Leitthema Med Klin Intensivmed Notfmed 2016 · 111:29–36 DOI 10.1007/s00063-015-0136-6 Eingegangen: 12. Oktober 2015 Überarbeitet: 21. November 2015 Angenommen: 8. Dezember 2015 Online publiziert: 27. Januar 2016 © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2016 Redaktion
S. Reith, Aachen H. Hetz, Wien
Der aktive Umgang mit Schmerzen, Unruhe und Delir, insbesondere das Vermeiden von tiefer Sedierung hat sich in den letzten Jahren als ein wirksamer Ansatzpunkt der Intensivmedizin herauskristallisiert. Mit wenigen Ausnahmen ist bei den meisten beatmeten Patienten ein wacher, schmerzfreier und orientierter Zustand möglich. Dabei spielt die Berücksichtigung der Auswirkungen von respiratorischer Insuffizienz und Beatmung eine wichtige Rolle. Die Funktionen des Gehirns und die Atmung unterliegen einer engen gegenseitigen Wechselbeziehung. Neben der autonomen Atemregulation im Hirnstamm ist die Atmung die einzige Vitalfunktion, die auch bewusst gesteuert werden kann. Außerdem beeinflussen Schmerzen und Emotionen wie Angst das Atemmuster. Auf der anderen Seite verursachen eine gestörte Atemmechanik und/oder eine überlastete Atemmuskulatur Dyspnoe, die wiederum regelhaft mit Angst einhergeht. Für die Betreuung von Patienten mit respiratorischer Insuffizienz ist es daher hilfreich, die Wechselwirkungen von Gehirnfunktion und Atmung zu verstehen. In diesem Artikel werden die dafür erforderlichen physiologischen, pathophysiologischen und pharmakologischen Grundlagen sowie die daraus abgeleiteten klinischen Konzepte und Lösungen dargestellt. Aspekte der pädiatrischen Intensivmedizin, spezielle neurologische Erkrankungen mit Störungen des Atem-
G.-C. Funk I. Interne Lungenabteilung mit Intensivstation, Otto Wagner Spital, Wien, Österreich
Schmerz, Unruhe und Delir bei akuter respiratorischer Insuffizienz
musters sowie Schlafmedizin werden nicht besprochen.
Physiologischer Hintergrund der Atmung Regulation Das Ausmaß der Ventilation wird im Zusammenspiel von zerebralen Regulationszentren (Hirnstamm, Großhirnrinde), den ausführenden Atemmuskeln (Zwerchfell und Atemhilfsmuskeln) und rückmeldenden Sensoren (zentrale und periphere Chemorezeptoren sowie mechanische Rezeptoren in Atemwegen, Lungenparenchym, Atemmuskeln und Skelettmuskeln) gesteuert [1]. Es handelt sich dabei um ein negatives Feedbacksystem: Informationen der Sensoren werden den zentralen Regulationszentren rückgemeldet, die in der Folge über die Atemmuskeln die Ventilation entsprechend verändern. Starke stimulierende chemische Reize für die Ventilation sind der Anstieg des arteriellen Kohlendioxidpartialdrucks (paCO2), der Abfall des arteriellen Sauerstoffpartialdrucks (paO2) sowie ein Abfall des pH-Werts. Die mechanischen Rezeptoren in den Atemwegen und im Lungenparenchym registrieren die Tiefe der Ventilation und reduzieren den Atemantrieb bei zu tiefer Atmung. Aus Skelettmuskeln und Gelenken entsteht bei aktiver oder passiver Bewegung ein die Ventilation stimulierendes Feedback. Auch Schmerzen, starke Emotionen und Fieber erhöhen das Atemzeitvolumen. Das System der Atemregulation ist in . Abb. 1 dargestellt.
Determinanten des Gasaustausches Die pulmonale Oxygenierung gemessen am paO2 und an der arteriellen O2-Sättigung (SaO2) hängt von der inspiratorischen Sauerstoffkonzentration, von der Ventilation, der alveolokapillären Diffusion des Sauerstoffs und von der Perfusion der Lunge ab. Beim respiratorischen Versagen beeinflussen darüber hinaus der periphere Sauerstoffverbrauch und die Extraktionsrate des Sauerstoffs die Oxygenierung: Wird venöses Blut mit einer niedrigen Sauerstoffsättigung durch eine Lunge mit Rechts-Links-Shunt (z. B. Atelektase) und/oder einer Diffusionsstörung (z. B. Lungenödem) geleitet, verschlechtern sich auch paO2 und SaO2.
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Die Extraktionsrate des Sauerstoffs beeinflusst die Oxygenierung des Bluts Die CO2-Clearance gemessen am paCO2 ist beim Gesunden in erster Linie eine Funktion des Atemminutenvolumens (Atemzugvolumen mal Atemfrequenz). Außerdem erhöht ein gesteigerter Totraumanteil (z. B. in Narkose, postoperativ oder bei chronisch-obstruktiver Lungenerkrankung, COPD) das paCO2. Die periphere Bildung von CO2 spielt bei gesunder Lungenfunktion und steigerbarer alveolärer Ventilation eine untergeordnete Rolle für das p aCO 2. Bei alveolärer Hypoventilation (wegen Atemdepression und/oder gesteigertem Totraumanteil) kann jedoch eine Zunahme der peripheren CO2-Bildung zu einer Hyperkapnie beitragen [2].
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Leitthema senden efferente motorische Signale über die spinalen Motoneurone zur Atemmuskulatur. Gleichzeitig werden Kopien dieser efferenten Signale zum somatosensorischen Kortex geschickt.
