FAQs zu CCSV

Chest Compression Synchronized Ventilation (=CCSV) ist ein Beatmungsmodus, welcher speziell und ausschließlich für die Reanimation entwickelt wurde. Gleichzeitig mit jeder Thoraxkompression appliziert CCSV synchron einen Beatmungshub. Mit diesem revolutionären Verfahren lassen sich Nachteile der konventionellen Beatmungsformen vermeiden und Gasaustausch und Hämodynamik verbessern.

Die aktuellen Leitlinien des European Resuscitation Council [1] empfehlen während der professionellen Reanimation (Advanced Life Support, ALS) nach Intubation durch darin ausgebildetes Personal eine Beatmung mit reinem Sauerstoff und einer Frequenz von 10/min ohne Unterbrechung der Thoraxkompressionen. Welche Beatmungsform (manuell oder maschinelle) sowie welcher maschinelle Beatmungsmodus verwendet werden sollte war jedoch nicht Gegenstand der aktuell gültigen Leitlinien-Reviews, somit findet sich hierzu auch keine Aussage in den aktuellen Leitlinien.

Häufig werden heute in der Praxis maschinelle Beatmungsmuster wie Intermittend Positive Pressure Ventilation (IPPV) oder BiLevel-Ventilation (BiLevel) auch während der Reanimation verwendet, die für den Einsatz währen zyklischer Thoraxkompressionen nicht entwickelt wurden. Durch die mittels der Thoraxkompressionen erzeugten kleinen Gasvolumina im Beatmungssystem kann die Funktion konventioneller Beatmungsgeräte deutlich gestört werden und voreingestellte Volumina oder Drücke werden nicht mehr korrekt erzielt. Deshalb wurde das Beatmungsmuster Chest Compression Synchronised Ventilation (CCSV) speziell und ausschließlich für die Anwendung während der Reanimation entwickelt und zeigt eine besonders hohe Zuverlässigkeit in der Umsetzung der voreingestellten Beatmungsparameter. Durch die für dieses Beatmungsmuster charakteristische Synchronisierung der Beatmungshübe mit den Thoraxkompressionen gelingt es, mögliche negative Auswirkungen des Einsatzes konventioneller Beatmungsmuster zu vermeiden und gleichzeitig sowohl den Gasaustausch wie auch die Hämodynamik zu optimieren. Da die aktuellen Leitlinien des European Resuscitation Council keine Empfehlungen zugunsten eines bestimmten Beatmungsmodus abgeben, ist der Einsatz von CCSV bei der Reanimation nicht im Widerspruch hierzu.

Sobald der Patient endotracheal intubiert ist, kann CCSV mit MEDUMAT Standard² (bei erworbener und freigeschalteten Software-Optionen Flowmessung und CCSV) eingesetzt werden.

Die wesentlichen Wirkungsweisen lassen sich dabei in die Kategorien Hämodynamik und Gasaustausch unterteilen. Im Rahmen einer Reanimation steht die Wiederherstellung bzw. die Aufrechterhaltung der Perfusion im besonderen Fokus, da die Funktion lebenswichtiger Organe davon direkt abhängig ist. Zu diesem Zweck beschrieben W. Kouwenhoven et al. (1960) die manuelle Durchführung von Thoraxkompressionen, die heutzutage in unveränderter Form einen wesentlichen Bestandteil der Reanimationsmaßnahmen darstellen [2]. Durch die Kompression des Thorax mit den darin befindlichen Organen Herz und Lunge wird ein Druckgradient aufgebaut, der zu einem Auswurf von Blut führt. Dieser Mechanismus wurde später als „Herzpumpenmechanismus“ bekannt.

Die Thoraxkompressionen spielen auch bei der Beatmung mit CCSV die entscheidende Rolle. Hier macht man sich jedoch noch ein weiteres Prinzip zunutze. Criley et al. beobachteten im Jahr 1976, dass Patienten, die unter Monitorüberwachung aus vollem Bewusstsein heraus Kammerflimmern entwickelten, durch einfaches Husten ihr Bewusstsein erhalten konnten [3]. Diese Entdeckung zeigt, dass eine rasche Erhöhung des intrathorakalen Druckes einen arteriellen Druck erzeugen kann. Der arterielle Druck wiederum ist maßgeblich für den kardialen und zerebralen Perfusionsdruck. Der beschriebene Mechanismus wird auch als „Thoraxpumpenmechanismus“ bezeichnet und ist bei genauer Betrachtung auch bei der Beatmung mit CCSV zu finden.

Hier führt der rasche Anstieg des intrathorakalen Drucks durch die Abgabe des Beatmungshubes synchron zu den Thoraxkompressionen im Vergleich mit IPPV und BiLevel zu einem höheren arteriellen Druck. Zusammengefasst ist bei einer Reanimation mit CCSV-Beatmung entsprechend von einem höheren kardialen und zerebralen Perfusionsdruck sowie von einer verbesserten Organperfusion auszugehen.

