Nichtinvasive Beatmung in der Neonatologie

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Wie innovative Beatmungsstrategien helfen können, die Frühgeborenenmorbidität zu senken

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Im vergangenen Jahrzehnt haben bedeutende Fortschritte im Verständnis der Lungenbelüftung, des Atemantriebs und des nichtinvasiven Atemmanagements Frühgeborener zu einer weiteren Reduzierung der Morbidität selbst bei extremen Frühgeborenen und Säuglingen mit sehr niedrigem Geburtsgewicht beigetragen.¹

Der verstärkte, frühzeitige Einsatz von Methoden wie CPAP bei Neugeborenen hilft zudem, durch Beatmungsgeräte induzierte Lungenschädigungen (VILI) sowie Komplikationen durch längere Krankenhausaufenthalte und Intubation zu reduzieren.^2,3,4 Auf dieser Seite erfahren Sie mehr über NIPPV Beatmung in der Neonatologie.

Pädiater empfehlen NIV Beatmung als Methode der Wahl

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NIV eröffnet neue Behandlungsmöglichkeiten für Erkrankungen wie das Atemnotsyndrom (RDS) und erleichtert Strategien zur frühen Entwöhnung.^6,7,8

Daher empfiehlt die American Academy of Pediatrics das initiale Management von Frühgeborenen mit CPAP (NIV) statt Intubation.⁵

Mit den Babylog Beatmungsgeräten von Dräger unterstützen Sie Frühgeborene über den gesamten Atemwegspfad hinweg – einschließlich Beatmungsunterstützung, Intubationsprävention und Entwöhnungsmodi nach der Extubation.

Grundlagen: NIV auf der NICU

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Mit Beatmungsgeräten von Dräger können Frühgeborene auf viele verschiedene Arten und Weisen beatmet werden. Grundsätzlich lässt sich die Nicht‐invasive Beatmung in drei verschiedene Modi mit unterschiedlichen Interfaces unterteilen: Modus mit konstantem Druck, z. B. CPAP oder Druckmodus mit zwei Druckniveaus, z. B. PC-CMV oder O2‐Therapie (mit Low‐ oder High‐Flow‐Sauerstofftherapie). Wenn Sie mehr über die verschiedenen Modi, sowie ihre Vor- und Nachteile erfahren wollen, dann laden Sie jetzt unser PDF zur Nicht-invasiven Atemunterstützung von Früh- und Neugeborenen herunter.

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Grundlagen der nicht-invasiven Beatmung in der Neonatologie

Dr. Tobias Trips vom Klinikum Traunstein erklärt die Grundlagen der nichtinvasiven Beatmung (NIV) bei Neugeborenen. Er spricht über die Voraussetzungen für den Einsatz dieser Technologie und alle aktuellen Anwendungen. Darüber hinaus erklärt er die Strategie der unterschiedlichen NIV-Anwendungen, wie CPAP, zur Vermeidung schmerzhafter Hautprobleme und Ulzerationen. Dr. Trips diskutiert auch die Indikatoren für den Einsatz der NIV. Welche Fälle könnten von einer NIV-Behandlung profitieren? Welche Vor- und Nachteile hat die NIV-Behandlung? Was sollte vor Behandlungsbeginn beachtet werden?

CPAP-Therapie und -Beatmung in der Neonatologie

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Seit der ersten Beschreibung der Gregory Box folgen die Komponenten von CPAP-Systemen einem unveränderten Prinzip: Geräte für die CPAP-Therapie umfassen eine Patientenschnittstelle (Interface, heutzutage normalerweise nasale Prongs oder Masken), einen Schlauchsatz zur Abgabe des Überdrucks, ein Heizungs-/Befeuchtersystem und einen CPAP-Druckgenerator. Der traditionelle Wasserschloss-CPAP-Generator, allgemein als „Bubble-CPAP“ bezeichnet, hat sich in den letzten zehn Jahren zum wichtigsten Bestandteil der CPAP-Therapie entwickelt.9,10 Jüngste Entwicklungen umfassen CPAP mit variablem Flow und CPAP mit zwei unterschiedlichen Druckniveaus (Bi-Level-CPAP oder Si-PAP).11 Ziel beider Beatmungsformen ist die Unterstützung der spontanen Atmung durch Reduzierung der Atemanstrengung für den Säugling.

