Atemnot auf der Intensivstation - Pneumothorax oder Lungenembolie?

Dieser Artikel erschien in Anästhesie aktuell. Der Fall: Eine 20-jährige Frau mit schlechten Venenverhältnissen erhält zur 10-tägigen intravenösen Tobramycintherapie einen zentralen Venenkatheter. Als Grunderkrankung liegt eine Mucoviszidose mit chronischer Pseudomonas-Pneumonie beidseits vor. Aufgrund der lebenslangen Entzündungen ist die Lunge bullös-emphysematisch verändert, die junge Patientin leidet an zum Teil heftigen und lang anhaltenden Hustenattacken. Der Ernährungszustand ist schlecht, bei einer Größe von 160 cm wiegt sie nur 41 kg.

Was möglich und nötig ist, um die Patienten in einen optimalen Zustand zu bringen lesen Sie im E-Book: Ernährung.

Unter Ultraschallkontrolle gelingt die zentralvenöse Punktion der rechten V. jugularis interna problemlos.

Luftnot und Hemi-Symptomatik

Etwa 5 Stunden nach der Punktion wird der diensthabende Arzt zu der Patientin gerufen. Er findet sie in maximaler Luftnot und Orthopnoe vor, sie ist extrem agitiert und beunruhigt, da sich zusätzlich zur Luftnot auch eine streng auf die rechte Körperhälfte beschränkte Kribbelparästhesie eingestellt hat. Bei Aufnahme auf die Intensivstation besteht eine Tachypnoe von 40 / min, dabei liegt die SaO2 um 75 %. Das Herz schlägt mit 130 Schlägen / min, der Blutdruck beträgt 90 / 65.

Der pulmonale Auskultationsbefund ergibt eine sehr heterogene Situation: rechts basal + links apikal kann Bronchialatmen auskultiert werden, dazwischen sind viele mittelblasige Rasselgeräusche zu hören, an einzelnen Stellen ist das Atemgeräusch auch stark abgeschwächt. Dabei ergibt sich keine verständliche Systematik. Auffällig ist ein Blutfleck unter dem abgestöpselten ZVK-Ende, die Verschlussklemme des ZVK fehlte. Während der Übernahme auf Intensivstation lassen die rechtsseitigen Parästhesien nach und verschwinden schließlich, die Luftnot bleibt vorerst bestehen. Die Patientin wird mit einer Sauerstoffmaske versorgt, die Tachypnoe mit etwas Morphin nach Wirkung auf etwa 25 bis 30 /min gebremst. Veranlasst werden eine Röntgenaufnahme des Thorax und eine transthorakale.

Ultraschalluntersuchung des Herzens

(Ergebnisse am Ende des Artikels). MRT-Kopf, transösophageale Echokardiographie und neurologisches Konsil können erst am nächsten Tag erfolgen. Klinisch verbessert sich die Patientin langsam, aber stetig bis auf eine 92 % Sauerstoffsättigung, die sie am nächsten Tag auch ohne O2-Insufflation erreicht. Das entspricht dem Wert vor dem Vorfall.

Differentialdiagnostisch denken Sie vor allem an

• Pneumothorax durch ZVK-Anlage oder durch rupturierte Emphysem-Bulla (z. B. in Zusammenhang mit Hustenattacken),
• Luftembolie mit paradoxer Embolie durch Rechts-Links-Shunt.

Die folgenden Informationen zu diesen Themen können Sie in der Literatur finden.

I.    Iatrogener Pneumothorax

Zwar gehört der iatrogene Pneumothorax zu den wichtigsten iatrogenen Komplikationen, die auf der Intensivstation behandelt werden, erfreulicherweise ist seine Inzidenz aber rückläufig. Eine Inzidenz von 20 % in den 1990er Jahren¹  war bis 2002 auf etwa 3 % rückläufig². Bei beatmeten Patienten mit ARDS müssen Sie aber noch mit einer Rate von 10 % an Pneumothoraces rechnen.  

2 Hauptursachen

• Barotrauma (i. d. R. in Zusammenhang mit künstlicher Beatmung),
• Folge einer invasiven Prozedur (Anlage eines zentralen Venenkatheters, Thoraxpunktion, Bronchoskopie mit transbronchialer Biopsie, Chirurgie).