Beim Gasaustausch führt CCSV zu einer verbesserten Oxygenierung des Blutes. Darüber hinaus ist sowohl eine normwertige Decarboxylierung des Blutes als auch ein normwertiger pH-Wert zu beobachten. Der arterielle Sauerstoffpartialdruck (PaO2) war in mehreren tierexperimentellen Untersuchungen signifikant höher als unter IPPV oder BiLevel [5] [6].

Ja. Insgesamt haben bisher vier Studien die Verwendung des Beatmungsmusters CCSV untersucht. Drei Studien wurden an einem Schweinemodell, eine weitere wurde an einem speziell dafür entwickelten Simulationsmodell durchgeführt:

Tierexperimentelle Daten (Schweinemodell)

• Studie 1: IPPV/BiLevel/CCSV (n=24): Explorative Studie zu Machbarkeit und Sicherheit [4]
• Studie 2: IPPV-CCSV Crossover (n=12): Untersuchung von 3 CCSV-Einstellungen bezüglich Gasaustausch und Hämodynamik [5]
• Studie 3 IPPV-CCSV Gruppenvergleich (n=44): Gasaustausch, Hämodynamik, zerebrale Oxygenierung, ROSC, Postreanimationsphase, Histologie [6]

Simulationsmodell

• Studie 4 IPPV / BiLevel / CCSV (n = 90 RettAss): Umsetzbarkeit voreingestellter Beatmungsparameter [7]

Ein definierter geringer exspiratorischer Gasfluss, wie er typischerweise am Anfang jeder Thoraxkompression am intubierten Patienten auftritt, stellt den Trigger für den Beginn der Inspiration dar. Die Empfindlichkeit des Triggers kann vom Benutzer manuell angepasst werden. So ist eine ggf. notwendige Adaptation an bestimmte Lungencharakteristiken möglich.

Bei dem neuartigen Beatmungsmodus CCSV werden die Beatmungshübe simultan zu der automatisch oder manuell durchgeführten Thoraxkompression appliziert. Die Beatmungsfrequenz ist somit mit der Kompressionsfrequenz (100 – 120/min) identisch. Folglich sind hier sehr kurze Inspirationszeiten (Tinsp = 205 ms) notwendig. Um trotz der gleichzeitigen Thoraxkompression einen inspiratorischen Gasfluss zu erzielen und den oben beschriebenen positiven Effekt auf die Hämodynamik, sind vergleichsweise hohe Inspirationsdrücke von bis zu 60 mbar erforderlich (vgl. Abbildung 1). Hierdurch werden je nach Lungenbeschaffenheit Tidalvolumina von 100 ml bis 200 ml erreicht.  

Abbildung 1: Funktionsweise der Chest Compression Synchronised Ventilation (CCSV): Die Beatmung erfolgt druckkontrolliert mit Pinsp = 60 mbar während der Kompressionsphase der Herzdruckmassage (Tinsp  = 205 ms). In der Dekompressionsphase findet keine Beatmung statt.

Hohe Atemwegsdrücke (> 40 mbar) treten bei der konventionellen Beatmung unter Reanimation durch die asynchrone Beatmung zur Herzdruckmassage regelmäßig und häufig auf. Unter Umständen können diese Drücke sogar weit höher als 60 mbar sein. Auch die Einstellung einer inspiratorischen Druckbegrenzung bei konventioneller, beispielsweise IPPV Beatmung verhindert diese Druckspitzen meist nicht, da sich besonders am Ende der Inspirationsphase das verabreichte Tidalvolumen bereits in der Lunge befindet und bei dem sehr schnellen Druckanstieg zu Beginn der Thoraxkompression nicht schnell genug entweichen kann. Dies kann zur unkontrollierten Druckspitzen während er Beatmung führen.

Im CCSV-Modus sind die maximalen Atemwegsdrücke durch die synchrone, druckkontrollierte Beatmung auf 60 mbar begrenzt. Weiterhin wird nur mit kleinen Tidalvolumina von ca. 2 ml/kg Körpergewicht (KG) beatmet. Die Volumenbelastung der Lunge im Sinne des sogenannten „Volutraumas“ ist somit geringer als bei konventioneller Beatmung mit bis zu 7 ml/kg idealem Körpergewicht (IBW) und gleichzeitiger Thoraxkompression. Weiterhin konnten am Tiermodell bei der Anwendung von CCSV weder histologische noch makroskopische Schädigungen des Lungengewebes nachgewiesen werden. [6]

In den Studien am Schweinemodell [6, 4, 5, 7] mit insgesamt mehr als 70 Versuchstieren wurden nach insgesamt 30 Minuten Reanimation weder makroskopische noch histologische Lungenschädigungen beobachtet, die auf die Anwendung von CCSV zurückzuführen waren oder sich von den Ergebnissen bei IPPV Beatmung unterschieden.

