Pathophysiologie und Beatmungsprinzipien bei COVID-19(Stand: 26.04.2020)

Vorwort

Wurde zu Beginn der weltweiten Ausbreitung des SARS-CoV-2 postuliert, dass die Entwicklung eines klassischen ARDS bei schweren Verlaufsformen den gehäuft auftretenden respiratorischen Insuffizienzen bei COVID-19-Patienten zugrunde liegt, herrscht zunehmend Unsicherheit über die Generalisierbarkeit dieser Annahme. Vielmehr muss wahrscheinlich zwischen verschiedenen Ätiologien bzw. Ausprägungen der respiratorischen Insuffizienz unterschieden werden.
 
Mögliche Ursachen können laut derzeitiger Theorien und Kenntnisstand eine Viruspneumonie, ein ARDS(-ähnliches Bild) sowie ggf. auch (Mikro-)thromboembolien der Lungengefäße sein. Auch eine Endotheliitis scheint eine prominente Rolle zu spielen. Während die Diagnose einer Pneumonie über Fieber bzw. eine vermutete Atemwegsinfektion, hohe Atemfrequent, niedrige Sättigungswerte sowie Dyspnoe gestellt werden kann, orientiert sich die Diagnose eines ARDS nach der Berlin-Definition am Oxygenierungsindex (paO2/FiO2). 
 
Daraus resultierend, müssen ggf. auch die Therapieempfehlungen bezüglich der Beatmungstherapie angepasst werden und für jeden Patienten individuelle und differenzierte Überlegungen zur Beatmung angestellt werden. Dies gestaltet sich an diesem frühen Zeitpunkt der Pandemie jedoch schwierig, da eine systematische Einteilung der Patienten aktuell noch nicht mit Sicherheit möglich ist und daher weder Empfehlungen von Leitlinienqualität ausgesprochen, noch die Wahrscheinlichkeit des Ansprechens auf eine spezielle Therapie abgeschätzt werden können.
 
Wir versuchen an dieser Stelle einen Überblick über die verschiedenen Erklärungs- und Therapieansätze zu geben und mögliche Strategien für die Beatmung zusammenzufassen, um daraus mögliche Schlussfolgerungen für die Praxis ableiten zu können. Eine Aussage über die klinische Relevanz und Richtigkeit dieser Theorien ist zu diesem frühen Zeitpunkt noch nicht vollumfänglich möglich. Die Übertragbarkeit auf den speziellen klinischen Fall muss daher sorgfältig überprüft werden. Dabei dient dieser Artikel dazu, sich über mögliche Faktoren zu informieren, welche zu einer respiratorischen Insuffizienz führen und wie diese therapiert werden können, um diese im klinischen Alltag nicht außer acht zu lassen.
 
Sicherlich gibt es auch bei COVID-19 nicht nur schwarz und weiß und mit überlappenden oder ineinander übergehenden Symptomen und Erscheinungen des Krankheitsbildes muss gerechnet werden.
 
Mit jeder publizierten neuen Theorie werden auch Kritiker laut, die die neu aufgestellten Thesen widerlegen wollen.
 
Die von einigen Autoren postulierte Ähnlichkeit zum HAPE (High Altitude Lung Edema) scheint dagegen nicht gegeben zu sein und daher sollte COVID-19 auch nicht an diesem Krankheitsbild orientiert therapiert werden.
 
Nicht-indizierte oder pathophysiologische Therapien sollen auch bei noch nicht umfangreichem Kenntnisstand zu COVID-19 unterlassen werden.
 
Oberste Priorität hat in jeder Phase der Behandlung der Schutz des Personals durch geeignete persönliche Schutzausrüstung. Die Angst vor Ansteckung darf kein primärer Grund für eine Intubation sein.