In ihrer Erstbeschreibung eines neonatalen CPAP-Gerätes verwendeten Gregory et al. Ein Wasserschloss als CPAP-Generator. Mit einem konstanten Gasflow zum Patienten und durch Eintauchen des Ausatemschlauchs der „Headbox“ in einen Behälter mit sterilem Wasser konnten die Autoren den Widerstand beim Ausatmen variieren – und so den kontinuierlich applizierten Distensionsdruck.¹² Mehrere Modifikationen des Gregory-Prinzips haben zum weit verbreiteten Einsatz von Bubble-CPAP auf vielen neonatologischen Intensivstationen geführt. Allerdings ist einer Fragebogenstudie in deutschen neonatologischen Intensivstationen zufolge die vorherrschende Form von CPAP die mit einem Beatmungsgerät erzeugte CPAP mit konstantem Flow über das Dräger Babylog 8000 System.¹³

Bubble-CPAP ist ein innovativer Unterstützungsansatz für Säuglinge mit schwerer Atemnot. Studien zufolge unterstützt Bubble-CPAP nicht nur die Atemanstrengungen der Säuglinge, sondern auch die Rekrutierung der Alveolen. Erfahren Sie mehr über die grundlegende Funktion und die Bedeutung des Bubble-CPAP – in unserem Gespräch mit Dr. Bogale Worku, Professor für Pädiatrie und Kindergesundheit sowie Geschäftsführer der Äthiopischen Gesellschaft für Pädiatrie.

CPAP mit variablem Flow basiert auf dem „Beneviste-Prinzip“. Hierfür ist eine spezielle Nasenschnittstelle erforderlich, die über einen Fluidik-Flip-Mechanismus, den sogenannten Coanda-Effekt, die Richtung des Gasstroms während der Ein- und Ausatmung lenkt. Es wird davon ausgegangen, dass das Beneviste-Prinzip die Atemanstrengung des Säuglings reduziert.¹⁴ Mehrere kommerziell erhältliche, unabhängige CPAP-Geräte nutzen dieses Prinzip zur Bereitstellung von CPAP mit variablem Flow. Zudem bieten mehrere moderne Beatmungsgeräte für Neugeborene Variable-Flow-CPAP als nicht-invasive unterstützende Option an.

Die physiologischen Auswirkungen unterschiedlicher CPAP-Formen wurden in In-vitro- und In-vivo Studien untersucht und es wurden Argumente für und gegen die verschiedenen CPAP-Modalitäten formuliert (Tabelle 1).¹⁵ Bei Bubble-CPAP-Systemen schreiben Lee et al. und Pillow et al. die positiven Auswirkungen auf die Atemarbeit der „oszillierenden Gassäule“ im Exspirationsschenkel zu.^16,17 Lee et al. konnten zeigen, dass bei Säuglingen mit Bubble-CPAP-Systemen im Vergleich zu Beatmungsgeräten mit konstantem Flow die Minutenvolumina statistisch niedriger lagen.^16,18 Pillow und Kollegen ermittelten in detaillierten Tierexperimenten, dass Bubble-CPAP (im Gegensatz zu Constant-Flow-CPAP) die Atemanstrengung reduzierte, den Gasaustausch verbesserte und das Lungenvolumen erhöhte.¹⁷ Mehrere Autoren, darunter Courtney et al., beschrieben eine positive Wirkung von Bubble-CPAP auf die Sauerstoffsättigung, die der bei variablem Flow erzielten Sättigung überlegen zu sein scheint. Allerdings muss die statistisch signifikante, positive Wirkung von Bubble-CPAP auf die Atemanstrengung, wie sie in vitro und in engmaschig kontrollierten Tierexperimenten belegt ist, in klinischen Studien noch repliziert werden.