Die wichtigsten Folgen

Arnaud de Lassence und Kollegen³ beobachteten in einer Multicenterstudie bei ca. 3.400 Patienten (von denen fast 70 % beatmet waren) ein Vorkommen eines Pneumothorax bei etwa 3 % der Patienten innerhalb der ersten 30 Behandlungstage. Die Folgen waren:

• längere Verweildauer auf Intensivstation (17 vs. 7 Tage),
• mehr als verdoppelte Mortalität (45 % vs. 22 %).

Dazu muss angemerkt werden, dass bei den Patienten mit iatrogenem Pneumothorax (IP) alle Score-Werte für Krankheitsschwere (wie SAPS II u. a.) höher waren. Anders gesagt: Wer schon schwer krank ist, erleidet auch häufiger die Komplikation „Pneumothorax“.

Von 94 Patienten mit IP starben 10,6 % am selben oder am nächsten Tag mit einem Spannungspneumothorax. Fast alle Patienten (93 %) mussten für eine Dauer von im Mittel 6 Tagen mit einer Thoraxdrainage versorgt werden.

Das sind Risikofaktoren für einen iatrogenen Pneumothorax³

• AIDS (evtl. in Zusammenhang mit Infektionen mit Pneumocystis carinii),
• Kardiogenes Lungenödem bei Aufnahme,
• Lungenversagen (ARDS),
• Venen-Katheter-Anlage in den ersten 24 h,
• Katecholamine während der ersten 24 h nach Aufnahme,
• Geringeres Gewicht < (!) 80 kg.

Pneumothorax durch ZVK-Anlage

LA Eisen und Kollegen⁴  sahen bei 385 aufeinanderfolgenden ZVK-Anlagen in 33 % (!) mechanische Komplikationen; in 1 % trat ein Pneumothorax auf, in weniger als 1 % ein Hämatothorax. Eine akzidentelle Pleurapunktion kann schnell zu einem Spannungspneumothorax führen⁵. Ganz besonders gilt das für Patienten, die mit Überdruck beatmet werden. Wegen der Gefahr eines (Spannungs-) Pneumothorax sollten beidseitige Punktionsversuche möglichst nur mit ausreichendem zeitlichen Abstand unternommen werden.

II.    Luftembolie

Unterscheiden Sie, wo die Luft in das Gefäßsystem eintritt:

•  Arterielle Embolien haben Lufteintritt in die Arterien als Ursache und führen zu einer Ischämie in der jeweiligen arteriellen Endstrecke, sofern diese nicht sehr gut über eine Versorgung durch Kollateralen versorgt ist.

• Venöse Embolien bringen Luft zum rechten Herzen oder zur Lungenstrombahn. Bei einem Rechts-Links-Shunt kann es zu einer (so genannten paradoxen) arteriellen Embolie kommen. Bei einem großen Luftbolus kann die Luft nur teilweise von den Lungenkapillaren zurückgehalten werden und ebenfalls auf die arterielle Seite übertreten.

Grundvoraussetzung ist ein Druckgradient zwischen der Luft und dem Gefäßsystem. In einer Übersichtsarbeit führen O’Dowd und M. Kelley⁶ die folgenden problematischen Situationen auf.

Chirurgie: Je höher sich das Operationsfeld über dem Herzen befindet, desto mehr müssen Sie die Gefahr einer Luftembolie fürchten. Damit gehören die neurochirurgischen Kopfoperationen und die Eingriffe in der Oto-Laryngeologie zu den besonders gefährlichen Operationen. Hier befinden sich im Fall einer sitzenden Position geöffnete Venen deutlich über der Herzhöhe, und es ist von einem negativen Venendruck auszugehen. In der Literatur werden Luftembolieraten von bis zu 80 % in diesen Situationen angegeben, die meisten allerdings sind klinisch unauffällig. Sie sollten hier auf jeden Fall eine PEEP-Beatmung durchführen.

Penetrierende Brustverletzungen können zu bronchopulmonalen Fisteln mit Luftembolie-Risiko führen, ebenso eine endobronchiale Lasertherapie. Hier kann das mit hohem Druck über das Bronchoskop eingeleitete Kühlgas zu einer intravaskulären Injektion von Gas führen.

