Angewandte Thoraxanatomie und Lungenisolation

Lungenisolation ist angewandte Anatomie. Wer einen Doppellumentubus oder einen Bronchusblocker platziert, bewegt sich mit dem Bronchoskop durch einen Baum, dessen Abstände wenige Zentimeter betragen und dessen Varianten über Erfolg oder Hypoxämie entscheiden. Diese Einheit vertieft die Anatomie und die bronchoskopische Orientierung. Evaluation vor Lungenresektion, Grundzüge von Doppellumentubus und Blocker, Analgesie und Mediastinaltumor stehen in der Einheit Thoraxanästhesie und werden hier vorausgesetzt.

Trachea und Carina

Die Trachea des Erwachsenen ist 10 bis 12 cm lang und teilt sich an der Carina in den rechten und den linken Hauptbronchus.¹ Vorn und seitlich wird sie von hufeisenförmigen Knorpelspangen gestützt, hinten schließt die Pars membranacea ohne Knorpel ab. Diese Asymmetrie ist die wichtigste Orientierungshilfe im Bronchoskop: Die Knorpelringe markieren vorn, die glatte, längs gestreifte Membran markiert hinten. Die Pars membranacea ist zugleich die verletzlichste Stelle; Rupturen durch Doppellumentuben oder Führungsstäbe entstehen typischerweise hier (Lehrbuchwissen).

Zwei ungleiche Hauptbronchien

Der rechte Hauptbronchus folgt der Richtung der Trachea steiler, ist weiter und kurz; im Mittel misst er bis zum Abgang des Oberlappenbronchus etwa 2,7 cm. Der linke Hauptbronchus zweigt flacher ab, ist enger und mit im Mittel etwa 5,3 cm rund doppelt so lang.¹ Daraus folgen zwei klinische Regeln. Erstens gelangen Fremdkörper, zu tief geschobene Tuben und Absaugkatheter bevorzugt nach rechts. Zweitens bietet der linke Hauptbronchus genug Länge für die bronchiale Manschette eines Doppellumentubus, ohne einen Lappenabgang zu verlegen, der rechte nicht. Deshalb ist der linksseitige Doppellumentubus der Standard, auch für viele rechtsseitige Eingriffe. Ein rechtsseitiger Tubus braucht ein seitliches Fenster in der bronchialen Manschette, das exakt vor dem Oberlappenabgang liegen muss, und verrutscht leichter aus dieser Position.

Varianten sind nicht selten. Ein Trachealbronchus, meist ein direkt aus der Trachea entspringender Oberlappen- oder Segmentbronchus, kommt bei bis zu 2 % der Bevölkerung vor, häufiger rechts.¹ Er wird mit einem rechtsseitigen Tubus leicht verlegt und kann bei jeder Seitentrennung eine unerklärte Hypoxämie oder eine unvollständige Entlüftung erklären. Die Computertomographie vor dem Eingriff wird deshalb nicht nur vom Chirurgen gelesen.

Lappen und Segmente

Rechts gliedert sich die Lunge in Ober-, Mittel- und Unterlappen, links in Ober- und Unterlappen, wobei die Lingula dem Mittellappen entspricht. Der rechte Oberlappenbronchus teilt sich rasch in drei Segmentbronchien; im Bronchoskop erscheint diese Dreiteilung als Kleeblatt oder Mercedesstern und ist die sicherste Landmarke, um den rechten Oberlappen von der Carina oder vom Bronchus intermedius zu unterscheiden.¹ Unterhalb des Oberlappens setzt sich der Bronchus intermedius fort, von dem vorn der Mittellappen und hinten der Unterlappen mit seinem Spitzensegment abgehen. Links teilt sich der Hauptbronchus in einer zweiten Carina in Ober- und Unterlappenbronchus; diese Gabel muss durch das bronchiale Lumen eines linken Doppellumentubus frei sichtbar sein.

Für die Anästhesie haben die Segmente zwei Bedeutungen. Sie sind die Recheneinheit der vorhergesagten postoperativen Lungenfunktion, die in der Einheit Thoraxanästhesie geübt wird, und sie sind die Adresse für eine selektive Blockade: Ein Bronchusblocker kann statt einer ganzen Lunge auch nur einen Lappen ausschalten, wenn die Restfunktion knapp ist oder die Gegenseite bereits operiert wurde.