Anhand von Kreißsaalvideos belegten O’Donnell et al., dass es bei etwa 80 % aller ELGAN bei Geburt in der Tat Anzeichen von Atmung gibt.¹⁹ Die routinemäßige Intubation dieser Säuglinge stört deren physiologische fetale-neonatale Transition. Mehrere groß angelegte klinische Studien verglichen die Anwendung invasiver und nicht-invasiver Atemunterstützung bei atmenden VLBWI und ELGAN ab der Geburt. Metaanalysen dieser Studien belegen signifikante positive Auswirkungen auf das Überleben und die übergreifenden nicht-pulmonalen Behandlungsergebnisse ohne zusätzliche negative Auswirkungen auf nicht-pulmonale Ergebnisse bei nicht-invasiv gemanagten Patienten.^20,21 Die Anzahl der behandelten Patienten, die erforderlich war, um ein Frühgeborenes mit sehr geringem Geburtsgewicht vor dem Tod oder einer BPD zu bewahren, lag bei 25 bzw. 35. Nachbeobachtungsstudien von VLBWI mit CPAP ab Geburt im Vergleich zu VLBWI mit routinemäßiger Intubation und Beatmung zeigten, dass sich die Lungenfunktion zu dem Termin entsprechenden Alter signifikant verbesserte (höhere Lungencompliance, geringere elastische Atemarbeit und folglich verbesserte Atemfrequenzen und Minutenvolumina).²² Daher empfahl die American Academy of Pediatrics kürzlich das initiale Management von Frühgeborenen mit CPAP statt Intubation und Beatmung.²³

Vor‐ und Nachteile der CPAP‐Therapie bei Neugeborenen

Tabelle 1: Vor‐ und Nachteile der CPAP‐Therapie (nach Mahmoud 2011)¹

VORTEILE	NACHTEILE
Erhöht funktionelle Residualkapazität	Erhöht Risiko von Air Leaks Syndromen
Verbessert die pulmonale Compliance und reduziert die Atemarbeit	Hohes CPAP‐Niveau kann zu einer Überdehnung der Lunge, verminderter Compliance und erhöhter Atemarbeit führen
„Schient“ Atemwege und Zwerchfell	Erhöhter intrathorakaler Druck kann venösen Rückfluss zur rechten Herzhälfte reduzieren und Herzzeitvolumen senken
Verhindert Alveolarkollaps	Lungenüberblähung senkt Tidalvolumen und kann PCO2 und Totraumfraktion erhöhen Luft kann in den Magen gelangen und dort zu Blähungen führen (CPAP‐induzierte Aerophagie)
Reduziert alveolo‐arterielle Sauerstoffdruckdifferenz	Nach ungefähr 10 Tagen nCPAP kommt es bei über 10 % der Säuglinge zu nasalen Komplikationen (Nekrose des Nasenstegs, Ulzeration der Nasenhöhle oder Vestibulum‐Stenose)
Verringert intrapulmonares Shunting	Hautabschürfungen und Nasenverletzungen können zu bakteriellen Infektionen führen, insbesondere durch koagulase‐negative Staphylokokken
Reduziert obstruktive und gemischte Apnoe Schont Surfactant

Nicht-invasive IPPV-Beatmung (NIPPV)

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Studien früher CPAP-Anwendung bei VLBWI belegten, dass zwar ein signifikanter Anteil von Säuglingen mit einem GA < 29 Wochen mit CPAP stabilisiert werden kann.^20,24,21 Für einen Teil dieser Säuglinge kann jedoch eine kurzzeitige maschinelle Beatmung erforderlich sein, häufig auf die ersten 72 Lebensstunden beschränkt.^{18, 25} Ist jedoch einmal eine Intubation erfolgt, kann die Rate der erfolgreichen zeitnahen Extubationen bei VLBWI auf bis zu 33 % sinken. Eine erneute Intubation wird bei vielen dieser Säuglinge aufgrund unregelmäßiger Atemmuster erforderlich, die zu längeren Apnoe-Episoden und folglich schwerem Abfall der Sauerstoffsättigung führen. Anstatt Frühgeborene mit sehr geringem Geburtsgewicht zu extubieren und anschließend mit herkömmlicher CPAP-Therapie zu versorgen, wurden unterschiedliche alternative Formen der nicht-invasiven Atemunterstützung untersucht.^{26, 27, 28, 29}

Als nicht-invasive Überdruckbeatmung (Non-invasive Positive Pressure Ventilation, NIPPV) wird die nasale oder pharyngeale Applikation intermittierenden inspiratorischen Spitzendrucks (Peak Inspiratory Pressure, PIP) zusätzlich zur CPAP bezeichnet. Eine neu eingeführte Variante umfasst die Verwendung nasaler/pharyngealer Beatmung mit Hochfrequenzoszillation. Die allgemeine Hypothese lautet, dass der auf den Nasenrachenraum ausgeübte PIP ähnlich wie bei der invasiven maschinellen Beatmung über die distalen Atemwege in die Gasaustauscheinheiten gelangt. Dies führt Annahmen zufolge zu einem erhöhten mittleren alveolären Distensionsdruck, der das Tidalvolumen steigert und die Spontanatmung unterstützt und dabei gleichzeitig die Atemwege vor einem Alveolarkollaps während Apnoe schützt.^28,30 Die genauen Wirkmechanismen, der Nutzen und die Grenzen der verschiedenen derzeit verfügbaren Geräte und angebotenen Modalitäten sowie die Wahl der geeigneten Einstellungen sind jedoch noch nicht vollständig geklärt.³¹

