Acute Respiratory Distress Syndrome

Ein ARDS tritt mit einer Inzidenz von ca. 7/100.000 Einwohner pro Jahr auf.^[4][5]

Die Berliner Definition unterscheidet drei Schweregrade des ARDS abhängig vom Ausmaß der Hypoxämie:

• mildes ARDS: Horovitz-Quotient 201-300 mmHg bei PEEP ≥ 5 cmH₂O, wird auch als Acute Lung Injury (ALI) bezeichnet.
• moderates ARDS: Horovitz-Quotient 101-200 mmHg bei PEEP ≥ 5 cmH₂O
• schweres ARDS: Horovitz-Quotient ≤ 100 mmHg bei PEEP ≥ 5 cmH₂O

Eine weitere Unterteilung der Schwergrade bietet der Lung Injury Score nach Murray.

Ein ARDS kann im Rahmen einer systemischen Reaktion des Organismus oder auch durch eine direkte Lungenschädigung entstehen.

Pulmonale Ursachen

Die häufigste Ursache ist eine Pneumonie. Weitere pulmonale Ursachen sind unter anderem:

• Lungenkontusion
• Aspiration von Mageninhalt oder Wasser (Beinaheertrinken)
• Inhalationstrauma (Rauchvergiftung, Verbrennung)
• Beatmung mit hohen Sauerstoffkonzentrationen (sog. Respiratorlunge)
• Fettembolie
• Fruchtwasserembolie
• Beatmungsassoziierte Lungenschädigung
• E-Zigaretten-induzierter Lungenschaden (EVALI), vermutlich durch Zusätze von Vitamin E getriggert^[6][7][8][9]

Systemische Ursachen

Zu den systemischen Ursachen zählen:

• SIRS, Sepsis
• Schock
• disseminierte intravasale Gerinnung
• Polytrauma
• Präeklampsie, Eklampsie
• Verbrennungen
• akute Pankreatitis
• Medikamente und Gifte (z.B. Salicylsäure, trizyklische Antidepressiva, Bleomycin, Organophosphate, Paraquat, Narkotika, Drogen)
• metabolische Entgleisungen (z.B. Urämie, Leberversagen, diabetische Ketoazidose)
• Lungentransplantation
• Schädel-Hirn-Trauma
• Massentransfusion (TRALI)
• Bestrahlung

Die Pathophysiologie eines ARDS ist für die meisten Auslöser gleich. Sie läuft in mehreren Stadien ab. Es handelt sich dabei um eine überschießende Entzündungsreaktion des Lungengewebes, die den Krankheitsprozess induziert und im Sinne einer pathologischen Reaktionskaskade aufrechterhält.

Als Reaktion auf die auslösende Noxe kommt es zur Inflammation, wobei insbesondere Granulozyten proinflammatorische und prokoagulatorische Mediatoren freisetzen. Durch Zytokine und Sauerstoffradikale kommt es zu einer Störung der Endothelfunktion. Dies führt zu einer erhöhten alveolo-kapillären Permeabilität mit Durchtritt proteinreicher Flüssigkeit, die sich als interstitielles Lungenödem manifestiert.

Unter dem Einfluss von Entzündungsmediatoren kommt es zu einem ausgeprägten Kapillarschaden ("capillary leak") mit Ausbildung eines alveolären Ödems. Die Folge ist eine Verlängerung der Diffusionsstrecke und Verkleinerung der Gasaustauschfläche mit gestörtem Gasaustausch (Hypoxämie).

Durch Untergang von Typ-II-Pneumozyten und Inaktivierung von Surfactant durch Plasmaproteine entsteht ein Surfactant-Mangel. Die Folge ist eine verminderte Alveolarstabilität mit Atelektasenbildung und weiterer Verschlechterung der Belüftung. Atelektasen führen zu einer Abnahme der funktionellen Residualkapazität und Vergrößerung des funktionellen Totraumvolumens. Die Perfusion nicht-ventilierter Lungenabschnitte erhöht das intrapulmonale Rechts-Links-Shuntvolumen.