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Auch unter künstlicher Beatmung können Patienten Atemnot empfinden
Abb. 1 8 Regulation der Atmung. Details siehe Text. Mit freundlicher Genehmigung von iStock.com (Aaltazar/Askold Romanov/LeshkaSmok/monsitj)
Pathophysiologie der Atmung Einfluss von Schmerz, Agitation und Delir Starker Schmerz verursacht typischerweise eine kurze Phase von Apnoe gefolgt von Hyperventilation. Es kann auch zu einer akuten Hypoventilation infolge von Schonatmung bei Schmerzen in der Thoraxwand kommen. Jedoch können auch bei extrathorakalem Schmerzursprung die Beweglichkeit der Thoraxwand und des Zwerchfells infolge des allgemein gesteigerten Muskeltonus eingeschränkt sein [3]. Durch Beteiligung des limbischen Kortex verursachen auch starke Emotionen, wie Angst oder Wut, eine Steigerung von Atemfrequenz und Atemzugvolumen [4].
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Kritisch Kranke mit Schmerzen haben ein gesteigertes Atemminutenvolumen Kritisch kranke Patienten mit unzureichend behandelten Schmerzen haben ein gesteigertes Atemminutenvolumen, was zu erhöhtem Sauerstoff-
verbrauch und zu einer vermehrten CO2-Produktion der Atemmuskulatur führt. Bei unbeeinträchtigter Lungenfunktion stellt dies kein Problem dar. Besteht jedoch ein intrapulmonaler RechtsLinks-Shunt, kann die herabgesetzte venöse Sauerstoffsättigung zu einer Verschlechterung der arteriellen Sättigung beitragen. Bei beeinträchtigter CO2Clearance (z. B. im Rahmen einer COPD) trägt die im Rahmen der erhöhten Atemarbeit gesteigerte CO2-Bildung ebenfalls zu Hyperkapnie bei. Auch viele Patienten mit Delir weisen eine gestörte Atemregulation auf, speziell wenn Halluzinationen und/oder Wahnvorstellungen auftreten [5]: Oft findet sich eine über Tage anhaltende unökonomische Hyperventilation mit entsprechender Hypokapnie.
Entstehung von Atemnot Menschen können sich ihre Atmung zu jedem Zeitpunkt willentlich bewusst machen, wobei die afferenten Reize aus den Atmungsorganen auch affektiv bewertet werden. Bei der Entstehung von Atemnot werden folgende Mechanismen vermutet: Das Atemzentrum im Hirnstamm und der motorische Kortex
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Die resultierenden mechanischen Veränderungen der Atmungsorgane (Kontraktion der Atmungsmuskeln, Dehnung der Lunge, Luftfluss in den Atemwegen) und der Blutgase verursachen ein vereintes afferentes Feedback, das zu den Quellen der motorischen Kommandos und zum somatosensorischen Kortex weitergeleitet wird. Dieses Feedback wird mit den zuvor generierten Kopien der efferenten Signale verglichen. Ist das Ergebnis (= die afferenten Signale) dysproportional niedrig zu dem zuvor generierten Output (= die efferenten Signale), so gelangt dieser Unterschied in das Bewusstsein (sensorische Komponente von Atemnot). Werden der sensorischen Komponente im limbischen Kortex negative Affekte zugeordnet, so entsteht das unangenehme Gefühl von Atemnot (affektive Komponente; [6]). Die Mechanismen sind in . Abb. 2 dargestellt. Vor diesem Hintergrund können auch Patienten unter künstlicher Beatmung aufgrund mehrerer Mechanismen Atemnot empfinden: Ein Extremfall ist die fehlende Kontrolle über die Atemmuskulatur infolge von Relaxierung bei gleichzeitig erhaltener Wahrnehmung der afferenten Signale. Auch eine unzureichende Unterstützung von spontaner Atmung durch den Respirator kann bei erhöhtem Ventilationsbedarf (vermehrter Sauerstoffverbrauch und/ oder vermehrte CO2-Bildung oder erhöhte atemmechanische Last durch z. B. Bronchospasmus oder Lungenödem) zu Atemnot führen. Schließlich kann infolge der affektiven Bewertung der Atmung auch bei stabilen physiologischen Verhältnissen eine bestimmte respiratorische Situation als unangenehm empfunden werden und somit als Atemnot in das Bewusstsein gelangen.
Zusammenfassung · Abstract
Wirkungen von Sedativa und Analgetika auf die Atmung
Med Klin Intensivmed Notfmed 2016 · 111:29–36 DOI 10.1007/s00063-015-0136-6 © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2016
Patienten, die wegen respiratorischer Insuffizienz über einen invasiven Atemweg beatmet werden, leiden oft an Schmerzen sowie an Angst und Dyspnoe. Würgeund Hustenreiz sind v. a. bei Verwendung eines Endotrachealtubus problematisch und bei Verwendung einer Trachealkanüle durch ein Tracheostoma üblicherweise weniger ausgeprägt. Auch bei nichtinvasiver Beatmung (NIV) gehen die bedrohliche Situation und die beengende Maske oft mit Angst und Panik einher. Aus diesen Konstellationen ergibt sich v. a. bei endotracheal intubierten Patienten oft die Notwendigkeit einer medikamentösen Analgesie und Sedierung. Eine ideale Substanz wirkt analgetisch und anxiolytisch, erhält das Bewusstsein, ist nicht hämodynamisch wirksam, lässt den Atemantrieb und die oberen Atemwege unbeeinträchtigt, fördert den natürlichen Schlaf und geht nicht mit Übelkeit oder Delir einher. Die Eignung der üblichen Sedativa und Analgetika zur Behandlung von beatmeten Patienten findet sich in . Tab. 1. Benzodiazepine sollten bei beatmeten Intensivpatienten aus verschiedenen Gründen vermieden werden. Im Zusammenhang mit Beatmung sind v. a. die schlechte Steuerbarkeit und die delirogene Wirkung erwähnenswert [8, 9].
