Acute Respiratory Distress Syndrome

Ein ARDS tritt mit einer Inzidenz von ca. 7/100.000 Einwohner pro Jahr auf.^[2][3]

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

• mildes ARDS: Horovitz-Quotient 201-300 mmHg bei PEEP ≥ 5 cmH₂O
• 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.

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
• E-Zigaretten-induzierter Lungenschaden (EVALI), vermutlich durch Zusätze von Vitamin E getriggert^[4][5][6][7]

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 "überzogene" 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:

Klinisch unterscheidet man ebenfalls drei Stadien:

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 auftretenden, meist großflächigen Infiltraten im Röntgenthorax oder im CT.

• Auslöser, Begleiterkrankung
• akuter Beginn

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

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

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:

• 145 - PaO₂ - PaCO₂

Der Normbereich beträgt unter Raumluft 10-20 mmHg, bei einer FiO₂ von 1,0 liegt er zwischen 25-65 mmHg.

Im Röntgenthorax bzw. im CT zeigen sich in der Frühphase folgende Befunde:

• beginnende Milchglastrübung
• diffuse bilaterale Verschattung (Schmetterlingsinfiltrat)
• positives Bronchopneumogramm
• ggf. erweiterte Hilusgefäße

In der Spätphase finden sich weitere Zeichen:

• vollständige Verschattung ("weiße Lunge")
• Atelektasen
• Pleuraergüsse

Ausgedehnte perihiläre Verschattungen z.T. mit positivem Pneumobronchogramm. Pleuraerguss rechts. 2 Wochen später weiterhin Bild eines ARDS und nach interlobär auslaufender Erguss rechts

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

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).

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 Differentialdiagnosen kommen vor allem folgende Erkrankungen in Frage:

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

Einige dieser Differentialdiagnosen können sekundär in ein ARDS übergehen.

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.

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:

Patienten mit erhöhtem Hirndruck stellen eine absolute Kontraindikation für eine permissive Hyperkapnie dar. Mögliche Therapieoptionen zur Vermeidung der Hyperkapnie bei gleichzeitiger Wahrung des lungenprotektiven Therapieansatzes sind die Hochfrequenzoszillation (HFO) und die extrakorporale Lungenunterstützung (ECLA) mit einer modifizierten Herz-Lungen-Maschine.

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 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)

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.

Als sogenannte Rescue-Therapie können folgende Maßnahmen ergriffen werden:

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

• Extrakorporale Membranoxygenierung (ECMO): Ersatz der Lungenfunktion bei schwerem ARDS mit therapierefraktärer Hypoxämie
  • venovenöse EMCO (vvECMO): bei erhaltener Herzfunktion
  • venoarterielle ECMO (vaECMO): bei eingeschränkter Herzfunktion
• Extrakorporaler Life Support (ECLS): Aufrechterhaltung der Blutzirkulation bei Versagen von Lunge und/oder Herz
• pumpenlose extrakorporale Lungenunterstützung (pECLA): arteriovenöser Shunt mit zwischengeschalteter Gasaustauschmembran ohne Pumpe; indiziert bei respiratorischer Azidose und erhaltener Herzfunktion.

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