K. Schlotterbeck und Kollegen⁸ sehen eine Möglichkeit für eine arterielle Luftembolie, wenn das Lungenstrombett als Filter für eingetretene Luft überfordert ist. Das sei möglicherweise ab einer Bolusgröße von 30 ml Luft der Fall. Andere Arbeiten sprechen von einer fatalen Menge, wenn 300 bis 500 ml Gas über einen Zeitraum von 3–5 min in die Venen eindringen. Bei einem liegenden 14-G-Zugang genügt dafür ein Druckgradient von nur 5 cm Wassersäule!⁹

Barotrauma

Bei Überdruckbeatmung kann Luft in die Gefäße eintreten, sofern deren Integrität verletzt wird. Das können Sie besonders bei ARDS oder RDS (bei Frühgeborenen) beobachten. Im Notfalldienst können Sie mit dem Problem bei Tauchern konfrontiert werden. Schätzungen sprechen von 7 Luftembolien in Zusammenhang mit Barotrauma auf 100.000 Tauchgänge.

3 gefährliche Zeitpunkte

Beim Einlegen zentraler Venenkatheter kann es 1. zum Zeitpunkt der Einlage, 2. während der Liegezeit und 3. in Zusammenhang mit dem Entfernen des Katheters zum Lufteintritt kommen.
O’Dowd und M Kelley sehen folgende problematischen Stellen in Zusammenhang mit dem ZVK:

• Die Konnektionsstelle Katheter / Infusion (verantwortlich für 60–90 % der Probleme),
• Nadel oder Katheter werden bei Anlage / Entfernen des Katheters nicht verschlossen,
• Rückschlagventile funktionieren nicht,
• Nach Entfernen des Katheters besteht noch ein Kanal zwischen Haut und Gefäß,
• Hypovolämie, Oberkörper-Hochlagerung, aber auch tiefe Einatmung bei Anlage / Entfernen des Katheters führt zu negativem Druck in den zentralen Venen.

Zerebrale Luftembolie mit hoher Mortalität

Heckmann und Kollegen⁷ konnten in einer Literaturrecherche (über 23 Jahre) 26 Patienten mit einer zerebralen Luftembolie in Zusammenhang mit einer zentralen Kanülierung ausfindig machen. In dieser Zusammenstellung war die V. subclavia häufiger punktiert worden als die V. jugularis (12 vs. 8).

Das waren die Zeitpunkte, an denen die zerebralen Luftembolien auftraten:

• 4-mal während der Kanülierung,
• 8-mal bei der Entfernung des Katheters,
• 14-mal bei ungeplanter Diskonnektion.

Die Mortalität lag immerhin bei 23 %!

Die Kollegen unterschieden 2 unterschiedliche klinische Manifestationen mit einer deutlich unterschiedlichen Mortalität:

1. eine Gruppe (n = 14) mit allgemein enzephalopathischen Erscheinungen und einer hohen Mortalität von 36 %,
2. eine Gruppe (n = 12) zeigte fokale zerebrale Läsionen mit Hemiparese oder Hemianopsie (besonders der rechten Hemisphäre); hier starben „nur“ 8 % der Betroffenen.

Das passiert, wenn Luft ins Gefäßsystem eindringt

Wenn Luftblasen den Ausfluss aus dem rechten Herzen behindern, kann es zu Folgendem kommen:

• erhöhter pulmonalvaskulärer Widerstand (auch durch Vasokonstriktion),
• pulmonalarterielle Druckerhöhung,
• erhöhter Rechtsherzdruck,
• zuerst (durch die Tachykardie) erhöhtes, dann erniedrigtes Herzminutenvolumen und Hypotonie,
• myokardiale Ischämie (durch Hypoxie, direkte koronare Embolie, Rechtsherzbelastung).

Lunge

• Hypoxämie durch Ventilations-Perfusions-Missverhältnis
• Zunahme der Totraumventilation, evtl. Anstieg des PaCO2
• Lungenödem, dadurch Anstieg der Compliance
• Freisetzung von Mediatoren wie Serotonin und Histamin, in der Folge Bronchokonstriktion und Anstieg der Resistance

Systemische Folgen
Durch die Luftbläschen kann es in allen Endstromgebieten zur Ischämie kommen. Sekundäre Gewebsschäden durch freie Radikale sind möglich.
Dyspnoe tritt fast immer auf.

Differentialdiagnosen
Lungenembolie, Myokardinfarkt, Thromboembolien: die Unterscheidung kann schwerfallen, zumal die Luft häufig schnell resorbiert wird.

