Die Beatmung (oder das Beatmen), auch künstliche Beatmung genannt, ist das kontrollierte Einleiten von Atemluft unter positivem Druck in die Lunge. Sie dient der Unterstützung oder dem Ersatz unzureichender oder nicht vorhandener Spontanatmung. Ihre lebenserhaltende Funktion ist zentraler Bestandteil in der Anästhesiologie, der Notfallmedizin und der Intensivmedizin. Die Beatmung erfolgt in der Ersten Hilfe als Atemspende, in der Notfallmedizin oft per Beatmungsbeutel, in der Intensivmedizin mittels Beatmungsgeräten und im Operationssaal mittels Narkosegeräten. Bei der maschinellen Beatmung wird unterschieden zwischen der kontrollierten Beatmung und der assistierten Beatmung. Daneben werden Techniken der künstlichen Beatmung in der konservativen Behandlung der Schlafapnoe angewendet, zum Beispiel CPAP-Therapie.
Klinische Anwendung Beatmung, gegebenenfalls unter zusätzlicher Sauerstoffzufuhr, wird dann angewandt, wenn die Spontanatmung ausfällt (Apnoe) oder insuffizient (unzureichend) wird. Dies kann unter anderem in Narkose, bei Vergiftungen, Kreislaufstillständen, neurologischen Erkrankungen oder Kopfverletzungen auftreten, außerdem bei Lähmung der Atemmuskulatur aufgrund von Rückenmarksläsionen oder der Wirkung von Medikamenten. Eine Reihe von Lungenerkrankungen oder Thoraxverletzungen sowie Herzkrankheiten, Schock und Sepsis können ebenfalls eine Beatmung erforderlich machen.
Abhängig von der klinischen Situation kann die Beatmung über wenige Minuten, aber auch über Monate hinweg fortgeführt werden. Während die Rückkehr zur Spontanatmung in der Routine-Narkose selten ein Problem darstellt, ist die Entwöhnung (das sogenannte Weaning) eines Intensivpatienten nach längerer Beatmungsdauer ein schwieriger Prozess, der Tage oder Wochen in Anspruch nehmen kann.
Einige Patienten mit schweren Hirnschäden, Rückenmarksverletzungen oder neurologischen Erkrankungen erlangen die Fähigkeit zur Spontanatmung nicht zurück und bedürfen daher der andauernden Beatmung (Heimbeatmung).
Die Überwachung der Effizienz der Beatmung erfolgt durch die Beobachtung des Patienten, durch eine kontinuierliche Messung und Überwachung von Druck, Volumen, Sauerstoffgehalt und KohlendioxidVgl. Yandell Henderson: A lecture on respiration in anaesthesia: Control by carbon dioxide. In: British Medical Journal. Band 2, 19. Dezember 1925, S. 1170–1175. in der Atemluft (z. B. Spirometrie, Kapnometrie) und durch Messungen von Sauerstoff und Kohlendioxid im Blut der Patienten (z. B. Pulsoximetrie, Blutgasanalyse). Moderne Beatmungsgeräte stellen darüber hinaus Atemwegsdrucke und Volumina graphisch und in Echtzeit dar.
Techniken Über- und Unterdruck-Beatmung Während der Austausch von Sauerstoff und Kohlendioxid zwischen Blut und Alveolen durch Diffusion stattfindet und keine äußere Anstrengung erfordert, muss die Atemluft durch die Atemwege aktiv den Lungenbläschen und damit dem Gasaustausch zugeführt werden. Bei der Spontanatmung wird in der Pleurahöhle durch die Atemmuskulatur ein Unterdruck erzeugt. Der dabei entstehende Druckunterschied zwischen atmosphärischem Druck und intrathorakalem Druck (Druck in der Lunge bzw. im Brustraum) erzeugt einen Luftstrom. Bei der (historischen) Unterdruck-Beatmung mit Eisernen Lungen wird dieser Mechanismus imitiert. Die eiserne Lunge erzeugt einen Unterdruck in einer Kammer, die den Körper umschließt und am Hals abgedichtet wird. Heutzutage findet lediglich eine stark vereinfachte Variante davon eine gewisse Anwendung in der Heimbeatmung, die Kürass-Ventilation. Dabei wird nicht der ganze Körper umschlossen, sondern lediglich der Brustkorb, wo mittels einer Art Weste ein Unterdruck erzeugt wird.
