- Es ist wie immer, irgendwann kommt einer und sagt: ”aber das könnte man doch auch noch machen” -

Besonders im Rettungsdienst ist die Analgosedierung ein oft verwendetes etabliertes Verfahren vor Allem zur suffizienten Analgesie, meist unter Erhalt der Spontanatmung. Es gibt vielfältige Möglichkeiten eine medikamentöse Analgosedierung im Rettungsdienst durchzuführen, aber darum soll es hier nicht gehen.

Vielmehr stellt sich die Frage: Welchen Risiken sind Patienten, die präklinisch eine Analgosedierung erhalten, ausgesetzt?

Die Hypoxämie ist eine gefürchtete Komplikation der Analgosedierung. Hervorgerufen wird sie vor Allem durch sedierungsbedingte Apnoephasen (bei unbeabsichtigter Überdosierung), sowie auch durch eine Reduktion des Atemminutenvolumens (meist: Reduktion des Tidalvolumens - flache Atmung). Neben der Hypoxämie kommt es, induziert durch Apnoephasen (sowie durch ein reduziertes Tidalvolumen) und die mangelnde Antwort von Chemorezeptoren, aufgrund der Sedierung, regelmäßig auch zur Hyperkapnie (1). Vor allem vorbestehende Lungenschädigungen (Einschränkungen der Fev₁, z.b. bei COPD Patienten) haben einen Einfluss auf das Ausmaß der Hyperkapnie (pCO2 > 45mmHg) (2).

Neben den Gefahren der Hypoxämie kann die Hyperkapnie zu Bewusstseinsstörungen, Kreislaufdepressionen und Hypotensionen führen, darüber hinaus erholt sie sich langsamer als die Hypoxämie (3).

Das Standard-Monitoring im Rettungsdienst, bestehend aus Elektrokardiogramm, SpO₂ und nicht-invasiver Blutdruckmessung, ist dabei nicht geeignet um sich anbahnende Apnoephasen und Hypoxämien frühzeitig zu erkennen. Die mittlere Zeit vom Beginn der Apnoephase bis zur Manifestation mittels SpO₂ beträgt 31 Sekunden, bei Patienten mit Obstruktiven Schlaf-Apnoe-Syndrom (OSAS) sogar 45-60 Sekunden (4, 5). Besonders im Rettungsdienst spielt Dynamik eine große Rolle. Patienten müssen oft in speziellen Situationen überwacht werden, während der Umlagerung, des Transportes zum Rettungsmittel oder auch während des Transportes in die Klinik, nicht immer ist hier eine visuelle oder apparative Überwachung der Atempumpe uneingeschränkt möglich. Eine kontinuierliche Überwachung unter Analgosedierung ist mittels Pulsoxymetrie, EKG und NIBD möglich, gegebenenfalls kann jedoch auf Apnoe-Phasen aufgrund der Latenz der Pulsoxymetrie nur verzögert reagiert werden. Generell ist die apparative Überwachung der Atemfrequenz bei spontanatmenden Patienten in Echtzeit, mit gleichzeitiger Funktionsbeurteilung der Atempumpe nur erschwert möglich.

Um der Hypoxie im Rettungsdienst vorzubeugen bekommen Patienten unter Analgosedierung unterstützend oder auch präventiv Sauerstoff zugeführt, durch die Oxygenierung können Apnoephasen (oder Episoden mit wenig Atemminutenvolumen) überbrückt werden, das Ausmaß der Hyperkapnie wird hierdurch jedoch verdeckt (der pCO2 kann weiter unbemerkt ansteigen) (6).

Die Überwachung des Kohlendioxidpartialdrucks erlaubt somit eine frühere Detektion von Apnoephasen, sowie folglich auch möglichen Hyperkapnien. Daten aus bronchoskopischen Überwachungen mittels etCO₂ bei spontan atmenden Patienten zeigen, dass die Detektion der Apnoephasen um bis zu 31 Sekunden früher erfolgen kann (4).