Die Hypoxämie führt außerdem zur pulmonalen hypoxischen Vasokonstriktion. Dies bedingt zusammen mit Mikrothromben eine pulmonalarterielle Druckerhöhung mit Rechtsherzbelastung.

Verläuft ein ARDS in diesem Stadium nicht tödlich, kommt es zu Ausheilungsbemühungen des Organismus. Dabei werden geschädigte Pneumozyten durch die Proliferation von Fibroblasten und Endothelzellen zunehmend durch Bindegewebe ersetzt. Es kommt zur Bildung von hyalinen Membranen, welche die Alveolarwände tapetenartig auskleiden. Durch die Fibrosierung kann das bestehende Ödem nicht resorbiert werden und die Ödembildung wird verstärkt. Die inflammatorischen Reaktionen führen zu weiterer Schädigung und es entsteht ein Circulus vitiosus.

Dadurch bleibt die Oxygenierung dauerhaft eingeschränkt, da die Diffusionsstrecke zwischen Blut und Luft größer wird. Eine Restitutio ad integrum ist in manchen Fällen beschrieben, jedoch für den Großteil der Fälle nicht zu erwarten, sodass von einer bleibenden respiratorischen Insuffizienz ausgegangen werden kann.

Entsprechend des pathophysiologischen Verlaufs unterscheidet man vereinfacht zwischen drei Phasen, die sich in ihrem Auftreten überschneiden können:

Pathohistologie

Klinisch können ebenfalls drei Stadien unterschieden werden. Die Anwendung dieser Einteilung ist in der Praxis jedoch wenig gebräuchlich:

Je nach Auslöser finden sich weitere Symptome, z.B. Hypothermie oder Fieber. Als Komplikation kann durch eine Hypoxie weiterer Organe ein Multiorganversagen entstehen. Durch die Lungenschädigung ist mit dem Auftreten einer Pneumonie zu rechnen, die unter diesen Bedingungen leicht in eine Sepsis münden kann.

Ein ARDS ist zu diagnostizieren bei:

• nicht kardial bedingtem Lungenödem (Auskultation, Echokardiographie)
• massiver Einschränkung der Oxygenierung (Blutgasanalyse)
• bilateral auftretende, meist großflächige heterogene Verschattungen im Röntgenthorax bzw. Verdichtungen im CT.

Anamnese

• Auslöser, Begleiterkrankung
• akuter Beginn

Körperliche Untersuchung

• Dyspnoe
• Tachypnoe
• Hyperventilation in der Anfangsphase
• Zyanose
• Tachykardie
• Unruhe, Verwirrtheit
• diffus feinblasige Rasselgeräusche

Blutgasanalyse

In der Blutgasanalyse (BGA) manifestiert sich der Beginn eines ARDS in Form einer hypoxischen respiratorischen Insuffizienz ("respiratorische Partialinsuffizienz"):

• pO₂ ↓
• pCO₂ n/↓
• respiratorische Alkalose durch Hyperventilation
• Horovitz-Quotient < 300 mmHg (trotz Erhöhung der FiO₂ z.B. durch Sauerstoffgabe bleibt der pO₂ niedrig)

In der Spätphase des ARDS zeigt die BGA eine schwere hyperkapnische respiratorische Insuffizienz ("respiratorische Globalinsuffizienz"):

• pO₂ ↓↓
• pCO₂ ↑ (zunehmende respiratorische Erschöpfung)
• Horovitz-Quotient < 200 mmHg

Alveolo-arterielle Sauerstoffpartialdruckdifferenz

Die alveolo-arterielle Sauerstoffpartialdruckdifferenz (AaDO₂), also die Differenz zwischen pO₂ in den Alveolen (PAO₂) und pO₂ im arteriellen Blut (paO₂), ist ein Maß für die Fähigkeit der Lunge, Sauerstoff aus der Alveolarluft ins Blut zu befördern. Sie dient als Indikator für eine Gasaustauschstörung und als Maß eines intrapulmonalen Rechts-Links-Shunts.