G.-C. Funk
Klinische Probleme und Lösungen Nichtinvasive Beatmung Agitation und Sedierung
Vor allem bei Patienten mit hyperkapnischem respiratorischem Versagen verbessert die NIV im Vergleich zur invasiven Beatmung das Outcome [10]. Der Erhalt von Wachheit und Kooperation und die Vermeidung einer tiefen Sedierung unter NIV ist vermutlich einer der zentralen Mechanismen zur Vermeidung der Intubation und der davon abgeleiteten Komplikationen. Wegen der lebensbedrohlichen Situation des respiratorischen Versagens, der Atemnot, des beengenden „interface“, sowie des Eingreifens des Respirators in das eigene
Schmerz, Unruhe und Delir bei akuter respiratorischer Insuffizienz Zusammenfassung Das Vermeiden von Schmerzen, Unruhe und Delir einerseits und von unnötig tiefer Sedierung andererseits ist eine wirksame, aber auch herausfordernde Behandlungsstrategie in der Intensivmedizin. Bei Patienten mit respiratorischer Insuffizienz und Bedarf an Beatmung gibt es eine Reihe relevanter Wechselwirkungen zwischen Gehirnfunktion und Atmung, deren Berücksichtigung die Behandlung erleichtert. Bei vielen invasiv beatmeten Patienten ist ein wacher, schmerzfreier und orientierter Zustand im Sinne einer kooperativen Sedierungsstrategie möglich. Von einer erhaltenen Spontanatmung scheinen v. a. Patienten mit leichtgradigem „acute respiratory distress syndrome“ (ARDS) zu profitieren. Die völlige Ausschaltung der Spontanatmung mit oder ohne neuromuskuläre Blockade ist keine Standard-
strategie beim ARDS, kann jedoch bei ausgeprägter Dyssynchronie trotz ausreichender Analgosedierung und/oder bei persistierender Hypoxämie punktuell versucht werden. Während nichtinvasiver Beatmung sowie in der Phase der Beatmungsentwöhnung sollten Schmerzen, Agitation und Delir ebenfalls besonders berücksichtigt werden, da sie die Atemfunktion beeinträchtigen und damit den Behandlungserfolg gefährden. Eine medikamentöse Anxiolyse bzw. eine Sedierung können in diesen Situationen hilfreich sein, sollten aber nicht reflexhaft oder unkritisch verabreicht werden. Schlüsselwörter Beatmung · Sedierung · Dyspnoe · Chronischobstruktive Lungenerkrankung · ARDS
Pain, agitation and delirium in acute respiratory failure Abstract Avoiding pain, agitation and delirium as well as avoiding unnecessary deep sedation is a powerful yet challenging strategy in critical care medicine. A number of interactions between cerebral function and respiratory function should be regarded in patients with respiratory failure and mechanical ventilation. A cooperative sedation strategy (i.e. patient is awake and free of pain and delirium) is feasible in many patients requiring invasive mechanical ventilation. Especially patients with mild acute respiratory distress syndrome (ARDS) seem to benefit from preserved spontaneous breathing. While completely disabling spontaneous ventilation with or without neuromuscular blockade is not a standard strate-
Atemmuster leiden viele Patienten unter NIV an Angst und Agitation. Dadurch verschlechtern sich potenziell das Atemmuster sowie die Synchronie mit der Beatmung und es steigen Sauerstoffverbrauch und CO2-Bildung in Atem- und Skelettmuskulatur. Im schlimmsten Fall versagt die NIV und der Patient benötigt eine Intubation. In solchen Situationen stellt eine Sedierung mit Betonung der Anxiolyse eine potenziell hilfreiche Intervention dar, um die Ökonomie der Atmung sowie die Synchronie mit der Beatmung zu verbessern.
gy in ARDS, it might be temporarily required in patients with severe ARDS, who have substantial dyssynchrony or persistent hypoxaemia. Since pain, agitation and delirium compromise respiratory function they should also be regarded during noninvasive ventilation and during ventilator weaning. Pharmacological sedation can have favourable effects in these situations, but should not be given routinely or uncritically. Keywords Ventilation · Conscious sedation · Dyspnea · Chronic obstructive pulmonary disease · ARDS, human
Bei Agitation unter NIV müssen vor einer etwaigen medikamentösen Sedierung jedoch korrigierbare Ursachen überprüft und behandelt werden. Dazu gehören in erster Linie Probleme mit dem „interface“ und eine Dyssynchronie mit der Beatmung sowie Schmerzen, Kommunikationsbedarf sowie Enttäuschung über die ausbleibende Verbesserung der Dyspnoe. Wenn Angst und Agitation nach Lösung dieser Probleme persistieren, ist ein Versuch mit einer Sedierung gerechtfertigt (. Abb. 3).
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Leitthema Identifikation der Ursache der Agitation: Schmerzen, Angst, Entzug, Atemnot, Probleme mit „interface“, Dyssynchronie mit Respirator, Enttäuschung, Kommunikationsbedarf
Nichtmedikamentöser Lösungsansatz: Kommunizieren, Beruhigen, „interface“ anpassen/wechseln, Beatmung anpassen etc.
Medikamentöse Therapie: Schmerztherapie, Anxiolyse, ggf. Sedierung
Abb. 3 8 Klinisches Vorgehen bei Agitation unter nichtinvasiver Beatmung
Abb. 2 9 Mechanismen der Dyspnoe. Mit freundlicher Genehmigung von iStock.com (Askold Romanov/monsitj)
Bei der Substanzauswahl sind v. a. die Aspekte Anxiolyse, erhaltener Atemantrieb und erhaltener Tonus der oberen Atemwege von Bedeutung (s. . Tab. 1). Die Datenlage ist aktuell unzureichend, um eine klare Aussage für oder gegen die Verwendung von Sedierung bei NIV oder für eine bestimmte Substanz zu treffen. Neben verschiedenen Beobachtungsstudien gibt es 3 randomisierte Studien zu dieser Fragestellung: Devlin et al. verabreichten Patienten mit akutem respiratorischem Versagen verschiedenen Ursprungs unter NIV präventiv (also unabhängig von der tatsächlichen NIV-Toleranz) Dexmedetomidin oder Placebo. Darunter konnte weder die Toleranz der NIV noch das Ausmaß des angestrebten Sedierungsgrads verbessert werden [11]. Senoglu et al. verabreichten Patienten mit hyperkapnischem Versagen bei COPD Dexmedetomidin oder Midazolam, jedoch nur, wenn die Patienten die NIV nicht tolerierten und/ oder unzureichend kooperativ waren. Mit beiden Substanzen wurde eine ausreichende Sedierung erzielt, die Dosis des Dexmedetomidin musste jedoch im
Vergleich zu Midazolam seltener angepasst werden [12]. Huang et al. verabreichten Patienten mit akutem kardiogenem Lungenödem und NIV-Intoleranz Dexmedetomidin oder Midazolam. In der Dexmedetomidingruppe benötigten weniger Patienten eine endotracheale Intubation („number needed to avoid one intubation“: 5; 95 %-Konfidenzintervall: 2–131) und auch die Aufenthaltsdauer auf der Intensivstation war kürzer [13].