In klinischen Sedierungssettings gehört die Überwachung des Kohlendioxidpartialdrucks teilweise schon zum Standard-Monitoring dazu, jedoch ist es noch längst nicht regelhafter Standard, obwohl die Datenlage dazu eindeutig und gut ist. Die Empfehlungen der Leitlinie für „Sedierung in der gastroenterologischen Endoskopie“ empfiehlt bereits eine Kapnographie zur früheren Detektion von Apnoe-Phasen (7). Die American Society of Anesthesiologists empfiehlt ebenfalls das kapnographische Monitoring von Patienten, die eine Sedierung erhalten.

 

First things first

Bevor wir detailliert auf die Relevanz für den Rettungsdienst eingehen, beschäftigen wir uns erst damit, welche Varianten von Kapnometrie - Monitoring es eigentlich gibt und was deren Vor- und Nachteile sind.

Der Goldstandard zur Messung des Kohlenstoffdioxid- Partialdrucks im Blut ist die arterielle Blutgasanalayse. Aufgrund ihrer Invasivität erlaubt sie meist nur eine Momentaufnahme, besonders für die Präklinik ist sie daher weniger geeignet. Zur kontinuierlichen Messung des CO₂ Spiegels im Blut kann man den CO₂ Spiegel in der Ausatemluft des Patienten messen, dies bezeichnet man als Kapnometrie. Die Messung der CO₂ Spiegels erfolgt am Ende der maximalen Ausatmung deswegen spricht man auch von endtidaler Kapnometrie (etCO₂) (8). Werden diese Werte zusätzlich grafisch, in Form einer Kurve, dargestellt spricht man von der Kapnographie.

Eine weitere, weniger verbreitete Methode (außerhalb der Pneumologie), ist die Messung des CO₂ – Wertes über die Haut, die transkutane Kapnometrie (p_tcCO₂).

In ihrer Funktion und ihren Ergebnissen bezogen auf den tatsächlichen p_aCO₂ unterscheiden sich die verschiedenen Verfahren.

 

Die endtidale Kapnometrie/-graphie

Die endtidale Kapnographie ist die am weitesten verbreitete Methode zur nicht - invasiven Messung des CO₂ - Partialdrucks. Ihre Hauptanwendungungen liegen meist im Rahmen der Steuerung der Beatmung, zur Verifizierung der Tubuslage und zur Evaluation des ROSC nach kardiopulmonaler Reanimation.

Die Messung kann im Hauptstromverfahren (Mainstream) oder im Nebenstromverfahren (Sidestream) des Ventilationskreises, mittels Infrarot-Messung, erfolgen. Im Mainstream Verfahren wird der CO₂ Spiegel der Ausatemluft direkt am Tubus des Patienten gemessen. Im Nebenstromverfahren wird durch eine kleine Zusatzleitung eine bestimmte Gasmenge kontinuierlich aus dem Hauptstrom abgezogen und im Analyser im Gerät ausgewertet. Moderne Kapnometer verwenden dafür kleinstmögliche Gasmengen, diese liegen meist zwischen 30-50ml/min (9).

Trotz höchster Standards bei modernen Geräten ist eine Messdifferenz zum tatsächlichen P_aCO₂ vorhanden. Tendenziell unterschätzt die endtidale Messung den p_aCO₂, vor allem bedingt durch alveolären Totraum. Die mittlere Differenz zwischen p_aCO₂ und p_etCO₂ liegt bei 2-5 mmHg. Des Weiteren können ein reduzierter kardialer Auswurf (CO), pulmonale Vorerkrankungen (z.B. Emphysem oder Obstruktion) und vor allem ein Ventilations-Perfusions-Missverhältnis (heisst: die Durchblutung des Lungengewebes und die Ventilation der zugehörigen Abschnitte der Lunge ist in einem Missverhältnis) die Differenz zwischen PaCO₂ und PetCo2 erhöhen. Inbesondere bei Patienten mit COPD ist die endtidale Messung unterlegen (10). Dadurch wird die Aussagekraft des absoluten Wertes verringert, nicht jedoch die dynamische Veränderung der Werte, welche trotz Allem einen Eindruck über die Veränderungen der Respiration ermöglichen (8). Im Haupstromverfahren kann die Messung durch Erbrochenes oder Beschlagen der Küvette die Messung beeinträchtigen. Im Nebenstromverfahren können zusätzliche Störfaktoren, wie eine Verlegung der Leitung durch Sekret oder Feuchtigkeit hinzukommen.