Die AaDO₂ kann vereinfacht durch folgende Formel berechnet werden:

$${\displaystyle AaDO_{2}=145-PaO_{2}-PaCO_{2}}$$

Radiologie

Röntgen-Thorax

In der exsudativen Phase kann der Röntgen-Thorax unauffällig sein. Mögliche unspezifische Befunde sind:^[10]

• bilaterale heterogene, meist symmetrische Verschattungen
• keine Veränderung in Verlaufskontrollen
• keine septalen Linien oder Kardiomegalie (sofern gleichzeitig kein kardiogenes Lungenödem vorliegt)

In der proliferativen Phase finden sich eher grobe retikuläre Verschattungen. Neue heterogene Verschattungen sollten an eine Superinfektion denken lassen. Nach ca. zwei Wochen kommt es häufig zur Auflösung der Verschattungen.

CT-Thorax

In der CT liegen anfangs bilaterale Milchglastrübungen und/oder Konsolidierungen vor.^[10] Typischerweise zeigt sich ein anteroposteriorer Gradient. Finden sich Konsolidierungen in den nicht schwerkraft-abhängigen Lungenarealen sollte eine Superinfektion ausgeschlossen werden. In den Arealen mit Milchglastrübung sind die Bronchien dilatiert. Häufig liegen Pleuraergüsse vor.

Im Verlauf finden sich grobretikuläre Verdichtungen oder diffuse Milchglastrübungen mit verdickten Interlobulärsepten (Crazy Paving). In den nicht schwerkraft-abhängigen Lungenarealen kommt es zur Bildung von Bullae und Honeycombing, mutmaßlich aufgrund der fibrotischen Veränderungen und des Barotraumas. Begleitend finden sich Traktionsbronchiektasen.

Echokardiographie

Die Echokardiographie dient dem Ausschluss eines kardialen Lungenödems. Bei einem ARDS zeigen sich typischerweise folgende Befunde:

• erweiterte Pulmonalarterien aufgrund eines erhöhten pulmonalarteriellen Drucks
• rechtsventrikuläre Volumenbelastung
• verminderte linksventrikuläre Füllung und Abnahme des Schlagvolumens aufgrund des Rückstaus in den rechten Ventrikels

Rechtsherzkatheteruntersuchung

Mit Hilfe eines Pulmonaliskatheter kann der Pulmonalarteriendruck und der Wedge-Druck bestimmt werden. Dies ermöglicht eine Differenzierung zwischen ARDS und kardialem Lungenödem. Die Untersuchung erfolgt inzwischen nur unter strenger Risiko-Nutzen-Abwägung.

Während sich eine Erhöhung des pulmonalarteriellen Mitteldrucks (mPAP) sowohl beim kardialen Lungenödem als auch beim ARDS zeigt, ist der pulmonale Wedge-Druck (PCWP) beim ARDS nicht erhöht, sondern normal (Ausnahme: zusätzliche Linksherzinsuffizienz).

Extravaskuläres Lungenwasser

Die Bestimmung des extravaskulären Lungenwassers (EVLW), also der Flüssigkeit im Interstitium oder Alveolarraum, erfolgt mittels transpulmonaler Thermodilution. Das EVLW dient als Verlaufsparameter zur Beurteilung des Lungenödems.

Der Normwert beträgt 5 ml/kgKG, bei ARDS findet sich meist ein EVLW von > 15 ml/kgKG.

Als klinische Differentialdiagnosen kommen vor allem folgende Erkrankungen in Frage, die teilweise sekundär in ein ARDS übergehen können:

• Lungenembolie
• kardiales Lungenödem bei Linksherzinsuffizienz
• schwer verlaufende Pneumonie
• Fluid Lung bei Niereninsuffizienz und Hypervolämie
• transfusionsassoziierte zikulatorische Überladung (TACO)
• transfusionsassoziierte akute Lungeninsuffizienz (TRALI)
• medikamenteninduzierte Lungenerkrankungen (DILD): z.B. durch Zytostatika, Opiate, ASS, Inhalationsanästhetika, Prostacyclin oder Amlodipin

Radiologisch muss an ein kardiogenes Lungenödem, eine diffuse alveoläre Hämorrhagie und eine diffuse Pneumonie gedacht werden.

