Intensivmedizin · Stufe WBJ 1

Respiratorische Insuffizienz, Beatmungsformen und Weaning: die Grundlagen

Wer die Form des Lungenversagens erkennt, wählt die passende Unterstützung. Wer die Beatmungsform versteht, weiß, welche Größe das Gerät festhält und welche er selbst überwachen muss. Und wer strukturiert entwöhnt, verkürzt die Beatmung, ohne die Reintubation zu riskieren.

Neufassung für das E-Learning (P35). Diese Lerneinheit schließt die Lücke „Formen der respiratorischen Insuffizienz, Beatmungsformen und Weaning“ der Einheit Respiratorische Insuffizienz. Grundlagen: S3-Leitlinie Invasive Beatmung und extrakorporale Verfahren (AWMF 001-021, Version 2.0, 2025), S3-Leitlinie NIV (020-004), S2k-Leitlinie Prolongiertes Weaning (020-015, Gültigkeit 08/2024 abgelaufen), ARDS Network 2000, Amato 2015, Girard 2008, Subirà 2019, Hernández 2016, Thille 2019 (Recherchestand September 2026).
Lernziele
  • Hypoxämisches und hyperkapnisches Versagen unterscheiden und die passende Unterstützung wählen.
  • Volumen- und druckkontrollierte sowie assistierte Beatmung nach der festgehaltenen und der freien Größe erklären.
  • Eine lungenprotektive Beatmung nach Standardkörpergewicht einstellen.
  • Weaningbereitschaft prüfen, einen Spontanatmungsversuch durchführen und bewerten.
  • Die Nachsorge nach Extubation nach Risiko planen.

Zu dieser Lerneinheit

  1. Drei Lektionen mit zwei Rechenaufgaben, ein Fall in drei Schritten, Merksätze, Aufgabenblock, Abschlussquiz und Nachschlagen.
  2. Vertiefung: Respiratorische Insuffizienz (ARDS, Evidenz), Driving Pressure, Vorlesung Beatmung, Alveolargasgleichung und Ventilation, Sauerstoff bei COPD.

Lektion 1

Zwei Formen: Oxygenierungs- und Ventilationsversagen

Zwei Formen der respiratorischen InsuffizienzTyp 1: hypoxämischGasaustausch gestörtPaO₂ unter 60 mmHgPaCO₂ normal oder niedrigShunt, V/Q-Mismatch, DiffusionSauerstoff, High-Flow, CPAP, PEEPTyp 2: hyperkapnischAtempumpe versagtPaCO₂ über 45 mmHg, pH unter 7,35Antrieb, Muskel, Thorax, LastCOPD, Opioide, NeuromuskulärNIV, Ursache behandelnKombinationen sind häufig, zum Beispiel Pneumonie bei COPD. Eigene Darstellung.

Hypoxämisches Versagen (Typ 1): PaO₂ unter 60 mmHg bei normalem oder niedrigem PaCO₂. Ursache ist ein Problem des Gasaustauschs: Shunt, V/Q-Mismatch, Diffusionsstörung, etwa bei Pneumonie, Lungenödem, ARDS oder Atelektase. Unterstützung: Sauerstoff nach Zielsättigung, High-Flow-Sauerstoff über die Nase, CPAP oder NIV, bei Versagen Intubation und lungenprotektive Beatmung mit PEEP.

Hyperkapnisches Versagen (Typ 2): PaCO₂ über 45 mmHg mit pH unter 7,35. Die Atempumpe versagt: zu wenig Antrieb (Opioide, Sedierung), zu schwache Muskulatur (neuromuskuläre Erkrankung, Erschöpfung), zu steife Thoraxwand oder zu hohe Last (COPD, Asthma, Adipositas). Unterstützung: NIV mit Druckunterstützung ist bei der hyperkapnischen COPD-Exazerbation mit pH 7,25 bis 7,35 am besten belegt; Sauerstoff titrieren, Ziel SpO₂ 88 bis 92 %.