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Dexmedetomidin scheint bei Angst und Agitation ein gutes Wirkprofil zu haben Wenngleich die Datenlage für eine definitive Aussage unzureichend ist, scheint Dexmedetomidin ein insgesamt günstiges Wirkprofil für die Behandlung von Angst und Agitation unter NIV zu haben. Benzodiazepine gelten als am wenigsten geeignet, Propofol und Opioide scheinen eine Mittelposition einzunehmen [7, 14]. Ketamin erhält den Atemantrieb und den Tonus der oberen Atemwege und senkt den Atemwegs-
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widerstand, kann aber zu Hypersalivation, Sympathikusaktivierung und Albträumen führen, was die Verwendung bei der NIV limitiert [7]. Abschließend sollte erwähnt werden, dass die kombinierte Verabreichung von Analgetika und Sedativa (z. B. Opioide und Propofol) mit Versagen der NIV assoziiert sein könnte [15].
Delir unter nichtinvasiver Beatmung
Rund 4 von 10 Patienten sind während einer NIV delirant und es gibt Hinweise, dass dies den Erfolg der NIV beeinträchtigen kann [16]. Es ist unklar, ob das Delir in diesem Zusammenhang als Confounder (und somit Ausdruck einer schwereren zugrunde liegenden Erkrankung) oder als kausaler Faktor zu interpretieren ist. Trotz der unzureichenden Datenlage erscheint es zielführend, bei Patienten unter NIV die üblichen nichtmedikamentösen Maßnahmen zur Vorbeugung eines Delirs sicherzustellen und die Patienten regelmäßig auf das Vorhandensein eines Delirs zu untersuchen. Bei vielen deliranten Patienten ist die Kooperationsfähigkeit so beeinträchtigt, dass die NIV zumindest problematisch wird.
„Acute respiratory distress syndrome“ Aufgrund der hohen erforderlichen Beatmungsinvasivität war das „acute respiratory distress syndrome“ (ARDS)
Tab. 1 Überblick über die Eigenschaften und Eignung üblicher Sedativa und Analgetika zur Behandlung von Patienten mit respiratorischer In-
suffizienz unter invasiver und nichtinvasiver Beatmunga. (Adaptiert nach [7]) Substanz(klasse)
Propofol Benzodiazepine Opioide Dexmedetomidin Ketamin
Hämodynamische Stabilität 2 3 4 2 4
Analgesie
Anxiolyse
Erhaltener Atemantrieb
Vermeidung von Übelkeit
2 1 4 2 3
2 2 2 2 1
2 2 1 4 4
2 2 1 2 1
Förderung des natürlichen Schlafs 2 2 1 4 1
Verwendbar nach Extubation 2 1 2 4 4
Vermeidung von Delir
Totaler Score
1 1 1 2 1
15 14 16 22 19
aHöhere Zahlen (Spanne 1–4) signalisieren eine bessere Eignung für die jeweilige Anforderung. Es handelt sich hier um eine überwiegend qualitative Beurteilung, die einem
groben Vergleich der jeweiligen Substanz(klassen) dient.
traditionell eine Indikation für eine tiefe Sedierung mit oder ohne Relaxierung. Der Paradigmenwechsel in der Intensivmedizin („Weg von tiefer Sedierung und hin zu wachen und kooperativen Patienten“) wirft jedoch die Frage auf, ob nicht auch Patienten mit ARDS von den Vorteilen einer kooperativen Sedierungsstrategie profitieren können. Insbesondere könnte die hohe Prävalenz kognitiver Defizite nach ARDS nicht nur auf die Folgen von Hypoxie und Inflammation, sondern auch auf die Folgen von zu tiefer Sedierung und/oder Delir zurückzuführen sein [17, 18]. Eng verknüpft mit der Entscheidung für oder gegen eine tiefe Sedierung ist beim ARDS die Entscheidung für oder gegen das Zulassen von spontaner Atmung.
Kooperative Sedierungsstrategie als mögliche Option
Die Studienlage der letzten Jahre hat gezeigt, dass Sedierungspausen und auch eine Strategie von kooperativer Sedierung bei Patienten mit ARDS möglich sind [19]. In einer prospektiven Kohortenstudie von Tanaka waren der Schweregrad des ARDS und das Ausmaß der Oxygenierungsstörung unabhängig davon, ob Patienten oberflächlich oder tief sediert wurden [20]. Die Sicherheit des Atemwegs muss unter einer kooperativen Sedierungsstrategie in jedem Fall sehr ernst genommen werden, da es Hinweise auf eine gesteigerte Häufigkeit von Selbstextubation gibt [21]. Bei Patienten in Bauchlage wird in der Regel eine tiefere Sedierung angestrebt (Richmond Agitation and Sedation Scale ≤ − 3).
