Beatmung

Atmen – ein Vorgang, der für die meisten Menschen selbstverständlich ist. Doch für Patientinnen und Patienten mit bestimmten Erkrankungen oder in akut kritischen Situationen stellt das oft eine Herausforderung dar. In solchen Fällen ist die maschinelle Beatmung eine unverzichtbare Unterstützung; jedoch ist sie nicht mit der physiologischen Spontanatmung gleichzusetzen. 

Sowohl die Spontanatmung als auch die maschinelle Beatmung folgen einem Zyklus aus Einatmung (Inspiration) und Ausatmung (Exspiration). Der entscheidende Unterschied liegt in der Art, wie die Inspiration erfolgt.

Bei der physiologischen Atmung entsteht ein Unterdruck im Thorax, der Luft in die Alveolen saugt und eine Kontraktion der inspiratorischen Atemmuskulatur erzeugt. Die Exspiration erfolgt in der Regel passiv durch die Retraktionskräfte von Lunge und Thorax sowie die exspiratorische Atemmuskulatur. Bei der maschinellen Beatmung gelangt die Luft durch einen vom Beatmungsgerät erzeugten Überdruck in die Lunge. Die Exspiration erfolgt auch hier passiv.¹

Bei fehlender Spontanatmung ist die maschinelle Beatmung eine lebensrettende Maßnahme – insbesondere im Rettungsdienst. Im Folgenden erhalten Sie einen Überblick über die Grundlagen der Beatmung sowie verschiedene Beatmungsformen und -parameter.

Definition: Beatmung

Die Beatmung ist eine medizinische Maßnahme, die den Gasaustausch in der Lunge bei fehlender oder unzureichender Spontanatmung sicherstellt. Dabei wird durch manuelle oder maschinelle Unterstützung Atemgas in die Lunge eingebracht, um die Oxygenierung und Ventilation aufrechtzuerhalten. Die Beatmung verfolgt 4 zentrale Ziele: 

1. Sicherung des pulmonalen Gasaustauschs: Verbesserung der O₂-Aufnahme (Oxygenierung) und der Eliminierung von CO₂ (Decarboxylierung) für eine ausreichende Ventilation.
2. Erhöhung des Lungenvolumens: Gewährleistung einer angepassten Volumengabe und Beatmungsdrücke zur Verbesserung der Compliance des Atmungssystems, Vermeidung bzw. Beseitigung von Atelektasen sowie Minimierung von Lungenschäden.
3. Verminderung der Atemarbeit: Erholung der Atemmuskulatur, Überbrückung von Erschöpfungszuständen und Beseitigung der Atemnot durch Entlastung.
4. Sicherung des Überlebens: Verlängerung der Überlebenszeit bei kritischen Zuständen.²

Üblicherweise erfolgt die maschinelle Beatmung als Überdruckbeatmung, bei der ein Beatmungsgerät (Respirator) die Druckerhöhung erzeugt. Je nach Beatmungsmodus erzeugt das Gerät während der Inspiration einen kontrollierten Druck und/oder ein Volumen. Daher kann zwischen druckkontrollierten, volumenkontrollierten und hybriden Beatmungsformen unterschieden werden. 

Die Inspiration kann durch das Beatmungsgerät (maschinengetriggert) oder den Sog einer Patientin oder eines Patienten (patientengetriggert) ausgelöst werden. Auch das Ende erfolgt entweder maschinen- oder patientengesteuert. Bei der Exspiration handelt es sich hingegen um einen passiven Vorgang.³

Indikation

Die Entscheidung für eine Beatmung ist individuell und erfordert eine sorgfältige Abwägung. Die Indikation basiert nicht auf einzelnen Parametern, sondern ergibt sich aus einem Zusammenspiel mehrerer Faktoren. Hierzu zählen:

• Verlauf der Grunderkrankung
• Schwere der Gasaustauschstörung
• Objektivierbare Messparameter
• Patientenwille und Therapiezielplanung

Verlauf der Grunderkrankung

Akutes Lungenversagen ist eine grundlegende Indikation für eine Beatmung, die sowohl bei zuvor gesunden Patientinnen und Patienten als auch bei Dekompensation chronischer Lungenerkrankungen auftreten kann. Es existieren pulmonale und extrapulmonale Indikationen, die eine Beatmungstherapie erforderlich machen können.