All diese Dinge beziehen sich auf Patienten, bei denen ein kontrollierter Ausatmenfluss gesampelt werden kann, d.h. ein kontinuierlicher Gasfluss abgeleitet wird, entweder durch einen Tubus oder eine gut abgedichtete NIV- Maske.

Warum ist das wichtig?

 

EtCO₂ bei Spontanatmung

Es gibt zunehmend die Möglichkeit auch spontan atmende Patienten mittels etCO₂ Messung zu überwachen, hierfür werden spezielle Küvetten an eine Sauerstoffbrille angeschlossen (teilweise auch ohne Sauerstoffbrille) und über Mund und Nase das CO₂ gesammelt und ausgewertet. (Abb. 1)

 

Bei diesem Verfahren müssen jedoch die entstehenden Absolutwerte kritisch hinterfragt werden, da es durch ungenaue Gasströme bei der Ausatmung, neben den weiteren Einschränkungen der endtidalen Messung, über Mund und Nase zusammen mit Leckagen und Vermischungen mit appliziertem Sauerstoff, nicht sichergestellt werden kann, dass eine repräsentative Ausatemluftkonzentration von CO₂ ausgewertet wird (siehe Skizze Abbildung 2). Nichtsdestotrotz kann auch hier die Bewertung des Trends, sowie die Bewertung der Atemfrequenz erfolgen, was in Zusammenschau mit der Entwicklung des absoluten etCO2 Wertes sinnvolle Rückschlüsse auf die respiratorische Funktion des Patienten zulässt.

 

 

Die möglichen Kapnometrie - Kurven bei Spontanatmung sind in Abbildung 3 dargestellt. Kurve A entspricht einer normalen Atmung. Kurve B liegt im Rahmen einer Obstruktion bei Bronchoskopie vor (Hervorgerufen durch das Bronchoskop). In Kurve C ist anfangs eine Apnoephase zu erkennen, bei der im Verlauf durch externe Stimulation die Atmung wiedereinsetzt.

Die transkutane Kapnometrie

Ein weitere, vermutlich weniger verbreitete, Methode zur Messung des pCO₂ ist die transkutane Messung. Bei dieser Methode wird mittels einer pH- und temperaturstabilen Hautelektrode die Konzentration im kapillarisierten Blut gemessen. Hierbei diffundiert CO₂ durch die Haut zur Elektrode und wird dann von der Elektrode ausgewertet. Nachteile können hierbei durch Durchblutungsdefizite unterhalb des Sensors entstehen. Ein weiterer Nachteil ist, dass meist eine Stabilisierungsphase des Sensors notwendig ist (5-10 min). Es bestehen jedoch auch Vorteile. So ist eine kontinuierliche Messung möglich, wobei Einschränkungen des Gasflusses, Leckagen, Obstruktionen der Atemwege und das Ventilations-Perfusions-Missverhältnis die Messung und die Messgenauigkeit nicht beeinflussen. In einer Studie an Weaning-Patienten lag die Messdifferenz zwischen P_aCO₂ und P_tcCO₂ bei -0,7 +- 3,6 mmHg. Die transkutane Messung ist somit vorteilhaft für die Messung der Veränderungen der alveolären Ventilation. Zudem besteht bei modernen transkutanen Kapnometern die Möglichkeit eine parallele Pulsoxymetrie, sowie Herzfrequenz-Überwachung durchzuführen (8, 10).