Pathophysiologie

Die primäre Replikation des SARS-CoV-2 findet in den oberen Bronchialepithelzellen sowie den Mucosazellen des Gastrointestinaltrakts statt. Wird die Infektion nicht in diesem frühen Krankheitsstadium immunologisch kontrolliert, repliziert das Virus in den alveolaren Epithelzellen und damit in der Lunge als primäres Zielorgan. Dies geschieht in der frühen Infektionsphase. Es kommt zu einer Entzündungsreaktion mit lokaler Vasodilatation, erhöhter endothelialer Permeabilität und Invasion von Leukozyten. Die dadurch bedingte Herdpneumonie führt zu Hypoxämie und kardiovaskulären Stressreaktionen. Die starke lokale Inflammation bedingt schwere Schädigungen des Lungenparenchyms mit konsekutiver respiratorischer Insuffizienz. Dabei hängt der Schweregrad der respiratorischen Insuffizienz von Schweregrad der Infektion, der Immunantwort und der allgemeinen Konstitution des Patienten, aber auch von den patienteneigenen Kompensationsmechanismen - also dem Atemantrieb - und der Zeitspanne zwischen dem Auftreten der ersten klinischen Symptome und dem Beginn der klinischen Behandlung ab. Einerseits kommt es zu ausgeprägter Hypoxämie, aber auch zu rezidivierenden, erheblichen CO2-Anstiegen bei den Patienten mit erhöhten alveolo-arteriellen Sauerstoffdifferenzen sowie einer hohen Differenz von arteriellem und endtidalem CO2. Darüber hinaus kann es in einer späten Phase zur Hyperinflammation mit Zytokinsturm kommen. Damit lässt sich COVID-19 in drei Phasen einteilen.

• Phase I: frühe Infektion
• Phase II: pulmonale Erkrankung 
• IIa: ohne Hypoxie (paO2/FiO2 > 300 bzw. paO2 > 63 mmHg bei Raumluft)
• IIb: mit Hypoxie (paO2/FiO2 < 300 bzw. paO2 < 63 mmHg bei Raumluft)
• Phase III: hyperinflammatorische Erkrankung

 
Kardiale Folgen der pulmonalen Pathologie

Neben der pulmonalen Problematik muss in jeder Phase der Behandlung auch eine kardiale Komorbidität Beachtung finden. Neben einer möglichen Myokarditis spielen auch andere Ursachen für kardiale Komplikationen eine Rolle bei COVID-19: Die Hypoxämie führt zu einer erhöhten Herzarbeit, um die Gewebeperfusion durch eine Steigerung des Herzzeitvolumens sicherzustellen. Als Folge der kompensatorischen Hyperventilation kommt es zu einer Nachlasterhöhung für den linken Ventrikel und durch die erhöht negativen intrathorakalen Drücke möglicherweise durch eine Vorlasterhöhung zu einer verstärkten Rechtsherzbelastung. Auch Herzrhythmusstörungen, Herzinsuffizienz und Koronarereignisse sowie (Mikro-)embolien der Lungenarterien werden begünstigt. Regelmäßige Bestimmungen des Troponins im Serum zur Evaluation einer kardialen Komponente werden empfohlen.
 

Klinischer Verlauf

Typischerweise tritt Dyspnoe als Symptom einer respiratorischen Insuffizienz bei COVID-19 im Median erst 6,5 Tage nach Beginn der ersten klinischen Symptome auf (Phase II). Dies ist der Zeitpunkt, ab dem die Patienten überwiegend stationär behandelt werden.
 
Davon sind hauptsächlich ältere oder chronisch kranke Patienten betroffen, aber auch junge Patienten können eine ausgeprägte und vital bedrohliche Symptomatik entwickeln und sollten daher streng überwacht und bei Symptomverschlechterung unverzüglich intensivmedizinisch behandelt werden. Trügerisch ist die Tatsache, dass viele COVID-19-Patienten trotz bereits schlechter arterieller Sauerstoffsättigungswerte lange Zeit asymptomatisch bleiben und sich bei Dekompensation innerhalb kürzester Zeit verschlechtern. Im Median tritt ein ARDS 2,5 Tage nach Beginn der Dyspnoe auf. 
 
Eine regelmäßige Messung der Vitalparameter wie Atemfrequenz und Sättigung, aber auch Puls, Blutdruck und Temperatur sind daher unerlässlich, um Risikopatienten zu identifizieren und den Übergang von Phase IIa zu Phase IIb zu erkennen. Weitere Instrumente hierfür sind neben der Erhebung des (q)SOFA-Scores die laborchemische Bestimmung von D-Dimeren, LDH, CRP, IL-6, Ferritin und (Differenzial-)Blutbild mit besonderem Augenmerk auf die Lymphozyten. Auch arterielle oder kapilläre Blutgasanalysen bei Raumluft sollten zur Abschätzung des Ausmaßes der respiratorischen Insuffizienz erfolgen. Ein weiterer möglicher Prädiktor für eine Bevorstehende respiratorische Dekompensation könnte ein erniedrigtes CO2 in der Ausatemluft sein. Britische Autoren erklären dies damit, dass es über eine Hyperventilation zur Kompensation der Hypoxämie zur Hypokapnie kommt. CO2 kann aufgrund einer hohen Diffiusionsfähigkeit noch abgeatmet werden, während die Sauerstoffaufnahme schon gestört ist. Bemerkenswert sei, dass diese Patienten sich lange nicht luftnötig fühlen und präsentieren („happy hypoxic“), da es ggf. durch die respiratorische Alkalose zu einer Linksverschiebung der  Sauerstoffbindungskurve des Hämoglobins und damit zu einer erhöhten Sauerstoffaffinität komme. Hier seien relativ gute Sauerstoffsättigungswerte trotz eines niedrigen Sauerstoffpartialdrucks messbar. Steige das CO2 im Verlauf durch Aggravierung der respiratorischen Insuffizienz an, komme es zur raschen Zustandsverschlechterung der Patienten. Dies sei auch bei der Intubation und anschließenden Beatmung zu berücksichtigen, da es bei einem Anstieg des paCO2 zu einer raschen Entsättigung durch eine Verschiebung der Sauerstoffbindungskurve nach rechts komme.

