So, nun ist der Schlauch oder die LaMa drin. Juppieh, der Atemweg ist gesichert und jetzt? Wo schliess ich nun was an und vor allem was stell ich ein, damit ich den Patienten nicht bis zum Platzen aufblase wie nen Frosch im Sommer? Doktor Dräger, unser kastenförmiger Freund mit dem Monitor dran hat da ja so Programme, ne? Da ist ja schon alles eingestellt, oder? Nicht so ganz, denn die sprichwörtliche 40 kg Oma und der 120 kg Preisboxer haben nun mal andere Ansprüche an die Beatmung. Aber von vorne.

Beatmung ist unphysiologisch. Überraschen, nicht? Da geht doch immer Luft rein und raus, auch in Spontanatmung, Das ist zwar nicht falsch, die Druckverhältnisse sind einfach andere. Wenn Lise Müller einatmet, dann spannt sich das Zwerchfell, bewegt sich damit nach kaudal und erzeugt fallende Drücke im Thorax. Macht sie jetzt die Glottis dabei auf, dann strömt solange Luft rein, wie die Glottis offen oder bis der Druck ausgeglichen ist. Dabei hängt die Menge an Luft von den elastischen Eigenschaften der Lunge ab – die Compliance also die Volumenänderung pro Druckeinheit ist eine Summationseigenschaft von Thoraxwand und Lungengewebe und ist neben den Gewebeeigenschafte vom jeweiligen Füllungsstand abhängig. Wir denken kurz an den Luftballon: Am Anfang geringe Compliance: Viel Druck bringt wenig Volumenzuwachs, man muss kräftig die Backen aufblasen. Dann folgt eine Phase, in der man weniger stark pressen muss, hier ist die Compliance hoch, also gibt es viel Volumenzuwachs bei wenig Druckanstieg und am Schluss überdehnen wir die Fasern, da sinkt die Compliance wieder, kurz bevor wir die Struktur schädigen und unser Ballon platzt.

Compliance = Volumenänderung/ Druckänderung [C = ∆V/ ∆p]

Die Compliancekurve ist also erst flach, steigt dann steil an, um am Ende wieder abzuflachen. Das entspricht im Prinzip etwa auch der Kurve der Lungencompliance. Dazu mehr, wenn wir vom PEEP sprechen. Also Zwerchfellaktion führt zu Druckabfall führt zu Einatmung, Zwerchfellerschlaffung führt über elastische Rückstellkräfte zur Ausatmung, via Druckanstieg. Wenn wir nun einen relaxierten Patienten beatmen, drehen wir das ganze um, Druckanstieg bei Inspiration und Druckabfall bei der Ausatmung. Beatmung dreht also die physiologischen Druckverhältnisse um. Die dabei auftretenden Turbulenzen bei kontinuierlichen Flüssen (“Flow”) führen zu Atemwegswiderständen durch eben Widerstand an Wandung, Sekret und via Turbulenz. Die Druckspitzen und eine ungleichmässige Verteilung der Atemströme zugunsten vorgedehnter Bereiche (Luftballonprinzip, was schon offen ist ist einfacher zu dehnen) führt zu lokalisierter Überdehnung mit Gewebeschädigung einerseits und Atelektasenbildung andererseits. Scherkräfte verursachen Gewebeschädigung. Wir sprechen von Volu- (“Überdehnung”), Baro- (“Druckschaden”), Atelek- (“Scherkräfte durch das zyklische Öffnen und Schliessen atelektatischer Bereiche) und Biotrauma (Mediatorensturm und Einwanderung von immunkompetenten Zellen).

Beatmen werden wir im OP in der Regel mandatorisch. Heisst, der Patient atmet nicht selbst, wir beatmen ihn maschinell ohne Eigenaktivität. Die Hauptprinzipien dabei sind volumenkontrollierte oder druckkontrollierte Beatmungsformen, je nach dem, ob wir den Beatmungsdruck vorgeben oder das zu erreichende Beatmungsvolumen.

Grundmodi mandatorischer Beatmung im OP:

• VCV – volume-controlled vetilation (volumenkontrollierte Beatmung)
• PCV – pressure-controlled ventilation (druckkontrollierte Beatmung)
• VCV AF – Dräger bietet noch den VCV “Autoflow”-Modus, der Vorteile beider Modi vereint (Druckausgleich durch dezelerierenden Flow und garantierte Tidalvolumina bzw. Atemminutenvolumina, später dazu mehr)

Ich kann grundsätzlich mal die Atemfrequenz einstellen, beim Erwachsenen wären das zum Beispiel 10 bis 14 Atemzüge pro Minute.

Atemfrequenz AF (Erw.) = 10-14/ min

Bei VCV wähle ich ein passendes Atemzugsvolumen. Üblich (und physiologisch) sind 6 bis 8 Milliliter pro kg Idealvolumen. Die Atemwegsdrücke ergeben sich aus der Compliance der Lunge, der Atemschläuche und der Thoraxwand. Wir können eine Drucklimitation (Maximaldruck pmax) einstellen, bei der die Beatmung abgebrochen würde. Übliche Werte sind 25-30 mbar.