Argumente für Spontanatmung
Im Vergleich zur kontrollierten Beatmung geht die spontane Atmung über den negativen transpulmonalen Druckgradienten (d. h. der Druck im Pleuraspalt ist niedriger als der Druck in den Alveolen) mit der Rekrutierung abhängiger atelektatischer Lungenareale [22], einer physiologischeren Gasverteilung und einem besseren Gasaustausch einher [23]. Außerdem dürfte eine unter Beatmung erhaltene Spontanatmung dem Verlust der Zwerchfellkraft entgegenwirken [24]. Darüber hinaus steigert Spontanatmung über die Erhöhung des venösen Rückstroms das Herzzeitvolumen [25]. Wie andere Maßnahmen zum Rekrutieren atelektatischer Lungenareale (z. B. Bauchlage) sind diese nur dann wirksam, wenn die erkrankte Lunge ein ausreichend hohes Rekrutierungspotenzial hat [26] und wenn parallel dazu günstige Beatmungseinstellungen gewählt wurden, z. B. ein ausreichend hoher positiver endexspiratorischer Druck (PEEP) zwecks Erhalt der rekrutierten Areale. Es ist somit nahe liegend, dass nicht jeder Patient mit ARDS von spontaner Atmung profitiert.
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Durch Spontanatmung wird das Herzzeitvolumen gesteigert Ein weiterer Vorteil von spontaner Atmung beim ARDS ist die fehlende Notwendigkeit für eine tiefe Sedierung, was nachweislich die Beatmungsdauer und Intensivaufenthaltsdauer verkürzt sowie potenziell auch die Mortalität senkt [27]. Der enge Zusammenhang von erhaltener Spontanatmung und oberfläch-
licher Sedierung erschwert die endgültige Klärung der Frage, welche der beiden Strategien das Outcome verbessert. Wenn bei einem Patienten mit ARDS eine völlige Ausschaltung der Spontanatmung angestrebt wird, kann zusätzlich zur tiefen Sedierung eine medikamentöse Relaxierung erforderlich werden, was wiederum mit Atelektasenbildung und neuromuskulärer Schwäche assoziiert ist [28].
Argumente gegen Spontanatmung
Tierexperimentelle Daten weisen darauf hin, dass Spontanatmung beim schweren ARDS im Gegensatz zum leichtgradigen ARDS zu keiner Rekrutierung atelektatischer Lungenareale, sondern im Gegenteil zur Atelektasenbildung beiträgt [23]. Auch scheinen die transpulmonalen Druckgradienten und davon abgeleitet das Baro-/Volutrauma beim schweren ARDS unter Spontanatmung potenziell zuzunehmen [29]. In der ARDS-etCurarisation-Systematique(ACURASYS)Studie zur neuromuskulären Blockade bei schweren ARDS hatte dementsprechend die Gruppe ohne Relaxierung eine höhere Inzidenz von Barotrauma [30]. Durch Aktivität der exspiratorischen Atemmuskulatur können potenziell der pleurale Druck ansteigen, dadurch der transpulmonale Druckgradient abnehmen und in der Folge Atelektasen und Hypoxie zunehmen. In der ACURASYSStudie wurde bei schwerem ARDS ein Mortalitätsbenefit infolge von Relaxierung in den ersten 48 h gezeigt. Allerdings sind die Ergebnisse der Studie aufgrund diverser Kritikpunkte stark umstritten [30].
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Leitthema
Abb. 4 8 Beziehung zwischen respiratorischer und kardialer Arbeitslast, Angst und Atemnot bei einem gescheiterten Spontanatemversuch eines Patienten mit chronisch-obstruktiver Lungenerkrankung (COPD). Mit freundlicher Genehmigung von iStock.com (Askold Romanov/monsitj)
Zusammenfassende Beurteilung
Eine kooperative Sedierungsstrategie ist bei den meisten Patienten mit ARDS möglich. Hinsichtlich Spontanatmung scheinen v. a. Patienten mit leichtgradigem ARDS davon zu profitieren. Die völlige Ausschaltung der Spontanatmung mit oder ohne neuromuskulärer Blockade kann hingegen nicht als Standardstrategie beim ARDS gesehen werden. Jedoch gibt es gute Argumente für die fallweise Verwendung von neuromuskulärer Blockade v. a. bei Patienten mit schwerem ARDS, die trotz hochdosierter Analgosedierung eine ausgeprägte Dyssynchronie mit dem Respirator aufweisen. Bei Patienten mit persistierender Hypoxämie erscheint ebenfalls ein Versuch mit neuromuskulärer Blockade sinnvoll, ebenso wenn Spontanatmung nachweislich zu hohen transpulmonalen Druckdifferenzen führt [31].
Entwöhnung von der Beatmung Die Entwöhnung von der Beatmung bezeichnet die Übertragung von Atemkontrolle und Atemarbeit vom Respirator auf den Patienten und endet üblicherweise mit der Entfernung des künstlichen Atemwegs [32]. Die Beatmungsentwöhnung ist für den Intensivpatienten und seine Betreuer eine heikle Phase, während der auf beiden Seiten Konzentration und Kooperation sowie gleichzeitig ein gewisses Maß an Gelassenheit erforderlich sind. Die zur Entwöhnung und Extubation erforderliche Dosisreduktion von Opioiden und Sedativa kann zu unkontrollierten Schmerzen, Entzug und Agitation führen.
Zusammen mit dem Delir handelt es sich hierbei um wichtige potenzielle Störfaktoren des Entwöhnungsprozesses [32, 33]. Auf der anderen Seite sind Angst und Agitation während eines Spontanatemversuchs nicht selten Ausdruck einer objektiv überlasteten Atempumpe. Bevor Agitation und Angst während des Entwöhnungsprozess pharmakologisch behandelt werden, muss sichergestellt werden, dass es sich um eine unökonomische Überreaktion und nicht um eine physiologische Reaktion im Sinne einer überlasteten Atempumpe handelt.