Auskultation und Beatmungsdruck zeigen grob, ob die Seitentrennung funktioniert. Sie reichen aber nicht, um eine korrekte Lage zu beweisen: Die bronchoskopische Kontrolle deckt etwa ein Drittel der Fehllagen auf, die klinisch nicht erkannt wurden, und eine Fehllage sagt eine Hypoxämie unter Einlungenbeatmung voraus.¹ Die Bronchoskopie ist deshalb kein Zusatz für schwierige Fälle, sondern Teil der Methode.

Orientierung im Bild

Die erste Frage im Bronchoskop lautet nicht „Wo ist die Carina?“, sondern „Wo ist vorn?“. Die Knorpelspangen zeigen nach vorn, die Pars membranacea nach hinten. Wird das Bronchoskop von kopfwärts eingeführt und so gehalten, dass die Knorpelspangen oben im Bild liegen, erscheint die rechte Seite des Patienten rechts im Bild. Wer diese Orientierung einmal festgelegt hat, dreht das Gerät nicht mehr um die Längsachse, sondern bewegt nur die Spitze. Der rechte Oberlappenabgang mit seinem Kleeblatt bestätigt die Seite: Ist er zu sehen, liegt das Bronchoskop rechts.

Linker Doppellumentubus: drei Blicke

Der erste Blick geht durch das tracheale Lumen. Er zeigt die Carina und im linken Hauptbronchus knapp unterhalb der Carina den oberen Rand der blauen bronchialen Manschette. Die Manschette darf nicht über die Carina hernieren und den rechten Hauptbronchus einengen; ist sie gar nicht zu sehen, liegt der Tubus zu tief. Der zweite Blick geht durch das bronchiale Lumen. Am Ende des Lumens müssen die Abgänge von linkem Ober- und Unterlappen frei sichtbar sein; ist nur einer zu sehen, liegt die Spitze zu tief und verlegt meist den Oberlappen. Der dritte Blick gilt der Gegenseite: Der rechte Oberlappenabgang wird aufgesucht, um sicher zu sein, dass der Tubus überhaupt links liegt.

Nach der Umlagerung erneut

Zwischen Rückenlage und Seitenlage bewegen sich Kopf, Hals und Mediastinum. Beugung des Kopfes schiebt den Tubus tiefer, Streckung zieht ihn heraus, und die Seitenlage verlagert das Mediastinum (Lehrbuchwissen). Deshalb wird die Lage nach jeder Umlagerung, nach chirurgischer Manipulation am Hilus und bei jeder Verschlechterung von Beatmungsdruck oder Oxygenierung erneut bronchoskopisch geprüft. Bronchusblocker sind dafür besonders anfällig; sie verlagern sich intraoperativ häufiger als Doppellumentuben.¹ Ein Blocker, der aus dem Hauptbronchus in die Trachea zurückrutscht, verschließt beide Lungen zugleich: Die Beatmung wird schlagartig unmöglich, und die einzige richtige erste Handlung ist, den Ballon zu entblocken.

Technische Voraussetzungen

Das Bronchoskop muss zum Tubus passen. In einer Laborstudie ließen Doppellumentuben von 35 bis 41 Fr ein Bronchoskop von 4 mm Durchmesser passieren; im Patienten verformt sich der Tubus, sodass dünnere Geräte um 3,8 mm zuverlässiger passen.¹ Der Manschettendruck liegt im Normalbereich von 20 bis 40 cmH₂O und soll 40 cmH₂O nicht überschreiten, um Schleimhautschäden und Stenosen zu vermeiden. Eine funktionierende Seitentrennung liegt vor, wenn sich jede Lunge einzeln mit angemessenem Volumen um 4 bis 5 ml/kg und einem Druck unter 25 bis 30 cmH₂O beatmen lässt.¹

Die Wahl zwischen Doppellumentubus und Bronchusblocker und die Wahl der Größe sind Entscheidungen, die vor der Einleitung getroffen werden. Die Einheit Thoraxanästhesie enthält einen Größenrechner nach Körpergröße und Geschlecht; hier geht es um die Begründung und die Evidenz dahinter.