pathophysiologische Theorien der respiratorischen Insuffizienz und entsprechende Therapiekonsequenzen

L- und H-Typ 

Im Gegensatz zur Ausgangshypothese, dass es sich bei der pulmonalen Pathologie bei COVID-19 um ein klassisches ARDS handle, haben Gattoni et al. die Theorie entwickelt, dass zwischen zwei Hauptphänotypen mit unterschiedlichem Therapieansprechen unterschieden werden muss, da die ARDS-Definition nicht auf alle Patienten mit respiratorischer Insuffizienz übertragbar sei. Dieses Modell basiert auf CT-Untersuchungen und erfordert noch klinische sowie histopathologische Validierung.
 
Der L-Typ (niedrig = low -> L-Typ; > 50 % der Erkrankten) sei dabei durch niedrige Elastance (= gute Compliance), ein niedriges Ventilations-Perfusions-Verhältnis, ein niedriges Lungengewicht und eine niedrige Rekrutierbarkeit gekennzeichnet.
 
Insgesamt sei die Lunge gut belüftet, die typischen milchglasartigen Trübungen finden sich subpleural oder in den Lungenspalten. Ein schweres Lungenödem fehle, die Hypoxämie könne im Gegensatz zum atelektasebedingten Mechanismus beim ARDS a.e. durch einen Verlust der pulmonalen Autoregulation der Gefäße erklärt werden, wodurch es - durch ausgeprägte Vasodilatation in den erkrankten, minderbelüfteten Lungenarealen - zum erhöhten Rechts-Links-Shunt kommt. Kompensatorisch komme es zu einer Erhöhung des AMV v.a. über eine Erhöhung des Tidalvolumens durch negativere intrathorakale Drücke. Daraus resultiere die geringe Rekrutierbarkeit und das häufige Fehlen von subjektiver Dyspnoe. Der Unterschied zum klassischen ARDS (s.u.) wird in der erhaltenen Lungenmechanik mit guter Compliance deutlich. Bei klinischer Unauffälligkeit seien niedrige Sättigungswerte möglicherweise tolerabel und auf eine Intubation könne verzichtet werden.
 
Der H-Typ (hoch = high -> H-Typ; 20-30 % der Erkrankten) zeichne sich durch hohe Elastance (= niedrige Compliance), ein hohes Ventilations-Perfusions-Verhältnis, ein hohes Lungengewicht und eine hohe Rekrutierbarkeit aus. 
 
Bei diesen Patienten liege demzufolge ein typisches ARDS (s.u.) mit relevantem Rechts-Links-Shunt im Rahmen einer Viruspneumonie vor, die CT-morphologisch von ARDS-typischen, flächenhaften Konsolidierungen geprägt ist. Eine invasive Beatmung sei häufig unumgänglich, wobei das Ansprechen auf eine Bauchlagerung (Proning) möglicherweise von der Ätiologie des ARDS abhängig sei: das Ansprechen sei beim sekundären besser als beim primären ARDS.
 
Infolge hoher negativer inspiratorischer Drücke und der daraus resultierenden größeren intrathorakalen Druckschwankungen (ca. 15 cm H2O) zur Generierung höherer Tidalvolumina kombiniert mit erhöhter inflammationsbedingter Permeabilität der Lungengefäße könne es zum Übergang vom L- zum H-Typ mit Ausbildung eines schweren interstitiellen Ödems kommen. Hier soll wahrscheinlich eine frühe Intubation favorisiert werden. Nicht außer Acht gelassen werden dürfe jedoch die Tatsache, dass durch zu frühe Intubation und aggressive Beatmungsstrategien möglicherweise ebenfalls ein Übergang vom L- zum H-Typ iatrogen begünstigt werden kann.
 
