Aufatmen: Stimulation des Zwerchfells nach Langzeitbeatmung

Die Universitätsmedizin Greifswald beteiligt sich seit zwei Jahren an einer internationalen Studie, bei der eine Zwerchfellelektrostimulationstherapie zur Entwöhnung von Patienten mit künstlicher Beatmung durchgeführt wird. Mit dem innovativen System kann eine schnellere Unabhängigkeit vom Beatmungsgerät erreicht werden.

Wie, das erklärt Medica.de Prof. Ralf Ewert, Leiter des Bereichs Pneumologie, Infektiologie und des Weaningzentrums an der Universitätsmedizin Greifswald.

Herr Prof. Ewert, welche Patientinnen und Patienten profitieren von einer Zwerchfellstimulation und warum?

Prof. Ralf Ewert: Wir reden über Intensivpatienten, die eine Atmungsunterstützung –eine minimalinvasive oder nicht-invasive Beatmung – benötigen. Diese Patienten erfahren eine gewisse Übernahme der Atemfunktion durch das Gerät. Das ist auf der einen Seite lebensnotwendig, auf der anderen Seite führt es als Nachteil dazu, dass die Atemmuskulatur nicht mehr gut genug trainiert ist. Das Zwerchfell verliert an Kraft und Funktionsfähigkeit. Das ist ein allgemeines Problem bei beatmeten Patienten. Je länger sie beatmet werden, umso ein längeres Training brauchen sie, um wieder eigenständig atmen zu können.

Wie kann das Gerät AeroPace hier helfen?

Ewert: Das Gerät, das wir hier bei uns testen, ist ein Zwerchfellstimulationsgerät. Es besteht aus einer Konsole, die elektrische Impulse abgibt, und einem Katheter, der den Stromstoß über den Gefäßanteil in der Lunge an den Nerven, der das Zwerchfell aktiviert, weitergibt. Das trainiert das Zwerchfell, unseren größten Atemmuskel. Viele Menschen werden dieses System kennen, weil es eine gewissen Analogie zu EMS-Geräten hat, wie sie zum Beispiel im Fitnesstraining eingesetzt werden. Nur, dass die Stromabgabe nicht mittels Elektroden über die Haut funktioniert, sondern der Katheter, der den Strom abgibt, tatsächlich in ein großes Gefäß im Thorax eingelegt wird. So werden die Nerven, die das Zwerchfell ansteuern, über das Gefäß stimuliert. Das ist, vereinfacht dargestellt, das Grundprinzip.

Haben Sie eine Vorstellung davon, wie sich die Stimulation anfühlt?

Ewert: Eine sehr genaue Vorstellung sogar. Denn in der Regel trainieren wir die Patientinnen und Patienten, wenn sie wieder wach sind. So können wir die Betroffenen fragen, ob sie Missempfindungen haben. Zudem sieht man tatsächlich, dass der Stromimpuls kommt und das Zwerchfell kontrahiert – vielmehr fühlt man es, wenn man die Hand auf den Thorax legt. Wir können es auch an der Beatmungsmaschine sehen. Die Atemvolumen pro Atemzug nehmen deutlich zu, da das Zwerchfell unter dem Stromfluss massiv kontrahiert und maximale tiefe Einatmung passiert. Das ist das Ziel der gesamten Stimulation. Die oder der Trainierende spürt nicht den Stromfluss an sich, sondern die Muskelkontraktion. Es zieht etwas. Wenn es einmal unangenehm werden sollte, können wir die Stromintensität selbstverständlich zurücknehmen.

Ewert: Durch atemphysiologische therapeutische Maßnahmen. Wir haben hier solch eine Spezialstation, typischerweise Entwöhnungsstation oder bei uns Weaningzentrum genannt, auf der Patientinnen und Patienten immer längere Zeiten so lange selbst atmen sollen – überwiegend mit einer über die Zeit abnehmenden Druckunterstützung über das Beatmungsgerät –, ohne sich komplett zu erschöpfen. So trainieren wir mit ihnen, bis ihr Zwerchfell wieder gestärkt ist. In den ersten Tagen schaffen sie das Atmen vielleicht nur ein oder zwei Minuten allein, der Zeitraum wird erst über Wochen und Monate länger. Dieses anstrengende Training können wir mithilfe der Zwerchfellstimulation intensivieren und sie so schneller entwöhnen.

Wieviel schneller denn wohl?

Ewert: In der jetzigen wissenschaftlichen Studie ist das nicht der primäre Punkt, obwohl statistisch bereits gezeigt werden kann, dass bei allen weltweit getesteten Personen durchschnittlich 1,4 Tage gewonnen werden konnten. Üblicherweise dauert eine Entwöhnung bei den speziellen Langzeitbeatmungspatienten, wie wir sie hier in Greifswald auf unserer Station betreuen, 35 bis 40 Tage. Unser Eindruck ist, dass wir mehrere Tage durch dieses intensive Muskeltraining gewinnen, also mehr als die statistischen 1,4 Tage. Die Zwerchfellstimulation zeigt bei unseren Patientinnen und Patienten, darunter viele Coronabetroffene, eine besondere hohe Wirksamkeit. Deshalb schließen wir auch möglichst viele von ihnen in die Behandlungsgruppe mit ein.

Sie sind seit Beginn der Tests an dem kanadischen Verfahren vor zwei Jahren mit dabei. Was sind für Sie die Vorteile von AeroPace?

Ewert: Zum einen die technische Möglichkeit, unser Training weiter zu intensivieren. Unser Gesamtkonzept aus atemphysiologischen therapeutischen Maßnahmen, Mobilisierung und mehr hat damit einen weiteren wertvollen Baustein.
Zum anderen konnten wir über die verschiedenen Studienetappen gemeinsam mit dem Hersteller viele technische Verbesserungen etablieren, das Gerät weiterentwickeln und praxistauglicher machen. Der Katheter kann jetzt mittels angeschlossenem EKG platziert werden, sodass keine Röntgenaufnahme des Brustkorbs mehr erforderlich ist. Während der Katheter vorher „nur“ das Zwerchfell stimulieren konnte, ist er jetzt auch zur Infusion von Medikamenten und Flüssigkeiten bei Intensivpatientinnen und -patienten geeignet. Das Steuergerät hat jetzt viele automatisierte Funktionen, die es für das medizinischen Personal einfacher machen, AeroPace gezielt und zügig einzusetzen.

Was erhoffen Sie sich für die Zukunft?

Ewert: Weltweit sind bisher die Untersuchungsdaten von 175 Beatmungspatientinnen und -patienten in der Studie erfasst und ausgewertet worden, 39 davon sind aus Greifswald. Wir, ein kleiner Ort nahe der polnischen Grenze, sind damit weltweit das führende Studienzentrum für das neue Verfahren und haben umfangreiche Erfahrungen mit der Zwerchfellelektrostimulation gesammelt. Die bisherigen Ergebnisse sind aus unserer Sicht sehr vielversprechend. Da wir uns Moment in Phase drei der Studie befinden, die notwendig ist, um die Zulassung als Medizingerät zu erreichen, hoffe ich, dass wir das zugelassene Gerät bald in die klinische Routine übernehmen können.