Größe: Faustregel, Bildgebung und French

Die Größe eines Doppellumentubus wird in French angegeben; ein French entspricht einem Drittel Millimeter Außendurchmesser. Ein 37-Fr-Tubus hat also etwa 12,3 mm Außendurchmesser.¹ Als Faustregel dienen 41 Fr für die meisten Männer, 39 Fr für kleine Männer, 37 Fr für die meisten Frauen und 35 Fr für kleine Frauen. Die mittlere Einführtiefe liegt bei 170 cm Körpergröße um 29 cm, mit etwa 1 cm mehr oder weniger je 10 cm Größenunterschied.¹ Genauer als Körpergröße ist die Bildgebung: Die Tracheabreite im Röntgenbild oder Computertomogramm sagt die passende Größe eines linken Doppellumentubus voraus, und im Computertomogramm lässt sich der linke Hauptbronchus direkt messen.² Ein zu kleiner Tubus rutscht tiefer und dichtet nur mit hohem Manschettendruck, ein zu großer verletzt die Schleimhaut. Die Einführtiefe ist ein Startwert; die Lage entscheidet das Bronchoskop.

Doppellumentubus oder Blocker

Beide Verfahren trennen die Lungen, aber sie tun es mit unterschiedlichen Stärken. Der Doppellumentubus ist rascher platziert, weniger anfällig für Verlagerung, und beide Lungen lassen sich getrennt absaugen, entlüften und mit CPAP versorgen. Der Blocker ist einfach zu dimensionieren, passt in einen vorhandenen Einlumentubus, eignet sich bei Tracheostoma und schwierigem Atemweg und erlaubt die Blockade einzelner Lappen; er braucht aber länger, setzt ein Bronchoskop voraus, saugt schlechter ab und verrutscht leichter. Ein Blocker von 9 Fr passt für die meisten Erwachsenen, der Einlumentubus sollte mindestens 8,0 mm Innendurchmesser haben, damit Blocker und Bronchoskop nebeneinander Platz finden.¹

Eine Metaanalyse von fünf randomisierten Studien mit 223 Patienten bei videoassistierter Thoraxchirurgie fand keinen Unterschied in der Qualität des Lungenkollapses, der Zeit bis zur Platzierung und der Rate an Fehllagen; Halsschmerzen traten nach Doppellumentubus deutlich häufiger auf (Odds Ratio 5,25).³ Die Studien sind klein, die Erfahrung der Anwender prägt die Ergebnisse, und Blocker verursachen nach randomisierten Daten auch weniger Heiserkeit.¹ Die Evidenz spricht also nicht für ein Verfahren für alle, sondern für ein Verfahren, das zur Situation und zur Routine des Teams passt.

Wann ein rechter Doppellumentubus

Ein rechtsseitiger Tubus ist angezeigt, wenn der linke Hauptbronchus selbst betroffen ist: bei Eingriffen am linken Hauptbronchus wie linksseitiger Pneumonektomie, Lungentransplantation oder Versorgung einer Bronchusruptur, bei proximaler Obstruktion des linken Hauptbronchus und bei starker Verformung, etwa durch ein thorakales Aortenaneurysma oder einen vergrößerten linken Vorhof.¹

Schwieriger Atemweg

Beim erwartet schwierigen Atemweg ist der sicherste Weg oft der kürzeste: Einlumentubus mit Videolaryngoskop oder wach fiberoptisch, dann ein Blocker. Der Wechsel von einem Einlumentubus auf einen Doppellumentubus über einen Tubuswechselkatheter misslang in einer Untersuchung in 40 % der Versuche (43 von 110).¹ Wer diesen Weg dennoch wählt, plant ihn wie eine Extubation bei schwierigem Atemweg (siehe Schwieriger Atemweg).

Pleura, Zwerchfell und Interkostalraum sind die Strukturen, an denen Anästhesisten punktieren, blockieren und drainieren. Ihre Anatomie erklärt, warum ein Pneumothorax unter Überdruckbeatmung eskaliert, warum ein interskalenärer Block atemmechanische Folgen hat und wo die Nadel den Interkostalraum sicher passiert.