Schwere der Gasaustauschstörung

Die Beurteilung der respiratorischen Insuffizienz erfolgt anhand klinischer Zeichen wie:

• Zyanose
• Tachypnoe
• Bradypnoe
• Orthopnoe
• Dyspnoe
• Kaltschweißigkeit

Objektivierbare Messparameter

Abweichungen der Normwerte bei Beatmungsparametern wie Atemfrequenz oder Sauerstoffsättigung (SpO₂) unterstützen die Indikationsstellung und ergänzen die klinische Einschätzung.

Patientenwille und Therapiezielplanung

Die Prognose sowie der Gesundheitszustand der Patientin oder des Patienten spielen eine zentrale Rolle. Wenn möglich, sollten invasive Maßnahmen vermieden und Alternativen wie die nicht-invasive Beatmung vorgezogen werden.⁴

Beatmungsmöglichkeiten: Beatmungsformen leicht erklärt

Die Beatmung umfasst ein breites Spektrum an Methoden, die in verschiedene Kategorien unterteilt werden können. Nachfolgend finden Sie einen Überblick über die wesentlichen Beatmungsformen in der Notfall- und Intensivmedizin.

Übersicht über die Beatmungsformen

Die maschinelle Beatmung kann entweder invasiv oder nicht-invasiv durchgeführt werden: 

• Invasive Beatmung: Diese erfolgt über Atemwegshilfsmittel, die direkt in die Atemwege eingebracht werden. Zu den verwendeten Hilfsmitteln gehören:
  • Trachealtubus: Ein Schlauch, der bei oraler oder nasaler Intubation in die Luftröhre (Trachea) eingeführt wird. Eine aufblasbare Tubusmanschette (Cuff) sorgt für deren Abdichtung.
  • Supraglottische Atemwegshilfen: Diese werden oberhalb der Glottis oder Trachea positioniert.⁵ Beispiele sind Larynxmaske oder Larynxtubus.
  • Trachealkanüle: Eine Kanüle, die in ein Tracheostoma eingesetzt wird – eine operativ angelegte Öffnung zwischen äußerem Luftraum und Luftröhre.
• Nicht-invasive Beatmung: Diese Form kommt ohne Intubation aus und wird über eine Maske oder einen Helm durchgeführt. Die Beatmung kann ausschließlich maschinell mit einem Beatmungsgerät erfolgen.

Beatmungsmodi

Die Wahl des Beatmungsmodus hängt von der Spontanatmung ab. Bei vorhandener Spontanatmung stehen unterstützte bzw. assistierte Modi zur Verfügung, wie:

• CPAP (Continuous Positive Airway Pressure): Es wird ein kontinuierlich positiver Atemwegsdruck (PEEP) in den Atemwegen aufrechterhalten, der die Oxygenierung verbessert und den Alveolenkollaps verhindert.
• ASB-/PSV-Modus (Assisted Spontaneous Breathing/Pressure Support Ventilation): Bei der ASB-Beatmung wird synchron zur Spontanatmung eine Druckunterstützung auf einem eingestellten PEEP-Niveau geliefert.
• SIMV (Synchronized Intermittent Mandatory Ventilation): Diese volumenkontrollierte Beatmungsform legt eine Mindestfrequenz an maschinellen Beatmungshüben pro Minute fest. Patientinnen und Patienten können außerdem während der Exspiration einen druckunterstützten Atemzug triggern, der synchron verabreicht wird.
• BIPAP/BiLevel, aPCV: Es stehen verschiedene druckkontrollierte Beatmungsformen zur Verfügung. Bei der BiLevel-Beatmung erfolgt die Beatmung auf 2 Druckniveaus – dem inspiratorischen Druck (pInsp) und dem positiven endexspiratorischen Druck (PEEP). Es können jederzeit Spontanatemzüge ausgeübt werden, die dann von dem Modus synchronisiert werden. Bleiben Eigenatembemühungen aus, wird die Patientin oder der Patient druckkontrolliert beatmet. Die aPCV-Beatmung gibt eine mandatorische Beatmungsfrequenz vor, die innerhalb eines Triggerfensters während der Exspiration durch spontane Atemzüge ergänzt werden kann.
• PRVC (Pressure Regulated Volume Control): Bei dieser Beatmungsform wird ein Testatemzug durchgeführt, anhand dessen ein Inspirationsdruck ausgewählt wird, der das zu verabreichende Tidalvolumen druckgesteuert liefert. Die PRVC-Beatmung ist daher ein hybrider Modus.