Die Therapie erfolgt intensivmedizinisch. Ein ARDS kann innerhalb von wenigen Stunden zur respiratorischen Dekompensation führen. An erster Stelle sollte die auslösende Ursache therapiert werden. Außerdem sollte eine maschinelle Beatmung frühzeitig eingesetzt werden.

Beatmungstherapie

Indikationen einer Beatmungstherapie sind:

• akute respiratorische Insuffizienz
• zunehmender Abfall des PaO₂ (trotz Sauerstofffgabe)
• Horovitz-Quotient < 300 mmHg

Während bei einem milden ARDS noch eine nicht-invasive Beatmung (NIV) erwogen werden kann, ist in den meisten Fällen eine invasive Beatmung notwendig. Als Beatmungsmodus ist eine assistierte oder eine (druck-)kontrollierte Beatmung möglich. In der Regel wird als Grundeinstellung der BIPAP-Modus gewählt. Dabei wird auf eine lungenprotektive Beatmung geachtet, um ventilationsbedingte Lungenschäden zu vermeiden:

Mögliche Therapieoptionen zur Vermeidung der Hyperkapnie bei gleichzeitiger Wahrung des lungenprotektiven Therapieansatzes ist die extrakorporale Lungenunterstützung (ECLA) mit einer modifizierten Herz-Lungen-Maschine. Die Beatmung mittels Hochfrequenzoszillation (HFO) wird nicht mehr empfohlen.^[1]

Lagerung

Beim ARDS kann sowohl eine Oberkörperhochlagerung als auch eine Bauchlagerung ("prone position") erwogen werden. Bei der Oberkörperhochlagerung wird die Oxygenierung verbessert, die Atemarbeit verringert sowie das Risiko eines gastroösophagealen Refluxes und eines erhöhten Hirndrucks vermindert. Sie ist grundsätzlich bei intubierten Patienten empfohlen.

Bei Bauchlagerung (Umlagerung um 180° oder in modifizierter Form um 135°) kommt es zur Verminderung des intraabdominellen Drucks und zur Zunahme der Compliance der Lunge. Außerdem nimmt in Bauchlage der Pleuradruck-Gradient ab, was zur homogeneren Atemgasverteilung führt. Des Weiteren verbessert sich die Perfusion in ventralen Lungenabschnitten. Daher führt die Bauchlagerung zur Vergrößerung der Gasaustauschfläche, zum verbesserten Gasaustausch und zu weniger beatmungsinduzierten Lungenschäden. Die Bauchlagerung für mindestens 12, idealerweise 16 Stunden ist ab einem Horovitz-Quotienten < 150 mmHg empfohlen. Nach einer vierstündigen Pause kann die erneute Umlagerung erwogen werden. Als relative Kontraindikationen gelten:

• offenes Abdomen
• Wirbelsäuleninstabilität
• erhöhter Hirndurck
• bedrohliche Herzrhythmusstörungen
• Schock

Komplikationen der Bauchlagerung sind:

• Gesichtsödeme
• Druckschäden der Augen
• Druckulzera (v.a. am Knie und Becken)

Neuromuskuläre Blockade

Die Anwendung von Muskelrelaxanzien (z.B. Cisatracurium) beim moderaten oder schweren ARDS wird kontrovers diskutiert. Durch die neuromuskuläre Blockade soll eine Spontanatmung des Patienten vorübergehend verhindert werden. Ziel ist es, eine sog. Patienten-Respirator-Dyssynchronie und ein damit verbundenes Barotrauma bzw. beatmungsassoziierte Lungenschädigungen zu vermeiden. Daher schlägt die US-amerikanische Fachgesellschaft die Anwendung einer neuromuskulären Blockade innerhalb von 48 Stunden bei Patienten mit schwerem ARDS vor.^[11]