Übersicht: Typische Befunde in Labor und technischen Untersuchungen bei zerebraler Luftembolie

• EKG:Tachykardie, Zeichen der Rechtsherzbelastung (hohe P-Welle), Infarktzeichen
• Radiologie:normal (= üblich); Lungenödem; sehr selten: Luft in Pulmonalarterie / Herz
• Blutgase:Hypoxämie / Hyperkapnie
• Labor:Thrombozytenabfall
• Hämodynamik:Anstieg ZVD / pulmonalarterieller Druck, Hypotonie, niedriger cardiac output

Das können Sie diagnostisch unternehmen

Bei 75 % der zerebralen Luftembolien lassen sich in einer frühen Computertomographie Luftbläschen im Hirn nachweisen.

Mit einer transthorakalen Echokardiographie (TTE) wurde bei 6 von 15 Patienten (40 %) ein offenes Foramen ovale festgestellt. Bei den restlichen Patienten wurde ein pulmonaler Shunt als Ursache des Rechts-Links-Shunts vermutet. Besonders die transösophageale Echokardiographie (TEE) ist eine sensitive Methode, um Luft in den Ventrikeln festzustellen⁶. Hiermit lassen sich Auffälligkeiten feststellen, die der transthorakalen Untersuchung entgehen.

Gibt es eine Therapie?

In der zitierten Arbeit wurde in 12 % eine hyperbare Oxygenierung eingeleitet, aus der Arbeit geht der therapeutische Effekt leider nicht hervor.
Wird die Luftembolie unmittelbar beobachtet, sollten Sie den Patienten in eine Links-Seitenlage mit Kopf-tief-Position bringen, um die Luft möglichst im rechten Ventrikel zu konzentrieren⁵. Sie sollten auch versuchen, am Katheter zu aspirieren.

Eine präventive Strategie beinhaltet die Kopf-tief-Lage sowohl bei Einlage als auch bei Entfernen des Katheters. Lassen Sie die Patienten beim Entfernen des Katheters ausatmen, um einen positiven Druck im Thorax zu erzeugen.

III.    Persistierendes offenes Foramen ovale (Englisch: patent oder persistent foramen ovale [PFO] )

Meist sind die Patienten mit dieser angeborenen Veränderung asymptomatisch. Allerdings sind sie durch einen Schlaganfall gefährdet. Besonders bei Rechts-Links-Shunt besteht ein Zusammenhang mit Migräne und vaskulärem Kopfschmerz. In Zusammenhang mit Tauchen steigt die Gefahr zerebraler Embolien.

PT Hagen und Kollegen untersuchten das Vorkommen eines Foramen ovale bei Autopsien¹⁰ .
Ein offenes Foramen ovale findet sich bei fast 30 % häufig, wird seltener im Alter und ist dann im fortgeschrittenen Alter aber i. d. R. auch größer als in jungen Jahren (wahrscheinlich wegen Spontanverschluss der kleineren Foramina)

Vorkommen eines Foramen ovale bei Autopsien

Alter (Jahre)    Vorkommen    Größe
bis 10              >34 %           3,4 mm
bis 30              34 %    
30–80             25 %    
>80                 20 %             5,8 mm

Angesichts dieser Häufigkeit sollten Sie streng jedes Einbringen von Luft in die Venen verhindern.

Diagnose: TEE ist besser als TTE

Diagnostisch ist ein TEE der TTE überlegen. In Kollektiven mit V.a. persistierendes offenes Foramen ovale wurde mit TTE die Missbildung nur 1- bzw. 9-mal nachgewiesen; kontrollierte man die 2 Gruppen mit TEE, fand sich jedoch 9- bzw. 19-mal ein offenes Foramen ovale.^14,15. Allerdings handelt es sich um ältere Arbeiten. Wichtig ist es, die Untersuchung mit Kontrastmittel, mit Husten- und Valsalvamanöver durchzuführen.

Ein offenes Foramen ovale kann chirurgisch oder perkutan verschlossen werden. Eine Antikoagulation sollte erwogen werden, um einen Schlaganfall zu vermeiden.