Anwendung in der Präklinik

Welche Konsequenzen hat das nun für die potentielle Anwendung in der Präklinik? Im klinischen Setting hat sich gezeigt, dass eine Kapnometrie eine sinnvolle Ergänzung bei der Sedierung spontan atmender Patienten sein kann. Die Hersteller der gängigen Überwachungsmonitore im Rettungsdienst haben hier nachgerüstet und es gibt Adapter für das Monitoring nicht beatmeter Patienten. Sowohl der Corpuls 3, die Zoll X-Serie als auch der Lifepack 15 (somit alle gängigen Überwachungsmonitore die in der Präklinik verwendet werden) verfügen über Mund-Nasen-Adapter, über die die Kapnometrie auch beim spontanatmenden Patienten erfolgen kann. Zudem kann meist über die Exspirations-CO2 Kurve auch eine Atemfrequenz errechnet werden, die bei den meisten Geräten sonst präklinisch nicht über die EKG Ableitung erfolgen kann. Die Atemfrequenz kann somit in Echtzeit dargestellt werden, über Veränderungen der Kurve oder über Veränderungen in der Höhe des etCO2 können somit Veränderungen der pulmonalen Funktion frühzeitig erkannt werden.

 

Nichtinvasive etCO₂ Messung beim Corpuls 3

 

 

Kommen wir nun auf die Sedierung/Analgosedierung zurück. Die technischen Voraussetzungen für die Überwachung spontan atmender Patienten haben die Hersteller bereits geschaffen. Daraus ergeben sich folgende Potenziale: Es besteht die Möglichkeit, Apnoephasen bei Sedierung früher zu erkennen (abflachende, bzw. fehlende etCO2 Kurve). Dies kann besonders bei Transporten in dunklen, engen Settings bei denen die visuelle Überwachung eingeschränkt ist (z.B. im Luftrettungsmittel) oder auch vor oder während des Transportes im oder zum Rettungsmittel von relevanter Bedeutung sein. Darüberhinaus besteht die Möglichkeit, eine sich entwickelnde Hyperkapnie zu identifizieren und frühzeitig zu intervenieren. Weiterhin ergeben sich die Optionen, Rückschlüsse auf die Sedierungstiefe oder eine mögliche Überdosierung zu ziehen und damit die Indikation für eine kurzfristig erhöhte Sauerstoffgabe, Antagonisierung von Medikamenten oder gar für eine intermittierende nicht invasive, wie invasive Beatmung, stellen zu können.

Zusätzlich zum Sedierungsmonitoring besteht auch die Möglichkeit bei vorsichtiger Interpretation der Absolutwerte beim Notfallpatienten Rückschlüsse auf die Funktion der Atempumpe zu ziehen und daraus frühzeitig die Indikation zur invasiven oder nicht invasiven Beatmung zu stellen. Weiter können Rückschlüsse bei Hyperventilationssyndromen möglich sein.

Hacks

Im Fall, dass kein nasaler etCO₂ Adapter vorgehalten wird kann man sich jedoch behelfen. Zur kurzzeitigen Beurteilung der Atempumpe kann mittels normalem Tubus - etCO₂ - Adapter an einer normalen Beatmungsmaske die Kapnographie abgeleitet werden (Abbildung 5). Gegebenenfalls kann diese Messvariante, bei Toleranz des Patienten, mit einer darunter sitzenden Sauerstoffbrille kombiniert werden.

 

Anwendung der transkutanen CO₂ - Messung in der Präklinik

Die Kollegen von @SydneyHEMS verwenden auf ihrem Luftrettungsmittel ein transkutanes CO₂ - Monitoring (Sentec Digital Monitoring System – Vsign System) im Rahmen der (C2T2C2) Studie.