Aufgrund der uneinheitlichen Studienlage und der Assoziation mit schweren Nebenwirkungen (z.B. kardiale Ereignisse, Critical-Illness-Myopathie) spricht sich die deutsche Leitlinie gegen den Einsatz von Muskelrelaxanzien in der Frühphase (48 h) eines moderaten bis schweren ARDS aus.^[1] Auch die europäische Leitlinie lehnt die routinemäßige Anwendung einer neuromuskulären Blockade ab.^[12]

Supportive Therapie

Weitere supportive Maßnahmen beim ARDS sind:

• Aufrechterhaltung eines adäquaten Blutdrucks (mittlerer arterieller Druck i.d.R. > 65 mmHg), ggf. Einsatz von Vasopressoren (z.B. Noradrenalin, Dobutamin)
• restriktive Volumentherapie bei stabiler Hämodynamik, ggf. Einsatz von Furosemid
• Prävention einer beatmungsassoziierten Pneumonie: Pro Beatmungstag steigt die Inzidenz um 2–3 % bis zum 10. Tag. Eine prophylaktische Antibiotikagabe wird jedoch grundsätzlich nicht empfohlen. Bei hohem Aspirationsrisiko sollte auf eine adäquate Mundpflege (z.B. mittels Chlorhexidin-Lösung) geachtet und eine selektive Darmdekontamination (SDD) erwogen werden.
• Low-dose-Heparinisierung aufgrund der erhöhten Thrombosegefahr bei Immobilisation
• Ernährung: sofern möglich enteral über Sonde, sonst parenteral über einen zentralvenösen Katheter. Oft ist der parallele Einsatz beider Ernährungsformen notwendig.

Rescue-Therapie

Als sogenannte Rescue-Therapie können im Einzelfall folgende Maßnahmen ergriffen werden:

• inhalatives Stickstoffmonoxid: bei schwerer Hypoxämie oder Rechtsherzdekompensation
• niedrigdosierte Glukokortikoide: antiinflammatorische, antiproliferative bzw. antifibrotische Wirkung.
• Extrakorporale Unterstützungssysteme

Extrakorporale Unterstützungssysteme

Bei anhaltender schwerer Gasaustauschstörung trotz Ausschöpfen der konservativen Therapiemaßnahmen kann ein extrakorporales Unterstützungssystem eingesetzt werden. Die Durchführung sollte in spezialisierten Zentren erfolgen.^[1] Klassischerweise wird eine vvECMO verwendet:

• Venovenöse Extrakorporale Membranoxygenierung (vvECMO): Ersatz der Lungenfunktion bei schwerem ARDS mit therapierefraktärer Gasaustauschstörung
• pumpenlose extrakorporale Lungenunterstützung (pECLA): arteriovenöser Shunt mit zwischengeschalteter Gasaustauschmembran ohne Pumpe; indiziert bei respiratorischer Azidose und erhaltener Herzfunktion. Der Einsatz wird nur innerhalb von Studien empfohlen^[1]

Trotz adäquater Therapie ist die Letalität des ARDS hoch und beträgt etwa 55–70 %. Prognostisch entscheidend ist eine frühzeitige Diagnosestellung.

• Siegel et al. Update: Interim Guidance for Health Care Providers Evaluating and Caring for Patients with Suspected E-cigarette, or Vaping, Product Use Associated Lung Injury — United States, In: MMWR. Morbidity and Mortality Weekly Report, 2019
• Taylor et al. Characteristics of E-cigarette, or Vaping, Products Used by Patients with Associated Lung Injury and Products Seized by Law Enforcement — Minnesota, 2018 and 2019, In: MMWR. Morbidity and Mortality Weekly Report, 2019
• Blount et al. Vitamin E Acetate in Bronchoalveolar-Lavage Fluid Associated with EVALI, In: New England Journal of Medicine, 2019