Im Gegensatz zum H-Typ, der wie ein typisches ARDS und mit invasiver Beatmung therapiert werden solle, sei beim L-Typ wahrscheinlich ein eher zurückhaltendes Vorgehen in Form einer Stufentherapie Mittel der Wahl:
zunächst O2-Gabe über Maske bei Hypoxämie (geringere Aerosolbildung als Nasenbrille)
nicht-invasive Verfahren wie HFNC und NIV bei Patienten mit Dyspnoe, solange der Patient davon profitiert unter Berücksichtigung des Eigenschutzes (Aerosolbildung!)
kritische Indikationsstellung bzgl. Intubation, aber Notfallintubationen vermeiden
wenn möglich Vermeidung aggressiver Beatmungsparameter (hoher PEEP & Spitzendruck), da Compliance in der Regel gut, ggf. auch niedrigere Oxygenierungswerte tolerieren (Lactat?)
bei Hyperkapnie sind möglicherweise höhere Tidalvolumina (bis 8 ml/kg KG) bei guter Compliance im Gegensatz zur Beatmung beim ARDS unkritischer
Bauchlagerung intubierter Patienten nur bei Profit, Selfproning bei spontan atmenden Patienten (auch unter nicht-invasiven Verfahren) aber unterstützenswert
 
Zur Differenzierung in L- und H-Typ s. auch https://m4mvscovid.de/de/intensivstation/warum-covid-19-kein-klassisches-ards-ist/

ARDS

Unter dem Begriff ARDS (Acute Respiratory Distress Syndrome oder Akutes-Atemnotsyndrom) werden akute Lungenfunktionsstörungen im Sinne einer Oxygenierungsstörung verschiedenster Ursachen, jedoch unter Ausschluss einer rein kardialen oder hydropischen Genese zusammengefasst, bei denen es radiologisch zu einer Verdichtung der Lungenstruktur kommt. Dabei kommt es durch eine Hyperinflammation zu einer erhöhten endo- und epithelialen Permeabilität und konsekutiv zum pulmonalen, intraalveolären Ödem mit erschwertem Gasaustausch und somit zur Oxygenierungsstörung. Durch Atelektasen, die durch verminderte Surfactantbildung begünstigt werden, kommt es zum funktionellen Rechts-Links-Shunt. Eine Komplikation im weiteren Verlauf eines ARDS ist die Lungenfibrose. Ein solches Krankheitsbild kann durch SARS-CoV-2 hervorgerufen werden.
 
Radiologisch imponieren bei vielen COVID-19-Patienten ARDS-typische bilaterale, disseminierte, aber vor allem subpleural gelegene Verschattungen. (Rö-Thorax-Aufnahmen). Aufgrund der hohen Infektiosität des Erregers sollte jedoch möglichst auf Transporte und wiederholte radiologische Untersuchungen verzichtet werden. Auch aus diesem Grund gerät zunehmend der Lungenultraschall zur Diagnosestellung und Verlaufskontrolle in den Fokus der bildgebenden Diagnostik. Die Sonografie der Lunge ist hierbei nach aktueller Studienlage der CT-Diagnostik bei ARDS gleichwertig und kann auch schon vor klinischer Verschlechterung Hinweise für das Vorliegen einer Lungenschädigung durch das Virus und die daraus folgende inflammatorische Reaktion liefern. 

• Lungenultraschall bei COVID-19 Teil 1
• Lungenultraschall bei COVID-19 Teil 2

 Bei beatmeten Patienten lässt sich die Schwere des ARDS anhand von BGA- und Beatmungsparametern durch Berechnung des sog. Horovitz-Index einteilen in

• mild:               paO2 /FiO2 > 200 aber ≤ 300 mmHg
• moderat:         paO2/FiO2 > 100 aber ≤ 200 mmHg
• schwer:           paO2/FiO2 ≤ 100 mmHg

 Beachte: Der paO2-Wert wird hier in mmHg ausgedrückt, FiO2 ist eine dimensionslose Zahl (Fraktion). Ein Sauerstoffanteil der Inspirationsluft von 35 % bedeutet zur Berechnung beispielsweise eine FiO2 von 0,35. 100% entsprechen also einer FiO2 von 1.
 