Indikationen für die neonatale NIPPV umfassen Situationen, in denen primäre und sekundäre Atemunterstützung erforderlich sein kann. Dies erfolgt primär entweder präventiv, d. h. zur Vermeidung der endotrachealen Intubation und Beatmung, oder nach Extubation. In beiden Szenarien wird NIPPV entweder zur Überbrückung von Apnoe-Episoden oder bei schwerem Apnoe-Bradykardie-Syndrom eingesetzt.²⁶ In der Praxis wird ein invasiver Beatmungsmodus am Beatmungsgerät (IMV, HFOV etc.) oder an speziellen kommerziellen Geräten (Bi-PAP- oder Si-PAP-Modus) gewählt und dann intermittierende Überdruckbeatmung (Intermittent Positive Pressure Ventilation, IPPV) über das nicht-invasive Patienten-Interface (nasale Prongs oder Maske) appliziert.³²

Derzeit liegen nur wenige Daten vor, um das optimale PIP-Niveau, das optimale Delta zwischen PIP und PEEP, die Inspirationsdauer und die Atemfrequenz zu empfehlen.³¹ Studien unterscheiden sich bei angewendeten PEEP- (5–8 cmH 2 O) und PIP-Werten (10–20 cmH 2 O), dem Delta P zwischen Druckwerten (0–3 cmH20), der Inspirationszeit (0,3–1 s) und der Backup-Atemfrequenz.^{33, 34, 35, 36, 37} Daher schlussfolgerten Clauret und Bancalari kürzlich, dass nicht-synchronisierte NIPPV in der Behandlung von Apnoe, Bradykardie oder hypoxischen Episoden nicht wirksamer als CPAP ist und auch den CO₂-Ausstoß nicht effektiver als CPAP zu verbessern scheint.³¹ Die jüngste Generation der Beatmungsgeräte bietet nun allerdings synchronisierte Formen der NIPPV und erste Studien ergeben vielversprechende Resultate.^{32, 38, 39} Daher werden die Ergebnisse von Studien zur Effizienz der synchronisierten NIPPV unter Anwendung vergleichbarer Protokolle und Geräte mit Spannung erwartet.

High-Flow Therapie bei Frühgeborenen mit Sauerstoffnasenbrille

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Als nicht-invasive Überdruckbeatmung (Non-invasive Positive Pressure Ventilation, NIPPV) wird die nasale oder pharyngeale Applikation intermittierenden inspiratorischen Spitzendrucks (Peak Inspiratory Pressure, PIP) zusätzlich zur CPAP bezeichnet. Eine neu eingeführte Variante umfasst die Verwendung nasaler/pharyngealer Beatmung mit Hochfrequenzoszillation. Die allgemeine Hypothese lautet, dass der auf den Nasenrachenraum ausgeübte PIP ähnlich wie bei der invasiven maschinellen Beatmung über die distalen Atemwege in die Gasaustauscheinheiten gelangt. Dies führt Annahmen zufolge zu einem erhöhten mittleren alveolären Distensionsdruck, der das Tidalvolumen steigert und die Spontanatmung unterstützt und dabei gleichzeitig die Atemwege vor einem Alveolarkollaps während Apnoe schützt.^{28, 30} Die genauen Wirkmechanismen, der Nutzen und die Grenzen der verschiedenen derzeit verfügbaren Geräte und angebotenen Modalitäten sowie die Wahl der geeigneten Einstellungen sind jedoch noch nicht vollständig geklärt.³¹

Methoden und Trends in der NIV

Auf dem Gebiet der nichtinvasiven Beatmung (NIV) von Frühgeborenen zeichnen sich mehrere Trends ab. Dr. Trips vom Klinikum Traunstein spricht über diese Entwicklungen und verknüpft sie mit neuen Verfahren und Technologien wie High-Flow-Sauerstofftherapie, Bubble-CPAP und der Möglichkeit, Frühgeborene während der NIV mittels LISA (Less Invasive Surfactant Application) zu stabilisieren.