Pleura

Die Pleura visceralis überzieht die Lunge und ist schmerzunempfindlich. Die Pleura parietalis kleidet Brustwand, Zwerchfell und Mediastinum aus und ist über die Interkostalnerven und, im zentralen Zwerchfellbereich und am Mediastinum, über den N. phrenicus sensibel versorgt (Lehrbuchwissen). Deshalb schmerzt eine Pleurareizung an der Brustwand örtlich, während eine Reizung der zentralen Zwerchfellpleura in die Schulter ausstrahlt, das Versorgungsgebiet von C4. Zwischen beiden Blättern liegt ein kapillärer Spalt mit negativem Druck, der die Lunge an der Brustwand hält. Gelangt Luft in diesen Spalt, kollabiert die Lunge; unter Überdruckbeatmung kann ein Ventilmechanismus rasch zum Spannungspneumothorax führen. Lachgas diffundiert in jeden luftgefüllten Raum und vergrößert einen Pneumothorax; es ist dann kontraindiziert.

Zwerchfell und seine Innervation

Das Zwerchfell ist der wichtigste Inspirationsmuskel. Motorisch wird es ausschließlich vom N. phrenicus versorgt, der aus den Segmenten C3 bis C5 stammt, vor dem M. scalenus anterior nach kaudal zieht und durch den Thorax zwischen Pleura mediastinalis und Perikard zum Zwerchfell gelangt (Lehrbuchwissen). Aus dieser Lage folgen drei klinische Bezüge. Erstens erreicht Lokalanästhetikum bei interskalenärer und supraklavikulärer Plexusblockade regelmäßig den N. phrenicus; die gleichseitige Zwerchfellparese ist die Regel und für Patienten mit eingeschränkter Lungenfunktion relevant (siehe Obere Extremität erweitert). Zweitens gefährden Präparation am Mediastinum, Perikard und Hilus den Nerv, sodass nach Thoraxeingriffen eine Zwerchfellparese die Entwöhnung vom Beatmungsgerät erschweren kann. Drittens verschiebt das Zwerchfell in Narkose und Rückenlage seine abhängigen Anteile nach kranial; die basalen Lungenabschnitte werden komprimiert, was die Atelektasen der unteren Lunge in Seitenlage erklärt (siehe Lungenmechanik).

Interkostalraum und Gefäß-Nerven-Straße

Im Interkostalraum liegen drei Muskelschichten: Mm. intercostales externi, interni und intimi. Zwischen den inneren beiden verläuft die Gefäß-Nerven-Straße im Sulcus costae am Unterrand der oberen Rippe, von kranial nach kaudal Vene, Arterie und Nerv (Lehrbuchwissen). Der Nerv liegt damit am weitesten unten und am wenigsten von der Rippe geschützt. Die britische Stellungnahme zu Pleurapunktionen von 2023 empfiehlt deshalb, die Nadel im sogenannten Sicherheitsdreieck und unmittelbar über dem Oberrand einer Rippe einzuführen; weit dorsal ist die Gefäß-Nerven-Straße nicht mehr vom unteren Rippenrand bedeckt, und das Blutungsrisiko steigt.⁴ Pleurapunktionen erfolgen ultraschallgestützt; der Ultraschall senkt die Rate an Pneumothoraces, und erste Daten zeigen, dass sich Interkostalgefäße mit Farbdoppler darstellen lassen.⁴ Das Sicherheitsdreieck wird vom Seitenrand des M. pectoralis major, vom Vorderrand des M. latissimus dorsi und von einer Horizontalen in Höhe der Mamille begrenzt, die Spitze liegt unter der Achsel (Lehrbuchwissen).

Für Blockaden gilt dieselbe Anatomie. Der Interkostalnerv zieht vom Paravertebralraum nach lateral; ein Paravertebralblock erreicht ihn nahe dem Foramen intervertebrale, ein Interkostalblock am Rippenunterrand, und die Faszienblockaden zwischen Muskelschichten setzen auf die Ausbreitung zu seinen Ästen. Die Techniken und ihre Evidenz beschreiben die Einheiten Faszienblockaden und Wirbelsäulennahe Blockaden.

Die Grundmechanismen der Einlungenbeatmung, Shunt und hypoxische pulmonale Vasokonstriktion (HPV), sind in der Einheit Thoraxanästhesie eingeführt. Hier geht es um die Größenordnungen, die Zeitverläufe und die Frage, welche Stellgrößen die Anästhesie tatsächlich hat.