Ein Rechenbeispiel:
paO2 in der BGA 114 mmHg, 65 % Sauerstoff in der Atemluft am Gerät:
114 mmHg : 0,65 = 175,38 mmHg -> fällt in die Kategorie “moderates ARDS”
 

Beatmungstherapie bei ARDS

War möglichst der Verzicht auf eine invasive Beatmung bisher das primäre Ziel und der Einsatz von High-Flow-O2-Therapie und NIV beim ARDS zu bevorzugen, so wird das Beatmungsmanagement des ARDS zunehmend diskutiert.
 
Bei mildem ARDS kann die Oxygenierung über High-Flow-Nasal-Cannula (HFNC) und nicht-invasive Ventilation (NIV) unter Beachtung der Kriterien für eine lungenprotektive Beatmung versucht werden (s. Mögliche Oxygenierungswege). Dabei ist es wichtig, ein Versagen dieser Verfahren frühzeitig zu erkennen. Die Versagerraten für die NIV liegen bei 50 %, mit Mortalitätsraten von wiederum 50 %. Bei fehlendem Frühansprechen (FiO2 <150 bzw. 175 mmHg nach einer bis zwei Stunden) auf NIV sollte daher intubiert werden, da bei diesen Patienten durch NIV die Intubation zwar verzögert, aber schlussendlich nicht vermieden werden kann.
 
In der S3-Leitlinie zur invasiven Beatmung wird empfohlen, Patienten mit einem Horovitz-Index < 100 mmHg zu intubieren und invasiv zu beatmen, wobei in einer Studie bereits ab einem Index von < 150 mmHg eine erhöhte Mortalität gezeigt werden konnte (zur Intubation s. Schulung: Intubation & Intubations-Algorithmus). Weitere Kriterien für die Intubation sind steigender O2-Bedarf, stetig oder rasch sinkende SaO2, steigende Atemfrequenz > 30/min und Zunahme der Atemarbeit. Da es bei COVID-19 zu einer akuten Aggravierung der Hypoxämie und einer raschen Zustandsverschlechterung kommen kann, ist ein intensives Monitoring der Patienten unumgänglich, um einen Intubationsbedarf rechtzeitig zu erkennen.
 
Gute Daten bezüglich der zu wählenden Beatmungsmodi in der Initialphase nach Intubation (0-48h) gibt es bislang nicht. Insgesamt könnte ein druckkontrollierter Beatmungsmodus (z.B. BIPAP) aus physiologischer Sicht jedoch von Vorteil sein. In diesem Beatmungsmodus ist auch eine Spontanatmungsaktivität möglich. Zur Optimierung der Beatmung kann in der Anfangsphase eine Vertiefung der Sedierung und ggf. in Einzelfällen auch eine Relaxierung erwogen werden, um eine bessere Compliance zu gewährleisten und den Oxygenierungsindex bei gleichzeitig niedrigeren notwendigen Beatmungsdrücken zu verbessern.
 
Bei gutem klinischem Verlauf sollte durch Reduzierung der Analgosedierung eine rasche Spontanisierung der Atmung z.B. im CPAP-Modus angestrebt werden. Wie auch unter kontrollierter Beatmung ist auf Lungenprotektion (s.u.) zu achten. Ist eine längere Beatmungstherapie bei schwereren Formen des ARDS mit Bauchlagerungsepisoden notwendig, erfordert dies eine tiefe Analgosedierung bis etwa RASS -4 mit eventueller Relaxierung.
 
Um Atelektasen und den dadurch entstehenden Rechts-Links-Shunt sowie das pulmonale Ödem zu reduzieren, empfiehlt sich ein erhöhter PEEP, der bei steigendem FiO2-Bedarf mit Hilfe der FiO2-PEEP-Tabellen des ARDS-Network (s.u.) als Orientierungshilfe weiter angepasst werden kann. Dabei sollte, wenn möglich, initial nach der low-PEEP-Tabelle beatmet werden. 

• initiale Einstellung nach low-PEEP Tabelle nach ARDS-Network

• ggf. bei schwerem ARDS auch initiale Einstellung nach high-PEEP-Tabelle (sollte mit erfahrenem Intensivmediziner besprochen werden)

Als Faustregel gilt, dass Patienten mit kritischer Hämodynamik bzw. guter Compliance bevorzugt nach low-PEEP-Tabelle beatmet werden sollten, bei Patienten mit geringer Compliance (z.B. adipöse Patienten, schweres ARDS) empfiehlt sich eher die high-PEEP-Tabelle.
 
Generell sollten Messmanöver (z.B. Best-PEEP-Trial) durchgeführt werden, um zu prüfen, ob der Patient von einer PEEP-Erhöhung profitiert. 
 
Bei respiratorischer Verbesserung sollte zunächst die FiO2 reduziert werden, bevor der PEEP reduziert wird.
 