Tidalvolumen Vt = 6-8 ml/kg KG

Bei PCV stelle ich einen zu erreichenden Atemwegsdruck ein, z.B. 10-15 mmHg. Es wird solange ein complianceabhängig dezelerierender Flow geboten, bis dieser Druck erreicht wird. Nun ergibt sich das Atemzugsvolumen aus der Compliance.

Die wesentlichen Unterschiede zwischen PCV und VCV behandeln wir im nächsten Kapitel.

Als viertes neben Modus, Atemfrequenz, Druck oder Volumen stellen wir den PEEP ein – den positiven endexpiratorischen Druck, der primär der Atelektasenprophylaxe und dem Offenhalten der Atemwege dient (genaueres in einem eigenen Podcast zum Thema). Hier stellen wir etwas im Bereich von 5 bis 8 mbar ein.

positiver endexpiratorischer Druck PEEP = 5-8 mbar

Was den Sauerstoffanteil des Frischgaszuflusses angeht kommen wir ja nach der Intubation von einer FiO2 von 1,0 oder 100 Prozent. Wir wählen intraoperativ einen ausreichenden Sauerstoffanteil, der eine genügende Oxygenierung bietet und ein gewisses Sicherheitspolster bietet. Je niederer die Frischgaszuflüsse, desto höher sollte der relative Sauerstoffanteil sein. Gleichen wir nur aus, was der Patient verbraucht (O2-Bedarf und CO2-Absorbatmenge, etwa 300 ml) muss der Sauerstoffanteil bei 100 Prozent liegen, um ein Verarmen des Atemgasgemisches an Sauerstoff und eine konsekutive Hypoxämie zu verhindern.

Atemgasfraktion Sauerstoff FiO2 0,4-1,0 (situativ)

Wie beurteilen wir nun, ob die Beatmung ausreichende Ventilation gewährleistet? Nun, der erste Blick geht auf`s endtidale CO2 (etCO2). Als Summationsparameter sagt es mir aus, ob die Perfusion CO2 in die Lunge und die Lunge CO2 in die Ausatemluft bringt. Die Kurvenform erlaubt Aussagen zur Tubuslage und zur Obstruktion, ggf. sogar zum Relaxationsgrad (mehr im eigenen Podcast). Das etCO2 ist der einzige verlässliche Parameter zur Beurteilung intratrachealer Tubuslage. Der Normbereich liegt zwischen 35 und 45 mmHg bzw. 4,5-6,0 kPa, darunter spricht man von Hyperventilation- also einem Zuviel an Beatmung, darüber von Hypoventilation – da braucht es also ein höheres Atemminutenvolumen. Das höhere Atemminutenvolumen erreicht man mittels Frequenz- oder Tidalvolumenerhöhung.

• etCO2 Normalwerte 35-45 mmHg, bzw. 4,5-6,0 kPa
• Hypoventilation etCO2 >45 mmHg/ 6,0 kPa
• Hyperventilation etCO2 <35 mmHg/ 4,5 kPa

Das Produkt von Atemzugsvolumen und Atemfrequenz ergibt das Atemminutenvolumen. Dabei ist zu beachten, dass man das Atemzugsvolumen nicht beliebig klein wählen kann. Der Anteil des Atemzugsvolumens, der nicht am Gasaustausch teilnimmt nennt sich Totraum, also das Volumen von Bronchien und Trachea und der Atemfilter. Der Totraum beträgt bei allen Altersklassen etwa 2 ml/kg Idealgewicht. Diese etwa 150 ml sollten also nicht unterschritten werden. Das Atemzugsvolumen sollte also deutlich über dem Totraum liegen, ansonsten bewegt man nur sehr ineffektiv Pendelluft in den luftleitenden Anteilen ohne relevanten Gasaustausch.

• Atemminutenvolumen = Atemzugsvolumen x Atemfrequenz
• Alveoläre Ventilation = Atemzugsvolumen – Totraum
• Totraum = ca. 2 ml/kg

Also. Beim ersten Mal wählen wir z.B. PCV mit 12-12 mbar Druck, einer Frequenz von 10/ min und einem PEEP von 5 mbar. Dann reduzieren wir die FiO2 auf z.B. 0,4 und warten einige Atemzüge ab, welche Atemzugsvolumina sich ergeben und was das etCO2 macht. Wir haben unsere Zielvolumina ausgerechnet (mit 6-8 ml/kg) und wollen ein etCO2 im Normbereich. Weicht es ab, korrigieren wir mit dem Druck, wodurch sich ein verändertes Atemzugsvolumen ergibt. Dabei muss das Atemzugsvolumen über dem Totraumvolumen liegen. Und irgendwo pendeln wir uns auf einen brauchbaren Wert ein.

Haben wir uns VCV ausgesucht, dann wählen wir unser errechnetes Tidalvolumen an und begrenzen den Druck z.B. auf 30 mbar. Dann PEEP auf 5 mmHg und die Atemfrequenz auf 10. Und es geht von vorne los mit CO2 und Atemminutenvolumen und dem Abgleich nach Hypo-oder Hyperventilation.

Erstmal nicht so schwer, oder?