Wohin das Blut fließt

In Seitenlage erhält die untere, abhängige Lunge durch die Schwerkraft etwa 65 % des Herzzeitvolumens, die obere 35 bis 40 %. Wird die obere Lunge nicht mehr belüftet, fließt ihr Blut ohne Gasaustausch durch: ein echter Rechts-links-Shunt. Die HPV verengt die Arteriolen der nicht belüfteten Lunge, sodass ihre Durchblutung unter Einlungenbeatmung nur noch 40 bis 50 % des Ausgangswertes beträgt.⁵ Beides zusammen, Schwerkraft und HPV, erklärt, warum die meisten Patienten eine Einlungenbeatmung ohne kritische Hypoxämie tolerieren. Eine Hypoxämie, definiert als Sättigung unter 90 % trotz FiO₂ 1,0, tritt heute bei etwa 5 % der Einlungenbeatmungen auf.⁵

Die HPV im Detail

Die HPV ist eine Reaktion der glatten Muskulatur kleiner Pulmonalarterien auf alveoläre Hypoxie; der gemischtvenöse Sauerstoffpartialdruck trägt zum Reiz bei.⁶ Sie beginnt, wenn der alveoläre PO₂ unter etwa 85 bis 90 mmHg fällt, und ist bei 65 bis 70 mmHg maximal. Sie verläuft zweiphasig: Die erste Phase erreicht nach 20 bis 30 Minuten ein Plateau, eine zweite, stärkere Phase beginnt nach etwa 40 Minuten und erreicht nach etwa zwei Stunden ihr Maximum.⁵ Das erklärt, warum sich die Oxygenierung in der ersten halben Stunde einer Einlungenbeatmung oft noch bessert, und warum ein zweiter Einlungenabschnitt nach Wechsel der Seiten, etwa bei beidseitigen Eingriffen, anders verläuft als der erste.

Die HPV wird abgeschwächt durch Vasodilatatoren wie Nitroglycerin, durch Alkalose, durch einen sehr hohen pulmonalarteriellen oder sehr niedrigen Druck und durch Infektionen. Moderne volatile Anästhetika hemmen sie in klinisch üblicher Dosis nicht relevant.^{5, 6} Für die Praxis bedeutet das: Die Wahl zwischen volatiler und intravenöser Anästhesie entscheidet nicht über die Oxygenierung, wohl aber Kreislauf, Herzzeitvolumen und gemischtvenöse Sättigung. Ein niedriges Herzzeitvolumen senkt die gemischtvenöse Sättigung, und bei hohem Shuntanteil schlägt diese direkt auf die arterielle Sättigung durch.

Shunt und FiO₂

Ein echter Shunt spricht auf Sauerstoff schlecht an, weil das Shuntblut nie mit Alveolargas in Kontakt kommt. Eine höhere FiO₂ erhöht nur die geringe Menge physikalisch gelösten Sauerstoffs im Blut aus den belüfteten Kapillaren. Je größer der Shunt, desto schwächer wirkt die FiO₂; umso wichtiger werden die gemischtvenöse Sättigung, das Hämoglobin und die Rekrutierung der beatmeten Lunge. Der Rechner zeigt diese Zusammenhänge mit einem einfachen Mischungsmodell.

Die beatmete Lunge trägt unter Einlungenbeatmung die ganze Ventilation und die ganze Durchblutung. Sie ist dadurch doppelt gefährdet: durch Überdehnung bei zu großen Volumina und durch Atelektasen in der abhängigen Position. Lungenprotektion bedeutet hier, beide Gefahren gegeneinander abzuwägen.

Einstellungen nach aktueller Übersicht

Eine Übersicht aus dem Jahr 2023 empfiehlt Tidalvolumina von 4 bis 5 ml/kg Standardgewicht, einen Spitzendruck unter 25 cmH₂O, eine Frequenz von 15 bis 20 pro Minute, einen PEEP-Start von 3 bis 5 cmH₂O ohne Werte über 8 bis 10 cmH₂O und eine FiO₂ von höchstens 0,6, die nur erhöht wird, um eine Sättigung über 90 % zu halten.⁵ Eine permissive Hyperkapnie wird dabei in Grenzen toleriert. Die Zahlen sind Startwerte; entscheidend ist, wie die individuelle Lunge auf PEEP und Volumen reagiert.