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Die Entwöhnung von der Beatmung erfordert Kooperation Das Delir betrifft bis zu 2 Drittel der Intensivpatienten zu Beginn der Entwöhnung [33]. Delirante Patienten sind oft nicht in der Lage, die während des Entwöhnungsprozesses erforderlichen Anweisungen (z. B. Atemmanöver und Techniken zur Sekretmobilisation) zu befolgen. Im schlimmsten Fall besteht die Gefahr der Selbstextubation. Wegen der oft bedrohlichen Halluzinationen und Wahnvorstellungen von Patienten mit Delir kann die während des Entwöhnungsprozesses erforderliche Steigerung der eigenen Atemarbeit unabhängig von der tatsächlichen atemmechanischen Belastung als schwere Dyspnoe empfunden werden. Die Folge ist eine Steigerung der Angst, ein unökonomisches Atemmuster (Hechelatmung oder auch Hyperventilation), eine Steigerung von Sauer-
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stoffverbrauch und CO2-Bildung und beim obstruktiven Patienten eine Überblähung mit konsekutiver Steigerung der Atemarbeit. Durch die stressinduzierte Sympathikusaktivierung steigen Herzfrequenz und Blutdruck sowie in der Folge die kardiale Arbeitslast. So können Patienten mit Angst und Agitation während der Entwöhnung in einen Teufelskreis von Atemnot und gesteigerter Atemarbeit geraten, was die Entwöhnbarkeit limitieren kann. Exemplarisch ist die Beziehung zwischen respiratorischer und kardialer Arbeitslast, Angst und Atemnot bei einem gescheiterten Spontanatemversuch eines Patienten mit chronischobstruktiver Lungenerkrankung (COPD) in . Abb. 4 dargestellt. Bei drohender Überforderung der Atemmuskulatur resultiert eine Hechelatmung („rapid shallow breathing“) mit Steigerung von Atemfrequenz und Senkung des Zugvolumens, was die Überblähung zunehmen lässt. Dieses Atemmuster wird durch die Angst im Rahmen der Atemnot verstärkt. Die gesteigerte Atemarbeit im Rahmen des Spontanatemversuchs erhöht über die pleurale Drucknegativierung die kardiale Vor- und Nachlast, was bei einer Herzinsuffizienz mit einem Lungenödem und/oder einem fehlenden Anstieg des Herzzeitvolumens einhergehen kann. Diese Mechanismen führen zu einer zusätzlichen Verschlechterung der pulmonalen Atemmechanik. In einer derartigen Situation kann neben den obligaten nichtpharmako logischen Maßnahmen der Delirprä vention und -behandlung eine pharma kologische Behandlung von Angst und Agitation sowie einer etwaigen psychotischen Symptomatik erforderlich sein. Bei Halluzinationen und Wahnvorstellungen sind Neuroleptika indiziert. Wenn die Angst im Vordergrund steht, können punktuell niedrige Dosen von Benzodiazepinen zur Anwendung kommen. Die α2-Agonisten Dexmedetomidin und Clonidin haben neben der sedierenden Wirkung den Vorteil einer Dämpfung der Sympathikusüberaktivität bei unbeeinträchtigtem Atemantrieb. Dexmedetomidin ist gegenüber Clonidin wegen der kürzeren Halbwertszeit besser steuerbar und
zeigt weniger hämodynamische Nebenwirkungen [34].
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Eine Sedierung ist nur bei inadäquater Angst und Agitation sinnvoll Dexmedetomidin wurde in mehreren prospektiven Beobachtungsstudien bei Patienten angewendet, bei denen ein Spontanatemversuch wegen Agita tion und/oder eines hyperaktiven Delirs scheiterte [35–37]. Unter Dexme detomidin konnten die Dosen der konventionellen Sedativa und Analgetika reduziert werden und viele Patienten in der Folge erfolgreich entwöhnt werden. Wegen fehlender Kontrollgruppen kann ein Kausalzusammenhang auf Basis dieser Daten jedoch nicht etabliert werden. In einer kleinen randomisierten Studie erhielten Patienten, die wegen agitiertem Delir nicht entwöhnt werden konnten, entweder Dexmedetomidin (zwischen 0,2 und 0,7 μg/kgKG/h) oder Haloperidol (zwischen 0,5 und 2 mg/h). Unter Dexmedetomidin verkürzten sich die Zeit bis zur erfolgreichen Extubation und die Intensivaufenthaltsdauer [38]. Wenn Patienten während eines Spontanatemversuchs ängstlich und agitiert werden, muss anhand der klinischen Untersuchung (Belastung der Atemhilfsmuskulatur) und anhand des Gasaustausches evaluiert werden, ob es sich um eine adäquate physiologische Reaktion im Sinne einer überlasteten Atempumpe handelt. Lediglich bei inadäquater Ausprägung von Angst und Agitation macht eine Behandlung mit einem Sedativum Sinn.
Fazit für die Praxis 55Mit wenigen Ausnahmen ist bei den meisten beatmeten Patienten ein wacher schmerzfreier und orientierter Zustand möglich. 55Eine kooperative Sedierungsstrategie ist bei den meisten Patienten mit ARDS möglich. Von Spontanatmung scheinen v. a. Patienten mit leichtgradigem ARDS zu profitieren. Die völlige Ausschaltung der Spontanatmung ist keine Standardstrategie
beim ARDS. Bei ausgeprägter Dyssynchronie trotz ausreichender Analgosedierung und/oder bei persistierender Hypoxämie kann ein punktueller Versuch mit neuromuskulärer Blockade sinnvoll sein [31]. 55Schmerzen, Agitation und Delir belasten die Atemfunktion und sollten daher bei nichtinvasiver Beatmung und während der Beatmungsentwöhnung berücksichtigt werden. Eine medikamentöse Anxiolyse und/ oder Sedierung können hilfreich sein, sollten aber nicht reflexhaft oder unkritisch verabreicht werden.
Korrespondenzadresse PD Dr. G.-C. Funk I. Interne Lungenabteilung mit Intensivstation Otto Wagner Spital, Sanatoriumstrasse 2, 1140 Wien georg-christian.funk@ meduniwien.ac.at
Einhaltung ethischer Richtlinien Interessenkonflikt. G.-C. Funk ist als Referent und Berater für die Firma Orion Pharma tätig. Dieser Beitrag beinhaltet keine Studien an Menschen oder Tieren.