Ein weiterer Grund für diese Annahme ist die Tatsache, dass bei der Anwendung von CCSV die Abgabe des Beatmungshubes mit der Kompressionsphase der Thoraxkompression synchronisiert wird, und damit immer ein definierter Druck in der Lunge entsteht. Bei der Verwendung konventioneller Beatmungsmuster kann es aufgrund der asynchronen Insufflation dazu kommen, dass eine bereits mit Luft gefüllte Lunge durch die Herzdruckmassage komprimiert wird. Dies kann im Vergleich zu CCSV sogar zu höheren intrapulmonalen Drücken führen und ggf. Lungenschäden begünstigen.

Der Empfehlung zur Vermeidung der Hyperventilation liegen zwei Hypothesen zugrunde:

1. Die Hyperventilation während der Reanimation führt zu einem höheren intrathorakalen Druck während der Dekompressionsphase. Dieser kann den venösen Rückstrom zum Herzen reduzieren. In der Folge sinken möglicherweise der kardiale wie auch der zerebrale Perfusionsdruck.

2. Durch die Hyperventilation wird eine Hypokapnie erzeugt, die wiederum negative Einflüsse sowohl auf den arteriellen Druck als auch die zerebrale Perfusion haben kann.

Bei der Beatmung mit CCSV erfolgt die intrathorakale Druckerhöhung ausschließlich synchron zur Thoraxkompression und eben nicht in der Dekompressionsphase, in welcher der venöse Rückstrom erfolgt. Der befürchtete Effekt einer Perfusionsminderung tritt deshalb nicht ein. Im Gegenteil: Die Perfusion wird insgesamt sogar verbessert.

Weiterhin ergibt sich rechnerisch in der Tat ein Atemminutenvolumen unter CCSV, das deutlich über den bekannten physiologischen Werten liegt. Trotzdem ist das effektive alveoläre Ventilationsvolumen nach Abzug der Totraumventilation weitgehend identisch mit einer IPPV Beatmung mit einem Tidalvolumen von 7 ml/kg KG und einer Beatmungsfrequenz von 10 /min. Dies wird auch durch experimentelle Daten bestätigt, die eine Normokapnie unter CCSV belegen. [6]

Die bisherigen Studienergebnisse zeigen, dass das applizierte Atemminutenvolumen zu einer verbesserten Oxygenierung sowie zu einer Normokapnie führt und die gemessenen Tidalvolumina stets über dem Totraumvolumen lagen. [6] [5]

Somit kann davon ausgegangen werden, dass unter CCSV ausreichender und sogar verbesserter alveolärer Gasaustausch erfolgt und nicht ausschließlich Totraum ventiliert wird.

Der Einsatz von CCSV ist bei Patienten ab einem Körpergewicht von 10 kg möglich und zugelassen.

Während der Reanimation wird ein möglichst hoher PaO₂ angestrebt, da auch unter bestmöglicher Thoraxkompression das Herzzeitvolumen und die Gewebeperfusion besonders des Gehirns stark erniedrigt sind. Selbst unter optimierter Beatmung wie mit CCSV und einer FiO₂ von 1,0 werden während der Reanimation im Gehirngewebe nur normale oder gering erhöhte Gewebesauerstoffsättigungswerte gemessen, es droht also keine Hyperoxie. Bei Wiederkehr des Spontankreislaufs (Return of spontaneous circulation, ROSC) jedoch steigen bereits in der frühen Reperfusionsphase die Werte der Gewebesauerstoffsättigung im Gehirn deutlich an, weshalb nach ROSC bei sicher gemessenen SpO₂ Werten einen SpO₂ über 98% vermieden werden sollte.

Bei CCSV finden nur geringe PEEP-Werte von unter 5mbar Anwendung, damit keine negative Beeinflussung des venösen Rückstroms auftritt. Aufgrund der außergewöhnlich guten Oxygenierung unter CCSV wird grundsätzlich gar kein PEEP benötigt, in einigen Fällen wie beispielsweise bei prolongierter Reanimation oder im Lungenödem verbessert jedoch ein niedriger PEEP durch die Erhöhung der funktionellen Residualkapazität das Triggerverhalten bei CCSV.

In einer der tierexperimentellen Untersuchungen wurde die avDO₂ unmittelbar nach ROSC gemessen, hier zeigte sich eine signifikant höhere avDO₂, also eine höhere Sauerstoffausschöpfung in der IPPV-Gruppe verglichen mit CCSV bei ähnlichem Herzzeitvolumen. Dies kann als Sauerstoffschuld, die während der davor stattgefundenen Reanimation entstanden ist, interpretiert werden.

CCSV erfordert einen auch bei erhöhten Atemwegsdrücken dichten, gesicherten Atemweg, um seine Effekt voll zu entfalten. Aus diesem Grunde wird die regelhafte Anwendung von CCSV nur in Verbindung mit einer endotrachealen Intubation oder einer geblockten Trachealkanüle empfohlen.

CCSV arbeitet mit hoher Beatmungsfrequenz und niedrigen Tidalvolumina, die jedoch größer als das reine Totrauvolumen sind. Somit entsteht eine effektives alveoläres Atemminutenvolumen ähnlich der Werte von IPPV. Dies genügt, um ausreichend CO₂ zu eliminieren.