Was die großen Studien zeigen

Drei große randomisierte Studien haben die PEEP-Frage unter Einlungenbeatmung untersucht und liefern auf den ersten Blick widersprüchliche Ergebnisse. In iPROVE-OLV erhielten 1308 Patienten entweder eine individualisierte Strategie mit Rekrutierung, PEEP nach der besten Compliance und postoperativem High-Flow-Sauerstoff oder eine Standardbeatmung mit PEEP 4 cmH₂O. Schwere pulmonale Komplikationen in sieben Tagen traten bei 6 % gegenüber 15 % auf (relatives Risiko 0,39).⁷ In einer koreanischen Multicenterstudie mit 1170 Patienten nach Lungenresektion verbesserte eine nach dem Driving Pressure gesteuerte PEEP-Einstellung zwar die Atemmechanik, senkte die pulmonalen Komplikationen aber nicht (40,5 % gegenüber 42,8 %).⁸ PROTHOR randomisierte 2200 Patienten zu PEEP 10 cmH₂O mit Rekrutierungsmanövern oder PEEP 5 cmH₂O ohne Rekrutierung, bei Tidalvolumina von 5 ml/kg unter Einlungenbeatmung. Die Komplikationsrate unterschied sich nicht (53,6 % gegenüber 56,4 %); unter hohem PEEP waren Hypoxämien mit Rettungsmaßnahmen seltener (3,3 % gegenüber 8,8 %), Hypotonien (37,3 % gegenüber 14,3 %) und neue Rhythmusstörungen (9,9 % gegenüber 3,9 %) aber häufiger.⁹

Die Studien widersprechen sich weniger, als es scheint. iPROVE-OLV prüfte ein Bündel, zu dem auch die postoperative Sauerstofftherapie gehörte, und verglich mit einem niedrigen PEEP. PROTHOR prüfte einen festen höheren PEEP ohne Individualisierung. Gemeinsam ist allen die kleine Tidalvolumen-Beatmung. Für die Praxis bleibt: PEEP und Rekrutierung sind Werkzeuge gegen Atelektase und Hypoxämie, deren Nutzen am Gasaustausch und deren Preis am Kreislauf gemessen wird.⁹

Strukturierter Umgang mit Hypoxämie

Die Stufenfolge bei Hypoxämie steht in der Einheit Thoraxanästhesie. Entscheidend für die Prüfung ist die Unterscheidung zweier Situationen, die unterschiedliche erste Schritte verlangen.⁵

Risikofaktoren erkennen

Wer gefährdet ist, sollte vor der Einleitung bekannt sein: frühere Resektion an der abhängigen Lunge, chronische Lungenerkrankung, rechtsseitige Operation (dann ist die kleinere linke Lunge die beatmete), Einlungenbeatmung in Rückenlage, Eingriffe mit Seitenwechsel und höheres Alter.⁵ Für diese Patienten liegen Bronchoskop, CPAP-System für die operierte Seite und ein Plan für intermittierende Zweilungenbeatmung vor dem Hautschnitt bereit.

Merksätze

• Trachea 10 bis 12 cm; rechter Hauptbronchus etwa 2,7 cm, linker etwa 5,3 cm.¹
• Im Bronchoskop zuerst vorn und hinten bestimmen: Knorpelspangen vorn, Pars membranacea hinten.
• Das Kleeblatt des rechten Oberlappens beweist die rechte Seite.
• Linker Doppellumentubus: blaue Manschette knapp unterhalb der Carina, Ober- und Unterlappen links frei.
• Nach jeder Umlagerung und jeder Verschlechterung erneut bronchoskopieren; Blocker verrutschen leichter.¹
• Blocker in der Trachea: sofort entblocken.
• Punktion im Interkostalraum über dem Oberrand der Rippe; weit dorsal ist die Arterie ungeschützt.⁴
• Bei großem Shunt wirkt FiO₂ schwach; gemischtvenöse Sättigung, Hämoglobin und Rekrutierung zählen.
• Kleine Tidalvolumina sind gesetzt, ein fixer hoher PEEP für alle nicht.^{9, 7}

Aufgaben