pvL verbunden mit psychomotorischer Retardierung aufwiesen und daß Patienten mit einem pCO₂ unter 15 mmHg vor Beginn einer ECMO-Behandlung vermehrt Hörverluste erlitten.

Bei erhöhtem pCO₂ über 50 mmHg kam es zwar zur früheren Entwöhnung vom Respirator, aber auch zur gehäuften Dialysepflichtigkeit und späteren Nachbeatmungen, ohne daß sich die Mortalität geändert hätte. Stieg beim FG unter 1500 g der pCO₂ über 64 mmHg an, trat eine erhebliche Steigerung der ICB auf, pro 7,5 mmHg CO₂-Anstieg wurden 30 % mehr Hirnblutungen gesehen.

Die große Erwartung, eine permissive Hyperkapnie würde die Beatmungsdauer beim FG verringern, hat sich teilweise erfüllt, aber der Preis erscheint zu hoch. Es bleibt vorerst der Schluß zu ziehen, daß weder Hypo- noch Hyperkapnie bei der Beatmung einen entscheidenden Vorteil für die Patienten gebracht haben und daß mittlere CO₂-Werte (35 - 50 mmHg) weiterhin als Ziel der Ventilation sinnvoll erscheint.

In einer überraschenden Laudatio durch den Veranstalter des „Neonatal and Infant Respiratory Symposium”, die Ohio State University, wurde die Bedeutung des vorliegenden Kongreßberichts, der zum 25sten Male in Folge erstellt und in der Zeitschrift AINS veröffentlicht wurde, gewürdigt. Dieser Kongreßbericht habe zum Bekanntheitsgrad dieses wichtigen Symposiums und seiner Referenten vornehmlich im deutschsprachigen Raum, aber auch in ganz Europa beigetragen.

Diese 25jährige Kontinuität der Kongreßberichte war offensichtlich auch der Grund, den Autor dieser Zusammenfassung als Referenten zu 5 Vorträgen einzuladen, um einen eher wenig beachteten Aspekt der neonatalen Beatmung und Intensivtherapie zu beleuchten, nämlich die endoskopische Beurteilung von kongenitalem und erworbenem Stridor, von Intubationstraumen und den wichtigsten Formen der Atemwegsobstruktionen im Kindesalter. Außerdem wurden Daten der ersten randomisierten Studie zur Wirksamkeit von HÄS im Kindesalter < 3 Jahre, die kürzlich in Köln durchgeführt wurde, vorgestellt.

Der Inhalt letzterer Vorträge ist vorwiegend in der Zeitschrift „Paediatric Anaesthesia” veröffentlicht worden und soll nicht Teil dieses Berichtes sein.