Alle modernen Techniken der Beatmung sind Überdruck-Beatmungen: Luft wird durch externen Überdruck intermittierend in die Lungen gepresst und nach Erreichen eines gewünschten Atemvolumens, einer vorgegebenen Zeit oder eines maximalen Druckes passiv wieder ausgeatmet. Bereits 1955 konnte von Jürgen Stoffregen gezeigt werden, dass bei beiden Verfahren dieselbe transpulmonale Druckdifferenz besteht.
Mund-zu-Mund- und Beutelbeatmung mini|Mund-zu-Mund-Beatmung
Die einfachste Form der Beatmung ist die Atemspende, die in der Laienreanimation angewandt wird. Hierunter versteht man die Beatmung mit der Ausatemluft des Helfers, also entweder die „Mund-zu-Mund-“ oder „Mund-zu-Nase-Beatmung“. Diese Technik ist jedoch begrenzt, da mit ihr keine mit Sauerstoff angereicherte Luft gegeben werden kann: Nur 16 Prozent Sauerstoffanteil in der Atemluft können so erreicht werden; im Vergleich dazu hat Raumluft 21 Prozent Sauerstoff, Beatmungsgeräte können bis zu 100 Prozent Sauerstoff abgeben. Durch den direkten Kontakt mit Körperflüssigkeiten besteht bei der Mund-zu-Mund-Beatmung immer das geringe Risiko der Krankheitsübertragung, dieses kann man durch die Verwendung einer Beatmungshilfe minimieren.
mini|Beutel-Masken-Beatmung Professionelle Helfer verwenden daher Hilfsmittel wie Beatmungsbeutel. Ein Beatmungsbeutel besteht aus einer Gesichtsmaske, die über Mund und Nase des Patienten gestülpt wird, um einen dichten Abschluss zu erreichen; einem elastischen, kompressiblen Beutel und einem Ventil, welches den Luftstrom lenkt. Eine Sauerstoffquelle kann an ein Reservoir am Beutel angeschlossen werden, um eine höhere Sauerstoffkonzentration zu erreichen. Diese einfache Technik kann ausreichen, einen ateminsuffizienten oder apnoeischen Patienten über Stunden zu beatmen.
Neue Forschung zeigt, dass bei Herz-Kreislauf Stillstand die Herzmassage (CPR) wichtiger sein kann als die Mund-zu-Mund Beatmung und darum Priorität beigemessen wird.
Maschinelle Beatmung mittels mechanischer Ventilatoren mini|Intensivmedizinisches Beatmungsgerät
In der Anästhesiologie und Intensivmedizin werden routinemäßig automatische, meist motorbetriebene Beatmungsgeräte benutzt. Diese Geräte ermöglichen eine Vielzahl unterschiedlicher Beatmungsweisen, sogenannten Beatmungsmodi (Mehrzahl, abgeleitet von Modus Operandi) oder kurz Modus bzw. Modi. Diese reichen von assistierter Spontanatmung (ASB) bis zur vollständig kontrollierten Beatmung. Moderne Geräte erlauben eine kontinuierliche Adaption der Atemunterstützung entsprechend dem Zustand des Patienten.
Bei beatmeten Patienten besteht eine Neigung zum Kollaps von Lungenbläschen (Alveolen) und Entstehen einer Atelektase. Durch Aufrechterhaltung eines gewissen Druckes am Ende der Exspirationsphase eines jeden Beatmungszyklus', positiver endexspiratorischer Druck (PEEP) genannt, wird versucht, die Lungenbläschen weit offenzuhalten. Darüber hinaus kommen Beatmungsverfahren mit PEEP-Modus bei Krankheitsbildern wie beispielsweise Pneumonie, ARDS und Lungenödem zum Einsatz.