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Konsenspapier zur Bedarfsplanung in der Schmerzmedizin Die Fachgesellschaften und Verbände in der Schmerzmedizin haben gemeinsame Struktur- und Qualitätskriterien für schmerzmedizinische Einrichtungen entwickelt. Diese sollen unter anderem die Basis für eine Bedarfsplanung in der schmerzmedizinischen Versorgung schaffen sowie die Versorgung von Schmerzpatienten in Deutschland verbessern. Dafür soll laut einer gemeinsamen Mitteilung der Verbände auch eine „Fachkunde Schmerzmedizin“ geschaffen werden mit dem Ziel, die primärärztliche Versorgung zu verbessern. Darüber hinaus beinhalten die Qualitätsstandards den Nachweis von Fortbildungen, Zusammenarbeit in interdisziplinären Behandlerteams oder eine Mindestanzahl an neuen Patienten pro Jahr je nach Klassifizierung der Einrichtung. Derzeit leiden in Deutschland etwa 23 Millionen Menschen unter chronischen Schmerzen und 2,2 Millionen davon unter schwersten chronischen Schmerzen mit psychischen Beeinträchtigungen. Nur etwa jeder achte Patient kann von einem der rund 1100 ambulant tätigen Schmerzärzte versorgt werden. Die Versorgung sei nach wie vor ungenügend, so die Autoren des Konsenspapiers. Das liege unter anderem daran, dass es bisher keine klar definierten Strukturen der schmerzmedizinischen Versorgung gebe. Deutsche Schmerzgesellschaft e.V. (dgss), www.dgss.org
S. Reith, Aachen H. Hetz, Wien
Der aktive Umgang mit Schmerzen, Unruhe und Delir, insbesondere das Vermeiden von tiefer Sedierung hat sich in den letzten Jahren als ein wirksamer Ansatzpunkt der Intensivmedizin herauskristallisiert. Mit wenigen Ausnahmen ist bei den meisten beatmeten Patienten ein wacher, schmerzfreier und orientierter Zustand möglich. Dabei spielt die Berücksichtigung der Auswirkungen von respiratorischer Insuffizienz und Beatmung eine wichtige Rolle. Die Funktionen des Gehirns und die Atmung unterliegen einer engen gegenseitigen Wechselbeziehung. Neben der autonomen Atemregulation im Hirnstamm ist die Atmung die einzige Vitalfunktion, die auch bewusst gesteuert werden kann. Außerdem beeinflussen Schmerzen und Emotionen wie Angst das Atemmuster. Auf der anderen Seite verursachen eine gestörte Atemmechanik und/oder eine überlastete Atemmuskulatur Dyspnoe, die wiederum regelhaft mit Angst einhergeht. Für die Betreuung von Patienten mit respiratorischer Insuffizienz ist es daher hilfreich, die Wechselwirkungen von Gehirnfunktion und Atmung zu verstehen. In diesem Artikel werden die dafür erforderlichen physiologischen, pathophysiologischen und pharmakologischen Grundlagen sowie die daraus abgeleiteten klinischen Konzepte und Lösungen dargestellt. Aspekte der pädiatrischen Intensivmedizin, spezielle neurologische Erkrankungen mit Störungen des Atem-
G.-C. Funk I. Interne Lungenabteilung mit Intensivstation, Otto Wagner Spital, Wien, Österreich
Schmerz, Unruhe und Delir bei akuter respiratorischer Insuffizienz
musters sowie Schlafmedizin werden nicht besprochen.
Physiologischer Hintergrund der Atmung Regulation Das Ausmaß der Ventilation wird im Zusammenspiel von zerebralen Regulationszentren (Hirnstamm, Großhirnrinde), den ausführenden Atemmuskeln (Zwerchfell und Atemhilfsmuskeln) und rückmeldenden Sensoren (zentrale und periphere Chemorezeptoren sowie mechanische Rezeptoren in Atemwegen, Lungenparenchym, Atemmuskeln und Skelettmuskeln) gesteuert [1]. Es handelt sich dabei um ein negatives Feedbacksystem: Informationen der Sensoren werden den zentralen Regulationszentren rückgemeldet, die in der Folge über die Atemmuskeln die Ventilation entsprechend verändern. Starke stimulierende chemische Reize für die Ventilation sind der Anstieg des arteriellen Kohlendioxidpartialdrucks (paCO2), der Abfall des arteriellen Sauerstoffpartialdrucks (paO2) sowie ein Abfall des pH-Werts. Die mechanischen Rezeptoren in den Atemwegen und im Lungenparenchym registrieren die Tiefe der Ventilation und reduzieren den Atemantrieb bei zu tiefer Atmung. Aus Skelettmuskeln und Gelenken entsteht bei aktiver oder passiver Bewegung ein die Ventilation stimulierendes Feedback. Auch Schmerzen, starke Emotionen und Fieber erhöhen das Atemzeitvolumen. Das System der Atemregulation ist in . Abb. 1 dargestellt.
Determinanten des Gasaustausches Die pulmonale Oxygenierung gemessen am paO2 und an der arteriellen O2-Sättigung (SaO2) hängt von der inspiratorischen Sauerstoffkonzentration, von der Ventilation, der alveolokapillären Diffusion des Sauerstoffs und von der Perfusion der Lunge ab. Beim respiratorischen Versagen beeinflussen darüber hinaus der periphere Sauerstoffverbrauch und die Extraktionsrate des Sauerstoffs die Oxygenierung: Wird venöses Blut mit einer niedrigen Sauerstoffsättigung durch eine Lunge mit Rechts-Links-Shunt (z. B. Atelektase) und/oder einer Diffusionsstörung (z. B. Lungenödem) geleitet, verschlechtern sich auch paO2 und SaO2.