Beide Formen kommen kombiniert vor, etwa die Pneumonie bei COPD. Die Blutgasanalyse trennt sie; die Alveolargasgleichung zeigt, ob eine Hypoxämie allein durch Hypoventilation erklärbar ist (normale A-a-Differenz) oder ob ein Transferproblem besteht.

Übung 1.1

Übung 1.2

Lektion 2

Beatmungsformen: was das Gerät festhält

Jede Beatmungsform hält eine Größe fest und lässt eine andere frei. Die freie Größe muss am Monitor überwacht werden, sie ist die Stelle, an der sich eine Verschlechterung zuerst zeigt.

Tabelle 1: Beatmungsformen im Überblick
FormFestgehaltenFrei, daher überwachenTypischer Einsatz
Volumenkontrolliert (VC)Tidalvolumen, FlussSpitzen- und PlateaudruckNarkose, schwere Lungenschädigung mit Druckmonitoring
Druckkontrolliert (PC)Inspirationsdruck, ZeitTidalvolumen, MinutenvolumenIntensivstation, Lunge mit wechselnder Compliance
Druckunterstützung (PSV, CPAP/ASB)Unterstützungsdruck, PEEPAtemfrequenz, TidalvolumenSpontanatmung, Weaning
Biphasisch (BIPAP, BiLevel)zwei DruckniveausTidalvolumen, Spontanatmung auf beiden NiveausÜbergang von kontrolliert zu assistiert
NIVDruck über Maske oder HelmLeck, Tidalvolumen, Toleranzhyperkapnisches Versagen, kardiales Lungenödem
High-Flow-SauerstoffFluss und FiO₂Atemarbeit, Sättigunghypoxämisches Versagen, nach Extubation

Lungenprotektive Einstellung

  • Tidalvolumen 6 ml/kg Standardkörpergewicht (Bereich 4 bis 8), nie nach tatsächlichem Gewicht. Standardgewicht: Männer 50 + 0,91 × (Größe in cm − 152,4), Frauen 45,5 + 0,91 × (Größe − 152,4).
  • Plateaudruck höchstens 30 cmH₂O, Driving Pressure (Plateau minus PEEP) möglichst höchstens 15 cmH₂O (Amato 2015).
  • PEEP nach Oxygenierung und Mechanik, etwa nach der FiO₂-PEEP-Tabelle; Zielsättigung 92 bis 96 %, bei Hyperkapnierisiko 88 bis 92 %.
  • Frequenz nach pH und PaCO₂; bei Obstruktion genug Exspirationszeit lassen, Auto-PEEP prüfen.
Evidence BoxIm ARDS-Network-Trial senkte ein Tidalvolumen von 6 statt 12 ml/kg Standardgewicht die Sterblichkeit von 39,8 auf 31,0 % (NEJM 2000). In der Reanalyse von Amato war der Driving Pressure der Beatmungsparameter, der am stärksten mit dem Überleben verbunden war (NEJM 2015). Details und Messung: Driving Pressure.

Übung 2.1, Rechenaufgabe

Frau, 165 cm, 98 kg, ARDS. Tidalvolumen bei 6 ml/kg Standardkörpergewicht (ganzzahlig, in ml)?

Übung 2.2, Rechenaufgabe

Plateaudruck 27 cmH₂O, PEEP 10 cmH₂O. Wie hoch ist der Driving Pressure (cmH₂O)?

Übung 2.3

Lektion 3

Weaning: täglich prüfen, strukturiert testen, nach Risiko nachsorgen

Weaning in fünf Schritten1. BereitschaftFiO₂ bis 0,5, PEEP bis 8wach, stabil2. AufwachversuchSedierung pausierentäglich3. SpontanatmungPSV 5 bis 8 oder T-Stück30 bis 120 min4. ExtubationHusten, SekretVigilanz prüfen5. Nachsorgeniedrig: High-Flowhoch: NIV und High-FlowNach Girard 2008, Subirà 2019, Hernández 2016, Thille 2019. Eigene Darstellung.