Im Fokus der ARDS-Beatmung steht die Lungenprotektion. Um eine weitere Schädigung der Lunge durch ventilatorinduzierte Mechanismen (VILI) wie zu hohe Atemzugvolumina, hohe Scherkräfte und hohe transpulmonale Drücke zu vermeiden, gilt es, einige Grundsätze zu beachten. In erster Linie sollten die Tidalvolumina möglichst niedrig gewählt und ein Driving Pressure (Differenz aus Spitzendruck und PEEP) höher als 15 mbar vermieden werden. 
 
Zielparameter der Beatmung sind SaO2 = 90-94% und paO2 = 60-80 mmHg (bei vorbekannter COPD ggf. auch >55 mmHg). Dabei ist eine permissive Hyperkapnie bis zu einem paCO2 < 80 mmHg und pH-Werten bis > 7,2 möglich, ggf. kann ein Pufferversuch unternommen werden.
 
Mögliche Parameter zum Einstieg in die lungenprotektive Beatmung sehen wie folgt aus: 

• niedriges Tidalvolumen (4-)5-6 ml/kg ideales Körpergewicht (Patienten ausmessen, Größe -100)
• PEEP ≥ 10 mbar
• Spitzendruck ≤ 30 mbar
• FiO2 0,5 (je nach Wert in der BGA)
• Atemfrequenz 16-20 /min
• I:E = 1:1,5

Nach Bedarf anzuwenden sind

• PEEP-Erhöhung auf 16-20 mbar
• Erhöhung des AMV über Erhöhung der AF bis 30/min
• Anpassung des I:E auf 
  • 1:1 bei führender Oxygenierungsstörung 
  • 1:2 bei paCO2/etCO2-Erhöhung oder Air trapping/intrinsic PEEP – erkennbar an Abbruch Exspiration in der Flow-Kurve des Beatmungsgerätes
  • CAVE: ein inverses I:E soll nicht angewendet werden (z.B. 1,5:1 oder 2:1)

 
Führen diese Anpassungen nicht zu einer Verbesserung der Oxygenierung (paO2/FiO2 < 150 mmHg) oder weist die pulmonale Sonografie auf das Vorhandensein von Atelektasen hin, sollte frühzeitig (innerhalb der ersten 24 Stunden) eine konsequente Bauchlagerung für 16 Stunden im Wechsel mit Rückenlagerung (z.B. für 8 Stunden) erfolgen. Diese sollte in mehreren Zyklen erfolgen, Empfehlungen hierzu sprechen von bis zu 7 Wiederholungen. Hierbei sind Kontraindikationen zu beachten! Gegebenenfalls sind alternativ Seitenlagerungen von 90/135° mit Betonung einer Lungenseite und Besserung der Oxygenierung bei Lagerung auf die „gesündere Seite“ (= good lung down) möglich. Die radiologischen/sonografischen Befunde sollten auch hierbei beachtet werden.
 
Wird unter o.g. Maßnahmen keine ausreichende Verbesserung der Oxygenierung erzielt, kann in Einzelfällen eine NO-Inhalation in Betracht gezogen werden. An die Indikationsstellung einer ECMO-Therapie muss frühzeitig und breit gedacht werden (Horovitz-Index < 60 mmHg).
 
Bei anderen Primärerkrankungen als Ursache für ein ARDS liegt die Letalität der schweren Form bei bis zu 60%, weshalb auch bei ARDS durch COVID-19 mit einer hohen Case Fatality Rate gerechnet werden muss.
 

Mikroembolien & Endotheliitis

Erfahrungen aus der Intensivtherapie britischer Patienten legen nahe, dass in der Initialphase der respiratorischen Insuffizienz bei einigen Patienten mikroembolische Lungengefäßverschlüsse im Vordergrund der Oxygenierungsstörung stehen könnten. Dabei gibt es sowohl Beobachtungen, die ist möglicherweise mit einem Anstieg prokoagulatorischer Faktoren zu erklären. Die Compliance der Lunge sei dabei nicht eingeschränkt. ARDS und bakterielle Superinfektionen sowie die daraus resultierenden Probleme seien erst im späteren Verlauf relevant.
 
Die britischen Kollegen schlussfolgern daraus, dass in dieser Phase der Erkrankung die Beatmung nicht zu aggressiv gestaltet werden sollte, um negative Effekte in späteren Krankheitsstadien durch ventilatorassoziierte Schädigungen zu vermeiden. Ein niedriger Anfangs-PEEP (ca. 10 mbar) scheine bei vielen Patienten ausreichend zu sein.
 