Eine besondere Form der intensivmedizinischen BeatmungVgl. G. Wolff: Die künstliche Beatmung auf Intensivstationen. Unter Mitarbeit von E. Grädel und D. Gasser. 1975; 3., neubearbeitete Auflage. Springer-Verlag, Berlin / Heidelberg / New York / Tokyo 1983, ISBN 3-540-12115-3. stellt die Hochfrequenzbeatmung (High Frequency Ventilation HFV) dar. Die Idee dabei ist, das Atemhubvolumen möglichst klein zu halten, um Lungenschäden zu vermeiden. Um aber eine wirksame Belüftung der Lunge zu erreichen, muss die Atemfrequenz stark erhöht werden - darum der Name. Wie bei den anderen Beatmungsformen gibt es auch in diesem Fall verschiedene technische Lösungen und damit einhergehend auch verschiedene Namen wie Hochfrequenzoszillationsventilation (HFOV), High Frequency Positive Pressure Ventilation (HPPV) und Jetbeatmung.Vgl. etwa M. G. Rockemann, M. Doehn: Gewinnung endexspiratoricher Luft für die Kapnographie bei hochfrequenter Jetbeatmung. In: Anästhesie Intensivtherapie Notfallmedizin. Band 20, Nr. 2, 1985, S. 95–97. Hierbei wird einem durch ein continuous-flow-System erzeugter kontinuierlicher Blähdruck ein oszillierender Druck mit einer Frequenz von bis zu 900 Hüben pro Minute überlagert. Dieser kontinuierliche Blähdruck ermöglicht auch ein Offenhalten der Alveolen. HFV kommt bei Neugeborenen zeitweilig zur Anwendung während es sich bei Erwachsenen, z. B. beim hypoxämischen Lungenversagen (ARDS) nicht durchsetzen konnte.
Die sogenannte Eiserne Lunge spielt in der modernen Medizin keine Rolle mehr.
Eine andere spezielle Beatmungsweise ist die 1928 von Arthur Guedel und Ralph Milton WatersArthur Ernest Guedel, Ralph M. Waters: A new intratracheal catheter. In: Anesthesia & Analgesia. 7, (Juli/August) 1928, S. 238. beschriebene Einlungenbeatmung,Joseph Wasson Gale, Ralph M. Waters: Closed endobronchial anesthesia in thoracic surgery: Preliminary report. In: Current Researches in Anesthesia & Analgesia. Band 11, (November/Dezember) 1932, S. 283–287. die vor allem in der Herz- und Thoraxchirurgie Anwendung findet. Dabei wird mit Hilfe eines Doppellumentubus oder eines Bronchusblockers der Atemweg separiert und die Möglichkeit geschaffen, nur die linke oder die rechte Lunge zu beatmen. So können Platz, mehr Übersicht und ruhige Verhältnisse für den Chirurgen, der an Herz oder Lunge operiert, geschaffen werden.
Nichtinvasive Beatmung (NIV) Als Alternative zur Intubation (und somit zur „invasiven“ Beatmung) kann unter bestimmten Voraussetzungen eine nichtinvasive Beatmung (englisch non-invasive ventilation, NIV) eingesetzt werden.Nichtinvasive Beatmung als Therapie der akuten respiratorischen Insuffizienz. Hrsg. von der Deutschen Gesellschaft für Pneumologie und Beatmungsmedizin. In: AWMF online. 2015.AWMF: S3-Leitlinie Invasive Beatmung und Einsatz extrakorporaler Verfahren bei akuter respiratorischer Insuffizienz. (Dezember) 2017, Kapitel 2 (Indikationen zur invasiven Beatmung). Darunter wird eine meist automatische (maschinelle) Beatmung über Gesichtsmasken, Mund-Nasen-Masken oder Beatmungshelme verstanden, bei der keine künstlichen Atemwege wie Endotrachealtubus, Larynxmaske oder Trachealkanüle als Schläuche in den Körper eingeführt werden und bei der auf eine Sedierung weitgehend (falls die erhebliche zusätzliche psychische Belastung vor allem bei Beginn einer NIV dies zulässt) verzichtet werden kann, und so die Nachteile der invasiven Beatmung (z. B. Infektionen bei immunsupprimierten Patienten) vermieden werden.
Nichtinvasive Beatmungsformen setzen eine möglichst luftdichte Verbindung zwischen Beatmungsgerät und Luftwegen voraus, sodass je nach Patient verschiedene Gesichtsmasken, Mund/Nase-Masken, Nasenmasken (bei geschlossenem Mund) oder Ganzkopfhelme eingesetzt werden. Auch auf der Intensivstation kommen dabei Einstellungen des Beatmungsgeräts zum Einsatz die eine vorhandene Spontanatmung unterstützen können. Dazu gehören etwa die Assistierte Spontanatmung (Pressure Support Ventilation), BIPAP oder auch Proportional Assist Ventilation. Moderne Beatmungsgeräte verfügen über spezifische Modi, welche die bei Maskenbeatmung oft stark variierenden Gaslecks kompensieren können.
Anwendungsgebiete