Täglich prüfen: Aufwachversuch (Sedierungspause) und Spontanatmungsversuch gehören zusammen; die Kombination verkürzte in der ABC-Studie die Beatmung und senkte die Sterblichkeit (Girard 2008). Bereitschaftskriterien: Ursache der Beatmung gebessert, FiO₂ höchstens 0,4 bis 0,5 und PEEP höchstens 8 cmH₂O, kreislaufstabil ohne relevante Katecholamindosis, wach oder gut erweckbar, ausreichender Hustenstoß.

Spontanatmungsversuch: mit geringer Druckunterstützung (5 bis 8 cmH₂O, PEEP bis 5) oder am T-Stück, 30 bis 120 Minuten. Ein kurzer Versuch mit Druckunterstützung führte in einer großen Studie häufiger zur erfolgreichen Extubation als zwei Stunden am T-Stück (82,3 gegen 74,0 %, Subirà 2019). Abbruchzeichen: Atemfrequenz über 35/min, SpO₂ unter 90 %, Herzfrequenz über 140/min oder Anstieg um mehr als 20 %, Blutdruckentgleisung, Unruhe, Schwitzen, Einsatz der Atemhilfsmuskulatur.

Rapid Shallow Breathing Index: Atemfrequenz geteilt durch Tidalvolumen in Litern; Werte unter 105 sprechen für einen Erfolg (Yang und Tobin 1991). Er ergänzt die klinische Beurteilung, ersetzt sie nicht.

Nach der Extubation: Bei niedrigem Reintubationsrisiko senkte High-Flow-Sauerstoff die Reintubation gegenüber konventionellem Sauerstoff (4,9 gegen 12,2 %, Hernández 2016). Bei hohem Risiko (Alter über 65 Jahre, Herz- oder Lungenvorerkrankung, schwacher Husten, Hyperkapnie) senkte NIV im Wechsel mit High-Flow die Reintubation gegenüber High-Flow allein (11,8 gegen 18,2 %, Thille 2019).

Einteilung: einfaches Weaning (Erfolg beim ersten Versuch), schwieriges Weaning (bis 7 Tage) und prolongiertes Weaning (länger als 7 Tage); für das prolongierte Weaning gelten die Strukturen der S2k-Leitlinie, oft in spezialisierten Zentren.

Übung 3.1

Übung 3.2

Lektion 4

Fallsimulation: Pneumonie bei COPD

Ausgangslage

71-jähriger Mann, 178 cm, 84 kg, COPD GOLD 3, seit drei Tagen Husten und Fieber. Atemfrequenz 32/min, SpO₂ 84 % unter 2 l/min, Blutgase: pH 7,28, PaCO₂ 68 mmHg, PaO₂ 50 mmHg. Wach, erschöpft, Hilfsmuskulatur aktiv.

Schritt 1: Einordnung und Unterstützung

Schritt 2: NIV versagt, Intubation

Schritt 3: Tag 4, Entwöhnung

Merksätze

  • Typ 1 ist ein Gasaustauschproblem, Typ 2 ein Pumpenproblem; die Blutgasanalyse trennt sie.
  • NIV ist bei der hyperkapnischen COPD-Exazerbation am besten belegt.
  • Jede Beatmungsform hält eine Größe fest; die freie Größe überwachen.
  • Tidalvolumen 6 ml/kg Standardgewicht, Plateau höchstens 30, Driving Pressure möglichst höchstens 15 cmH₂O.
  • Täglich Aufwach- und Spontanatmungsversuch; kurz mit Druckunterstützung ist oft ausreichend.
  • Nach Extubation: niedriges Risiko High-Flow, hohes Risiko NIV im Wechsel mit High-Flow.

Aufgaben

Aufgabe 1: Das Volumen fällt

Gegeben:
Druckkontrollierte Beatmung mit 22 cmH₂O über PEEP 8. Das Tidalvolumen fällt innerhalb einer Stunde von 450 auf 280 ml.

Frage:
Woran denken Sie?

Lösung

Bei druckkontrollierter Beatmung zeigt ein fallendes Tidalvolumen eine sinkende Compliance oder eine steigende Resistance: Sekret, Tubusknick oder Tubusverlagerung, Bronchospasmus, Pneumothorax, Atelektase, zunehmendes Ödem, Pleuraerguss oder steigender Bauchdruck. Patient untersuchen, Tubus prüfen, absaugen, Sonographie, Blutgase.