Auch in dieser Erkrankungsphase wird eine frühe Bauchlagerungstherapie durch Verbesserung der Perfusionsverhältnisse empfohlen (ab paO2/FiO2 < 120 mmHg). NO-Inhalation oder die inhalative oder intravenöse Verabreichung von Prostazyklin könne möglicherweise ebenfalls die Perfusionssituation und damit den Gasaustausch verbessern.

Neuere pathologische Auswertungen von Gewebsproben von COVID-19-Patienten haben ergeben, dass virusbedingte Endothelschäden im Rahmen einer Endotheliitis ein ernstzunehmender Pathomechanismus bei schweren COVID-19-Verläufen darstellt. Damit ist COVID-19 keine reine Lungenerkrankung. Welche klinischen Konsequenzen daraus gezogen werden können ist noch unklar. 

Fundierte Empfehlungen zur Antikoagulation bei COVID-19 (unfraktioniertes Heparin vs. LMWH, therapeutische vs. prophylaktische Dosierung) gibt es aktuell nicht.

Praktische Konsequenzen für die Beatmungstherapie bei COVID-19

In der Zusammenschau der bisherigen Erkenntnisse und schlüssigen Theorien zur pulmonalen Pathophysiologie bei COVID-19 erscheint ein stufenweises Vorgehen unter Abwägung von Vor- und Nachteilen von nicht-invasiven Oxygenierungswegen gegenüber invasiver Beatmung als sinnvoll. Am Anfang dieser Stufentherapie sollte die O2-Gabe über eine Sauerstoffmaske stehen. Ist diese nicht mehr ausreichend, sollte zu HFNC und NIV übergegangen werden.
 
Im initialen Stadium der Pandemie wurden nicht-invasive Oxygenierungswege wie (O2-Nasenbrille/-Maske mit höheren Flussraten, HFNC und NIV) aufgrund des hohen Potentials der Aerosolbildung und des möglicherweise schlechteren Outcomes der Patienten bei später Intubation nicht empfohlen. Mit wachsender Erfahrung mit COVID-19 könnten diese Verfahren nach aktuellem Kenntnisstand unter bestimmten Bedingungen (NIV per Helm statt Maske, non-vented Masken mit virendichten Filtern, HFNC mit niedrigem Flow) möglicherweise sicher für das Personal und je nach Ätiologie der respiratorischen Insuffizienz von Vorteil für die Patienten sein, um eine Intubation zu vermeiden und mögliche ventilatorassoziierte Schädigungen und dadurch bedingte negative Beeinflussung des Krankheitsverlaufs zu vermeiden. Daher rücken auch diese Verfahren wieder in den Fokus der Therapie. Die Inhalation mit Kochsalzlösung reduziert die Aerosolabgabe.
 
Hierbei ist zu berücksichtigen, dass die Patienten bei erhöhtem Atemantrieb durch zu hohe Atemzugvolumina und intrathorakale Druckschwankungen auch unter Spontanatmung (mit oder ohne NIV) Lungenschäden entwickeln können (patient-self inflicted lung injury = P-SILI).
 
Bei allen Ätiologien des respiratorischen Versagens bei COVID-19 stellt sich die Frage, wie der optimale Zeitpunkt für die Intubation abgepasst werden kann. Eine alleinige Indikationsstellung aufgrund von Hypoxämie ohne weitere aggravierende Faktoren wie z.B. subjektive Dyspnoe oder Zeichen der mangelnden Gewebsoxygenierung wird derzeit von vielen Autoren und Klinikern in Frage gestellt.
 
Ob eine Intubation für den Patienten vor- oder nachteilig ist, kann sicherlich nicht pauschalisiert werden und sollte am individuellen Fall entschieden werden.
 
Die Deutsche Gesellschaft für Pneumologie und Beatmungsmedizin e.V. (DGP) empfiehlt bei fehlendem Frühansprechen (FiO2 <150 bzw. 175 mmHg nach einer Stunde) auf NIV, steigendem O2-Bedarf, stetig oder rasch sinkender SaO2, steigender Atemfrequenz > 30/min und Zunahme der Atemarbeit die Indikation zur Intubation zu prüfen. Zeichen einer drohenden respiratorischen Erschöpfung sind flache schnelle Atmung („rapid shallow breathing“), deutliche Aktivität der inspiratorischen Atemhilfsmuskulatur, Einziehungen der oberen oder unteren Thoraxapertur und/oder sichtbare muskuläre Aktivität der Muskulatur des Schultergürtels, Agitation und Minderung der Vigilanz durch die respiratorische Insuffizienz und Entwicklung bzw. Verstärkung einer respiratorischen Azidose mit Hyperkapnie. Hierbei ist zu beachten, dass COVID-19-Patienten aufgrund stummer Atelektasen häufig asymptomatisch sind und trotz drohender respiratorischer Verschlechterung noch keine Warnzeichen wie Dyspnoe, Tachypnoe oder erhöhte Atemarbeit zeigen.
 
