Zusammenfassung
Das respiratorische System besteht aus 2 voneinander unabhängig limitierbaren Anteilen,
der Lunge und der Atempumpe. Die Atempumpe ist ein kompliziertes Organsystem, welches
unterschiedliche anatomische Strukturen umfasst: das Atemzentrum, das periphere Nervensystem,
die Atemmuskulatur sowie der knöcherne Thorax. Entsprechend sind die Möglichkeiten
einer gestörten Atempumpfunktion (ventilatorische Insuffizienz) vielschichtig. So
können neben Atemantriebsstörungen eine Vielzahl von neuromuskulären Erkrankungen,
Störungen der Muskelmechanik wie bei Thoraxdeformitäten oder Lungenüberblähung sowie
Atemwegsobstruktionen eine ventilatorische Insuffizienz nach sich ziehen. Pathophysiologisch
kommt es zu einer Überlastung und schließlich Erschöpfung der Inspirationsmuskulatur.
Wesentliches Kennzeichen der ventilatorischen Insuffizienz ist die Hyperkapnie, was
im Gegensatz zu Lungenerkrankungen (pulmonale Insuffizienz) steht, da Störungen des
Gasaustausches aufgrund der deutlich besseren Diffusionsleitfähigkeit nicht das Kohlendioxid
betreffen. Eine Hyperkapnie und damit eine ventilatorische Insuffizienz kann akut
oder chronisch entstehen. Während die akute ventilatorischen Insuffizienz mit respiratorischer
Azidose einhergeht, ist der pH-Wert bei chronischer Entstehung durch renale Bikarbonat-Retention
im Sinne einer metabolischen Kompensation ausgeglichen. Nicht selten kommt es aber
auf dem Boden einer chronischen ventilatorischen Insuffizienz zu einer Akut-Exazerbation
(acute on chronic). Diagnostisch steht neben den klinischen Zeichen wie Tachypnoe
oder Merkmalen der Grunderkrankung und der blutgasanalytisch erfassten Hyperkapnie
die Messung der Drücke im Vordergrund, die die Atemmuskulatur aufbringen kann. Nichtinvasive
und einfache Methoden wie die Bestimmung des maximalen statischen in- und exspiratorischen
Mundverschlussdrucks (PImax, PEmax) sind ubiquitär verfügbar, aber in der Aussagekraft
durch die erhebliche Abhängigkeit von der Mitarbeit des Patienten sowie durch Schwierigkeiten
bei der Normwertbestimmung limitiert. Als Screening-Untersuchung sind sie jedoch geeignet.
Neuere Methoden, die mittels Magnetstimulation den Nervus phrenicus im Halsbereich
supramaximal reizen und die die Druckwerte über enteral einliegende Sonden aufzeichnen,
sind wesentlich genauer und mitarbeitsunabhängig. Ihre Anwendung ist jedoch auf wissenschaftlich
tätige Zentren begrenzt.
Abstract
The respiratory system consists of two parts which can be impaired independently from
each other, the lungs and the respiratory pump. The latter is a complex system covering
different anatomic structures: the breathing centre, the peripheral nervous system,
the respiratory muscles, and the thorax. According to this complexity several underlying
conditions can cause insufficiency of the respiratory pump, i. e. ventilatory failure.
Disturbances of the breathing centre, different neuromuscular disorders, impairments
of the mechanics, such as thoracic deformities or hyperinflation, and airway obstruction
are example conditions responsible for ventilatory failure. Main characteristic of
ventilatory failure is the occurrence of hypercapnia which is in contrast to pulmonary
failure where diffusion disturbances typically not cause hypercapnia. Both acute and
chronic ventilatory failure presenting with hypercapnia can develop. In acute ventilatory
failure respiratory acidosis develops, but in chronic respiratory failure pH is normalized
as a consequence of metabolic retention of bicarbonate. However, acute on chronic
ventilatory failure can present with a combined picture, i. e. elevated bicarbonate
levels, acidosis, and often severe hypercapnia. Clinical signs such as tachypnea,
features of the underlying disease or hypercapnia are important diagnostic tools in
addition to the measurement of pressures generated by the respiratory muscles. Non-invasive
and widely available techniques, such as the assessment of the maximal ins- and expiratory
mouth pressures (PImax, PEmax), should be used as screening instruments, but the reliability
of these measurements is reduced due to the volitional character of the tests and
due to the impossibility to define normal values. Inspiratory pressures can be assessed
more accurately and independently from the patients’ effort: with or without the insertion
of oesophageal and gastric balloon catheters. However, this technique is more invasive
and very complex. It is therefore restricted to centres with scientific aims.
Literatur
- 1 Thews G. Lungenatmung. In: Schmidt RF, Thews G (Hrsg). Physiologie des Menschen.
Berlin, Heidelberg, New York: Springer-Verlag 1997: 565-591
- 2 Windisch W, Criée C P. Nichtinvasive Beatmung-Therapie der Atempumpinsuffizienz. In:
Matthys H, Seeger W (Hrsg). Klinische Pneumologie. Berlin, Heidelberg, New York: Springer-Verlag
2002: 641-653
- 3
Roussos C.
The failing ventilatory pump.
Lung.
1982;
160
59-84
- 4 Criée C P, Laier-Groeneveld G. Die Atempumpe. Stuttgart, New York: Georg Thieme
Verlag 1995
- 5
ATS/ERS .
Statement on respiratory muscle testing.
Am J Respir Crit Care Med.
2002;
166
518-624
- 6
Criée C P.
Empfehlungen der Deutschen Atemwegsliga zur Messung der inspiratorischen Muskelfunktion.
Pneumologie.
2003;
57
98-100
- 7
Windisch W, Hennings E, Sorichter S. et al .
Peak or plateau maximal inspiratory mouth pressure: which is best?.
Eur Respir J.
2004;
23
708-713
- 8
Man W D, Moxham J, Polkey M I.
Magnetic stimulation for the measurement of respiratory and skeletal muscle function.
Eur Respir J.
2004;
24
846-860
PD Dr. med. Wolfram Windisch
Abteilung Pneumologie, Universitätsklinik Freiburg
Killianstraße 5
79106 Freiburg