Wenn keine Spontanatmung vorhanden ist, kommt die mandatorische Beatmung zum Einsatz. Dabei gibt es 2 Beatmungsmöglichkeiten: 

• PCV (Pressure Controlled Ventilation): Der Beatmungsdruck wird festgelegt; das Tidalvolumen resultiert aus der Compliance und Resistance der Lunge.
• VCV (Volume Controlled Ventilation): Das Tidalvolumen wird voreingestellt und der Atemwegsdruck durch einen Maximaldruck (pMax) begrenzt.

Komplikationen bei der Beatmung

Bei der Beatmung können verschiedene Komplikationen auftreten, die die Sicherheit und den Erfolg der Behandlung beeinträchtigen. 

• Pulmonale Schäden durch Überdehnung: Schwache Alveolen können reißen, was zu einem Pneumothorax führt, bei dem Luft sich im Pleuraspalt ansammelt und die Lunge kollabiert.⁶
• Baro-, Volu- oder Biotrauma⁷: Durch hohen Druck oder hohe Volumina können Lungengewebe und -strukturen geschädigt werden. Biotrauma entsteht etwa durch eine zu hohe Sauerstoffkonzentration, denn freie Sauerstoffradikale können die Lunge angreifen. Dieses Phänomen wird als Sauerstofftoxizität bezeichnet.⁸

Um solchen Risiken vorzubeugen, werden Volumen- und Druckbegrenzungen angewendet. Zudem ist eine flexible Anpassung der Beatmung notwendig, insbesondere in Bezug auf risikobehaftete Faktoren wie den Sauerstoffspiegel. Deshalb ist es wichtig, Beatmungsparameter zu überwachen.

Beatmungsparameter

Für eine Übersicht der zentralen einstellbaren Beatmungsparameter bei der Beatmung dient die nachfolgende Tabelle. 

Überwachung der Beatmung

• Beatmungsgeräte bieten verschiedene Möglichkeiten, um wichtige Parameter zu überwachen und gegebenenfalls anzupassen. Auf diese Weise kann eine sicherere und effektivere Beatmung garantiert werden. 

• Zu den zentralen Messungen gehört die Kapnographie, mit der das endtidale Kohlendioxid (etCO₂) gemessen wird. Die Überwachung zeigt zum Beispiel, ob ausreichend CO₂ abgeatmet wird.
• Eine Pulsoximetrie misst die Sauerstoffsättigung und den Puls der Patienten und ist neben dem etCO₂ ein zentraler Bestandteil bei der Überwachung der Beatmung.
• Mit Druck- und Flowkurven kann die Beatmung visualisiert werden, wodurch potenzielle Risiken leichter erkannt werden.
• Beatmungsgeräte ermöglichen die Erhebung wichtiger Messwerte. Darunter:
  • Exspiratorisches Tidalvolumen (VTe)
  • Exspiratorisches Minutenvolumen (MVe)
  • Druckmesswerte wie pPeak, pPlat, pMean
  • Leckagevolumen (Vleak)
• Eine Blutgasanalyse (BGA) gibt Hinweise über das Atmungs- und Beatmungsverhältnis. Sie kann auch Aufschluss darüber geben, ob eine invasive Beatmung begonnen werden soll. Mit der Analyse wird der Zustand der Oxygenierung, der Belüftung und der Säure-Basen-Haushalt beurteilt. Dafür werden etwa Werte wie der CO₂-Partialdruck (paCO₂) und der pH-Wert erhoben.⁹
• Um drohende Gefahren frühzeitig zu erkennen, nutzen Beatmungsgeräte Alarme, die bei Überschreitung festgelegter Schwellenwerte ausgelöst werden. Die Grenzen werden von Anwenderinnen und Anwendern bestimmt und müssen regelmäßig überprüft werden. Mögliche Alarme sind:
  • Atemwegsdruck (pAw, pMax)
  • Minutenvolumen hoch/tief
  • Atemfrequenz hoch/tief
  • etCO₂ hoch/tief
  • Apnoezeit¹⁰