Nicht-invasive protektive Beatmung bei Frühgeborenen

Frühgeborene brauchen eine förderliche Umgebung, die ihr Wachstum und ihre Entwicklung unterstützt. Dies umfasst die Minimierung störender Einflüsse und das maßvolle Setzen angenehmer Reize. In diesem Video erklärt Dr. Trips aus seiner Sicht, wie die nichtinvasive Beatmung (NIV) die entwicklungsfördernde Pflege Frühgeborener verbessern kann.

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Prof. Charles Christoph Roehr diskutiert die aktuelle Entwicklung nichtinvasiver Beatmungstherapien sowohl aus theoretischer als auch praktischer Sicht. Was wissen wir derzeit über die Anforderungen der Atemtherapie? Wie können wir neue Konzepte in die klinische Praxis umsetzen?

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Produkte und Zubehör für die nicht-invasive Neonatalbeatmung

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Dräger Babylog VN800

Das Babylog VN800 unterstützt lungen- und neuroprotektive Beatmungskonzepte über den gesamten Versorgungsprozess hinweg. Seine einfache, intuitive und effiziente Bedienung sowie die nahtlose Integration in Behandlungsplätze für entwicklungsfördernde Pflege erleichtern den klinischen Alltag. Gleichzeitig bildet es einen der ersten Bausteine für die …

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¹ Roehr CC. Non-invasive respiratory support for neonates. Drägerwerk AG & Co. KGaA. 2018: 9: 9105201.

² Fischer HS, Bührer C. Avoiding endotracheal ventilation to prevent bronchopulmonary dysplasia: a meta-analysis. Pediatrics. 2013; 132: e1351-60.

³ Roehr CC, Proquitté H, Hammer H, Wauer RR, Morley CJ, Schmalisch G. Positive effects of early continuous positive airway pressure on pulmonary function in extremely premature infants: results of a subgroup analysis of the COIN trial. Arch Dis Child Fetal Neonatal Ed. 2011; 96: F371-3.

⁴ Schmölzer GM, Kumar M, Pichler G, Aziz K, O’Reilly M, Cheung PY. Non-invasive versus invasive respiratory support in preterm infants at birth: systematic review and meta-analysis. BMJ. 2013; 347: f5980.

⁵ Polin R. Committee on Fetus and Newborn; American Academy of Pediatrics. Respiratory support in preterm infants at birth. Pediatrics. 2014; 133: 171-4.

⁶ Davis PG, Morley CJ, Owen LS. Non-invasive respiratory support of preterm neonates with respiratory distress: continuous positive airway pressure and nasal intermittent positive pressure ventilation. Semin Fetal Neonatal Med. 2009;14:14-20.

⁷ Morley CJ, Davis PG, Doyle LW, Brion LP, Hascoet JM, Carlin JB; COIN Trial Investigators. Nasal CPAP or intubation at birth for very preterm infants. N Engl J Med. 2008; 358: 700-8.

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³¹ Claure N, Bancalari E. Non‐invasive ventilation in premature infants. Arch Dis Child Fetal Neonatal Ed. 2015; 100: F2‐3.

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³⁵ Kugelman A. Noninvasive Respiratory Support in the Neonate. In Pediatric and Neonatal Mechanical Ventilation 2015 (pp. 1063‐1071). Springer Berlin Heidelberg.

³⁶ Poets CF. Apnea of prematurity: What can observational studies tell us about pathophysiology? Sleep Med. 2010; 11: 701‐7.

³⁷ Owen LS, Morley CJ, Davis PG. Effects of synchronisation during SiPAP‐generated nasal intermittent positive pressure ventilation (NIPPV) in preterm infants. Arch Dis Child Fetal Neonatal Ed. 2015; 100: F24‐30.

³⁸ Gizzi C, Montecchia F, Panetta V, et al. Is synchronized NIPPV more effective than NIPPV and NCPAP in treating Apnea of Prematurity (AOP)? A randomised crossover trial. Arch Dis Child Fetal Neonatal Ed 2015; 100: 17–23.

³⁹ Jane Pillow J. Which continuous positive airway pressure system is best for the preterm infant with respiratory distress syndrome? Clin Perinatol. 2012; 39: 483‐96.