Aufgabe 2: Der Spontanatmungsversuch

Gegeben:
Druckunterstützung 7 cmH₂O, PEEP 5, FiO₂ 0,35. Nach 20 Minuten Atemfrequenz 24/min, Tidalvolumen 380 ml, SpO₂ 95 %, Herzfrequenz 96/min, ruhig.

Frage:
Wie hoch ist der Rapid Shallow Breathing Index, und extubieren Sie?

Lösung

24 / 0,38 ≈ 63, deutlich unter 105. Der Versuch verläuft ohne Abbruchzeichen. Extubation, wenn Bewusstsein, Hustenstoß und Sekretmenge passen; Nachsorge nach Risiko planen.

Aufgabe 3: Nach der Extubation

Gegeben:
72 Jahre, Herzinsuffizienz, schwacher Husten, nach fünf Tagen Beatmung wegen Pneumonie gerade extubiert.

Frage:
Wie sichern Sie die ersten 48 Stunden?

Lösung

Hohes Reintubationsrisiko: prophylaktisch NIV im Wechsel mit High-Flow-Sauerstoff, Oberkörper hoch, Atemtherapie und Sekretmanagement, engmaschige Kontrolle von Atemfrequenz, Blutgasen und Vigilanz; frühe Reintubation bei Versagen statt verlängerter Versuche.

Aufgabenblock abschließen

Markieren Sie den Block als bearbeitet, wenn Sie alle drei Aufgaben gelöst und mit den Lösungen verglichen haben.

Abschlussquiz, etwa 8 Minuten

Abschlussquiz

Zehn Fragen. Bestanden ab 80 %.

Zum Nachschlagen

Begriffe und Literatur

BegriffBedeutung
Typ 1, Typ 2hypoxämisches und hyperkapnisches respiratorisches Versagen
StandardkörpergewichtMänner 50 + 0,91 × (Größe − 152,4); Frauen 45,5 + 0,91 × (Größe − 152,4)
Driving PressurePlateaudruck minus PEEP
SBTspontaneous breathing trial, Spontanatmungsversuch
RSBIRapid Shallow Breathing Index, Atemfrequenz / Tidalvolumen in Litern
Prolongiertes WeaningWeaning länger als 7 Tage nach dem ersten Spontanatmungsversuch

Literatur

  1. ARDS Network. Ventilation with lower tidal volumes as compared with traditional tidal volumes for acute lung injury and ARDS. N Engl J Med 2000;342:1301–1308.
  2. Amato MBP, Meade MO, Slutsky AS, et al. Driving pressure and survival in the acute respiratory distress syndrome. N Engl J Med 2015;372:747–755.
  3. Girard TD, Kress JP, Fuchs BD, et al. Efficacy and safety of a paired sedation and ventilator weaning protocol (ABC trial). Lancet 2008;371:126–134.
  4. Subirà C, Hernández G, Vázquez A, et al. Effect of pressure support vs T-piece ventilation strategies during spontaneous breathing trials on successful extubation. JAMA 2019;321:2175–2182.
  5. Hernández G, Vaquero C, González P, et al. Effect of postextubation high-flow nasal cannula vs conventional oxygen therapy on reintubation in low-risk patients. JAMA 2016;315:1354–1361.
  6. Thille AW, Muller G, Gacouin A, et al. Effect of postextubation high-flow nasal oxygen with noninvasive ventilation vs high-flow nasal oxygen alone on reintubation among patients at high risk of extubation failure (HIGH-WEAN). JAMA 2019;322:1465–1475.
  7. Yang KL, Tobin MJ. A prospective study of indexes predicting the outcome of trials of weaning from mechanical ventilation. N Engl J Med 1991;324:1445–1450.
  8. DGAI. S3-Leitlinie Invasive Beatmung und Einsatz extrakorporaler Verfahren bei akuter respiratorischer Insuffizienz, AWMF 001-021, Version 2.0, 2025.