Hierbei werden im 10 - minütigen Intervall die Parameter: „ETCO2, BP (ART. LINE), HEART RATE, TEMP, PtcCO2, Vent. Settings, Perfusion Index“ dokumentiert und ausgewertet. Die Ergebnisse dieser Studie könnten zusätzlich zu den bereits validen Daten zu den verschiedenen Kapnometrieverfahren interessante Einblicke in die präklinische Verwendung liefern.

Zusammenfassend

Die Kapnographie könnte, sofern vorhanden, auch im Rettungsdienst ein sinnvolles Tool sein, um bei vulnerablen Patientengruppen die Analgosedierung erweitert zu überwachen.

Maybe another tool in the box?

 

Über den Autor:
Daniel Strohleit - Notfallsanitäter in der Boden- und Luftrettung, FOAMed-Enthusiast, Medizinstudent.

 

Literatur:

1. Dreher M, Ekkernkamp E, Storre J, Kabitz HJ, Windisch W: Sedation during Flexible Bronchoscopy in Patients with Pre-Existing Respiratory Failure: Midazolam versus Midazolam plus Alfentanil. Respiration 2010, 79(4):307-314.
2. Biro P, Layer M, Wiedemann K, Seifert B, Spahn DR: Carbon dioxide elimination during high-frequency jet ventilation for rigid bronchoscopy. BJA: British Journal of Anaesthesia 2000, 84(5):635-637.
3. Price HL: Effects of carbon dioxide on the cardiovascular system. (0003-3022 (Print)).
4. Ishiwata T, Tsushima K, Terada J, Fujie M, Abe M, Ikari J, Kawata N, Tada Y, Tatsumi K: Efficacy of End-Tidal Capnography Monitoring during Flexible Bronchoscopy in Nonintubated Patients under Sedation: A Randomized Controlled Study. Respiration 2018:1-8.
5. Netzer N, Eliasson AH, Netzer C, Kristo DA: Overnight pulse oximetry for sleep-disordered breathing in adults: a review. Chest 2001, 120(2):625-633.
6. Fu ES, Downs JB, Schweiger JW, Miguel RV, Smith RA: Supplemental Oxygen Impairs Detection of Hypoventilation by Pulse Oximetry. Chest 2004, 126(5):1552-1558.
7. Riphaus A, Wehrmann T, Hausmann J, Weber B, von Delius S, Jung M, Tonner P, Arnold J, Behrens A, Beilenhoff U: Update S3-Leitlinie „Sedierung in der gastrointestinalen Endoskopie “2014 (AWMF-Register-Nr. 021/014). Zeitschrift für Gastroenterologie 2015, 53(08):802-842.
8. Huttmann SE, Windisch W, Storre JH: Techniques for the measurement and monitoring of carbon dioxide in the blood. Ann Am Thorac Soc 2014, 11(4):645-652.
9. Abdelmalak BB, Wang J, Mehta AC: Capnography monitoring in procedural sedation for bronchoscopy. J Bronchology Interv Pulmonol 2014, 21(4):370-371.
10. Schwarz SB, Windisch W, Magnet FS, Schmoor C, Karagiannidis C, Callegari J, Huttmann SE, Storre JH: Continuous non-invasive PCO2 monitoring in weaning patients: Transcutaneous is advantageous over end-tidal PCO2. Respirology 2017, 22(8):1579-1584.
11. https://www.welchallyn.com/content/dam/welchallyn/documents/sap-documents/MRC/80022/80022556MRCPDF.pdf

Beitragsbild: eigenes Foto.

Wie immer gilt: Der Einzelfall entscheidet. Der Artikel erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit oder Richtigkeit und die genannten Empfehlungen sind ohne Gewähr. Die Verantwortung liegt bei den Behandelnden. Der Text stellt die Position des Autors dar und nicht unbedingt die etablierte Meinung und/oder Meinung von dasFOAM.