Beatmungsgeräte und -formen bei WEINMANN

Die Beatmungsgeräte von WEINMANN bieten vielfältige Beatmungsmöglichkeiten, die auf die Bedürfnisse von Patientinnen und Patienten in verschiedenen Notfallsituationen abgestimmt sind. Sie decken eine breite Palette an Beatmungsmodi ab, sodass Sie stets die passende Lösung für den jeweiligen Fall finden.

WEINMANN-Beatmungsgeräte

Mit den Beatmungsgeräten von WEINMANN garantieren wir maximale Flexibilität und Effizienz. 

MEDUVENT Standard ist eines der kleinsten und leichtesten turbinenbetriebenen Beatmungsgeräte weltweit. Mit nur 2,1 kg ist es äußerst handlich und ermöglicht eine Betriebsdauer von bis zu 7,5 Stunden – ohne externe Druckgasversorgung. Dabei können Sauerstoffkonzentrationen von 21 % bis zu 100 % appliziert werden. 

MEDUMAT Standard² ist ein wahrer Alleskönner, der mit einer Vielzahl von Beatmungsmodi ausgestattet ist und bis zu 10 Stunden lang zuverlässig beatmet – ideal für lange Einsätze. Darüber hinaus lassen sich sowohl Säuglinge ab 3 kg Körpergewicht als auch Erwachsene beatmen, weswegen das Gerät praktisch und universell anwendbar ist. 

WEINMANN-Beatmungsformen

Zur Beatmungstherapie bieten wir folgende Beatmungsformen an: 

volumenkontrolliert

• IPPV
• S-IPPV
• SIMV
• SIMV+ASB

druckkontrolliert

• PCV
• aPCV
• BiLevel
• BiLevel + ASB
• CCSV (Beatmungsmodus für die Reanimation)

hybride Beatmungsmodi

• PRVC
• PRVC + ASB

spontane Beatmungsmodi

• CPAP
• CPAP + ASB

spezielle Beatmungsfunktionen

• CPR
• RSI
• Manuell über MEDUtrigger

¹Larsen, R. & Mathes, A. (2023): Beatmung. 7. Aufl., Berlin Heidelberg: Springer Verlag, S. 243f. 

²Lang, H. (2020): Beatmung für Einsteiger. Theorie und Praxis für die Gesundheits- und Krankenpflege, 3. Aufl. Berlin Heidelberg: Springer Verlag, S. 25. 

³Larsen, R. & Mathes, A. (2023): Beatmung. 7. Aufl., Berlin Heidelberg: Springer Verlag, S. 243.

⁴Larsen, R. & Mathes, A. (2023): Beatmung. 7. Aufl., Berlin Heidelberg: Springer Verlag, S. 266ff.

⁵https://www.amboss.com/de/wissen/supraglottische-atemwegshilfen/

⁶https://www.msdmanuals.com/de/heim/lungen-und-atemwegserkrankungen/respiratorische-insuffizienz-und-akutes-atemnotsyndrom/k%C3%BCnstliche-beatmung#Alternativen_v38059371_de

⁷https://viamedici.thieme.de/lernmodul/6772238/4915521/beatmung

⁸https://www.msdmanuals.com/de/profi/intensivmedizin/respiratorische-insuffizienz-und-maschinelle-beatmung/mechanische-beatmung-im-%C3%BCberblick#Komplikationen-bei-der-mechanischen-Beatmung-und-Sicherheitsvorkehrungen_v89529514_de

⁹Lang, H. (2020): Beatmung für Einsteiger. Theorie und Praxis für die Gesundheits- und Krankenpflege, 3. Aufl. Berlin Heidelberg: Springer Verlag, S. 264.

¹⁰[Lang, H. (2020): Beatmung für Einsteiger. Theorie und Praxis für die Gesundheits- und Krankenpflege, 3. Aufl. Berlin Heidelberg: Springer Verlag, S. 242.