Egal in welchem Stadium der Erkrankung sich der Patient befindet und mit welcher Form der Beatmung er therapiert wird, ist stets auf die Grundsätze einer lungenprotektiven Beatmung zu achten.
 

modifiziert nach DGP-Positionspapier, Abb. 2 

Erste Daten zeigen positive Effekte von NO-Inhalation, es muss jedoch mit einer nach einigen Tagen eintretenden Tachyphylaxie gerechnet werden. Auch Prostazyklintherapie könnte eine sinnvolle Option sein.
 
An eine ECMO-Therapie muss gedacht werden (Horovitz-Index < 60 mmHg).
 
Insgesamt werden die Intensivaufenthalte prolongiert und das Weaning als verzögert beschrieben. Auch Verläufe mit sekundärer Verschlechterung nach initialer Besserung sind beschrieben worden, daher sollte ein Weaning von der Beatmung nicht vorschnell begonnen werden. Bis zu 60% der Patienten werden innerhalb von 24-48 Stunden erneut intubationspflichtig. Möglicherweise liegt dies in einer starken Schwellung der oberen Atemwege begründet. Hier wird der Einsatz von Dexamethason und die Vernebelung von Adrenalin empfohlen. Unter abwägung von Nutzen und Risiko kann ein Nebenlufttest bei entblocktem Tubus (CAVE: Aerosolbildung!) durchgeführt werden. Material zum Management des schwierigen Atemwegs inkl. chirurgischer Instrumente sollte schnell verfügbar sein (Intubation (Algorithmus) & schwieriger Atemweg (Algorithmus)).
 
Da auch die Tracheotomie zu den Hochrisikoprozeduren bezüglich der Infektionsgefahr für das Personal bei COVID-19 zählt, sollte die Indikation hierzu streng und nicht zu früh gestellt werden (Tracheotomie).
 
Bei COVID-19 sollte generell vor Diskonnektion des Tubus wegen der möglichen Exposition mit infektiösen Aerosolen der Tubus immer abgeklemmt werden. Dies verhindert darüber hinaus einen PEEP-Verlust, der zur sofortigen Ausbildung von Atelektasen mit konsekutiver respiratorischer Verschlechterung führen kann. Um zu verhindern, dass nach Diskonnektion eine Kontaminierung durch das ggf. weiterlaufende Beatmungsgerät erfolgt, muss eine Diskonnektion immer zwischen Filter und Schlauchsystem des Geräts erfolgen. Zusätzlich sollte das Gerät unmittelbar vorher in den Stand-By-Modus oder einen Halt versetzt werden. Zur Absaugung und Probengewinnung sollten möglichst geschlossene Absaugsysteme verwendet werden.

Quellen

• AMBOSS-Kapitel Acute Respiratory Distress Syndrome (ARDS)
• S3-Leitlinie Invasive Beatmung und Einsatz extrakorporaler Verfahren bei akuter respiratorischer Insuffizienz
• Clinical features of patients infected with 2019 novel coronavirus in Wuhan, China, Huang et al.
• Findings of lung ultrasonography of novel corona virus pneumonia during the 2019–2020 epidemic, Peng et al.
• Respiratory support for patients with COVID-19 infection, Namendys-Silva
• Empfehlungen zur intensivmedizinischen Therapie von Patienten mit COVID-19, Kluge et al.            
• COVID-19: a synthesis of clinical experience in UK intensive care settings, Intensive Care Society as part of the National Emergency Critical Care Committee
• COVID-19: Behandeln wir eigentlich richtig?, dasFOAM.de (JUWO)
• COVID-19 Lung Injury is Not High Altitude Pulmonary Edema, Luks et al.
• Positionspapier zur praktischen Umsetzung der apparativen Differenzialtherapie der akuten respiratorischen Insuffizienz bei COVID-19, Deutsche Gesellschaft für Pneumologie und Beatmungsmedizin e.V. (DGP)
• COVID-19 patients with respiratory failure: what can we learn from aviation medicine? Ottestad et al.
• COVID-19 ist auch eine systemische Gefäßentzündung