Zurück zum Fallbericht

Bei der vorgestellten Patientin lagen mit dem Zustand nach ZVK-Anlage und chronischer Pneumonie mit disseminierter Lungenschädigung und heftigem Hustenreiz einige Risikofaktoren für einen Pneumothorax vor. Radiologisch gab es dazu jedoch keinen Hinweis. Im diagnostischen Programm fehlten zur Abklärung sowohl eine CT-Untersuchung des Thorax wie auch eine gründliche sonographische Untersuchung. Die Sonographie ist der Röntgenuntersuchung bei dieser Fragestellung gleichwertig, z. T. auch überlegen¹¹ und kann bei erfahrenen Untersuchern sogar schneller und sensitiver sein als die Röntgenthoraxaufnahme¹². Im konkreten Fall war aber kein im Ultraschall ausreichend erfahrener Kollege vor Ort.

Klinisch wichtig waren die Beobachtung einer Halbseitensymptomatik und der Blutaustritt aus dem ZVK. Üblicherweise werden nicht benutzte ZVK-Katheter mit einer Elektrolytlösung geblockt. Manche Kliniken verwenden dazu auch verdünnte Heparinlösung (obwohl diese Praxis z. B. von der Deutschen Gesellschaft für Ernährungsmedizin ausdrücklich nicht empfohlen wird¹³). Jedenfalls ist ein ordnungsgemäß abgeblockter und verschlossener Katheter nicht mit Blut gefüllt. In diesem Fall war das Blut noch aus dem Katheter ausgetreten – es hatte also die Verschlusskappe überwunden. Damit war eine Verbindung der Vena cava zur Atmosphäre nachgewiesen. Die junge Patientin litt aufgrund ihrer Vorerkrankung immer wieder an heftigsten Hustenattacken mit entsprechend starken Druckschwankungen im Thorax, die sowohl eine Luftaspiration wie einen Blutaustritt aus dem Katheter erklären konnten. Somit war die Frage „Luftembolie“ geklärt. Die nächste Frage lautete: Wie kam die Luft in das arterielle System?

Der transthorakale Ultraschall konnte den Vorhofseptumdefekt nicht nachweisen. Dies gelang erst der trans-ösophagealen Untersuchung. Dies gibt genau die in der Literatur beschriebene Schwäche des TTE wieder.

Somit gehen wir von einer Luftembolie aus, die durch den inkomplett verschlossenen ZVK (Materialfehler? „Handling“-Fehler? Manipulation durch Patientin?) im Rahmen einer Hustenattacke möglich wurde. Ein offenes Foramen ovale machte den Weg ins linke Herz und von dort in das zentrale Nervensystem möglich. Erfreulicherweise kam es nur zu passageren Veränderungen, die bei einer MRT-Untersuchung am Folgetag auch kein morphologisches Korrelat nachweisen ließen.
Das Problem „roter Verschluss-Stopfen dichtet u. U. ZVK nicht zuverlässig ab“ wurde mit der Pflege kommuniziert. Aus Sicherheitsgründen sollte u. E. immer ein Drei-Wege-Hahn in Verschluss-Stellung einen zentralen Zugang sicher; die Verschlussklemme sollte genutzt werden.

1. Sassoon CS: Respiration 1992:59:215-20
2. Chen Ky Chest 2002; 122:678-83
3. de Lassence A et al. Anesthesiology 2006;104:5-13
4. Eisen LA et al. J Intensive Care Med 2006; 21:40
5. Young M Indications for and complications of central venous catheters. www.uptudate.com. Gesehen 10.9.2009
6. O’Dowd LC et al. www.uptodate.com Air embolism, gesehen 10.9.2009
7. Heckmann JG et al. Crit Care Med. 2000;28:1621-5
8. Schlotterbeck K et al. Anasthesiol Intensivmed Notfallmed Schmerzther. 1997;32:458-62
9. Ordway CB Ann Surg 1974;179:479
10. Hagen PT et al. Mayo Clin Proc 1984;59:17
11. Dietrich CF et al. Ultraschall Med, 2003, 24; 303-311
12. Grau T (Hrsg.) Ultraschall in der Anästhesie und Intensivmedizin; Deutscher Ärzteverlag Köln
13. Leitlinie (2) „Parenterale Ernährung“ der Deutschen Gesellschaft für Ernährungsmedizin (DGEM) (Aktuel Ernaehr Med 2007; 32, Supplement 1)
14. Pearson AC et al. J Am Coll cardiol 1991;17:66
15. Di Tullio M et al. Stroke 1993; 24:1020

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