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Die Extraktionsrate des Sauerstoffs beeinflusst die Oxygenierung des Bluts Die CO2-Clearance gemessen am paCO2 ist beim Gesunden in erster Linie eine Funktion des Atemminutenvolumens (Atemzugvolumen mal Atemfrequenz). Außerdem erhöht ein gesteigerter Totraumanteil (z. B. in Narkose, postoperativ oder bei chronisch-obstruktiver Lungenerkrankung, COPD) das paCO2. Die periphere Bildung von CO2 spielt bei gesunder Lungenfunktion und steigerbarer alveolärer Ventilation eine untergeordnete Rolle für das p aCO 2. Bei alveolärer Hypoventilation (wegen Atemdepression und/oder gesteigertem Totraumanteil) kann jedoch eine Zunahme der peripheren CO2-Bildung zu einer Hyperkapnie beitragen [2].
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Leitthema senden efferente motorische Signale über die spinalen Motoneurone zur Atemmuskulatur. Gleichzeitig werden Kopien dieser efferenten Signale zum somatosensorischen Kortex geschickt.
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Auch unter künstlicher Beatmung können Patienten Atemnot empfinden
Abb. 1 8 Regulation der Atmung. Details siehe Text. Mit freundlicher Genehmigung von iStock.com (Aaltazar/Askold Romanov/LeshkaSmok/monsitj)
Pathophysiologie der Atmung Einfluss von Schmerz, Agitation und Delir Starker Schmerz verursacht typischerweise eine kurze Phase von Apnoe gefolgt von Hyperventilation. Es kann auch zu einer akuten Hypoventilation infolge von Schonatmung bei Schmerzen in der Thoraxwand kommen. Jedoch können auch bei extrathorakalem Schmerzursprung die Beweglichkeit der Thoraxwand und des Zwerchfells infolge des allgemein gesteigerten Muskeltonus eingeschränkt sein [3]. Durch Beteiligung des limbischen Kortex verursachen auch starke Emotionen, wie Angst oder Wut, eine Steigerung von Atemfrequenz und Atemzugvolumen [4].
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Kritisch Kranke mit Schmerzen haben ein gesteigertes Atemminutenvolumen Kritisch kranke Patienten mit unzureichend behandelten Schmerzen haben ein gesteigertes Atemminutenvolumen, was zu erhöhtem Sauerstoff-
verbrauch und zu einer vermehrten CO2-Produktion der Atemmuskulatur führt. Bei unbeeinträchtigter Lungenfunktion stellt dies kein Problem dar. Besteht jedoch ein intrapulmonaler RechtsLinks-Shunt, kann die herabgesetzte venöse Sauerstoffsättigung zu einer Verschlechterung der arteriellen Sättigung beitragen. Bei beeinträchtigter CO2Clearance (z. B. im Rahmen einer COPD) trägt die im Rahmen der erhöhten Atemarbeit gesteigerte CO2-Bildung ebenfalls zu Hyperkapnie bei. Auch viele Patienten mit Delir weisen eine gestörte Atemregulation auf, speziell wenn Halluzinationen und/oder Wahnvorstellungen auftreten [5]: Oft findet sich eine über Tage anhaltende unökonomische Hyperventilation mit entsprechender Hypokapnie.
Entstehung von Atemnot Menschen können sich ihre Atmung zu jedem Zeitpunkt willentlich bewusst machen, wobei die afferenten Reize aus den Atmungsorganen auch affektiv bewertet werden. Bei der Entstehung von Atemnot werden folgende Mechanismen vermutet: Das Atemzentrum im Hirnstamm und der motorische Kortex
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Die resultierenden mechanischen Veränderungen der Atmungsorgane (Kontraktion der Atmungsmuskeln, Dehnung der Lunge, Luftfluss in den Atemwegen) und der Blutgase verursachen ein vereintes afferentes Feedback, das zu den Quellen der motorischen Kommandos und zum somatosensorischen Kortex weitergeleitet wird. Dieses Feedback wird mit den zuvor generierten Kopien der efferenten Signale verglichen. Ist das Ergebnis (= die afferenten Signale) dysproportional niedrig zu dem zuvor generierten Output (= die efferenten Signale), so gelangt dieser Unterschied in das Bewusstsein (sensorische Komponente von Atemnot). Werden der sensorischen Komponente im limbischen Kortex negative Affekte zugeordnet, so entsteht das unangenehme Gefühl von Atemnot (affektive Komponente; [6]). Die Mechanismen sind in . Abb. 2 dargestellt. Vor diesem Hintergrund können auch Patienten unter künstlicher Beatmung aufgrund mehrerer Mechanismen Atemnot empfinden: Ein Extremfall ist die fehlende Kontrolle über die Atemmuskulatur infolge von Relaxierung bei gleichzeitig erhaltener Wahrnehmung der afferenten Signale. Auch eine unzureichende Unterstützung von spontaner Atmung durch den Respirator kann bei erhöhtem Ventilationsbedarf (vermehrter Sauerstoffverbrauch und/ oder vermehrte CO2-Bildung oder erhöhte atemmechanische Last durch z. B. Bronchospasmus oder Lungenödem) zu Atemnot führen. Schließlich kann infolge der affektiven Bewertung der Atmung auch bei stabilen physiologischen Verhältnissen eine bestimmte respiratorische Situation als unangenehm empfunden werden und somit als Atemnot in das Bewusstsein gelangen.
Zusammenfassung · Abstract
Wirkungen von Sedativa und Analgetika auf die Atmung
Med Klin Intensivmed Notfmed 2016 · 111:29–36 DOI 10.1007/s00063-015-0136-6 © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2016
Patienten, die wegen respiratorischer Insuffizienz über einen invasiven Atemweg beatmet werden, leiden oft an Schmerzen sowie an Angst und Dyspnoe. Würgeund Hustenreiz sind v. a. bei Verwendung eines Endotrachealtubus problematisch und bei Verwendung einer Trachealkanüle durch ein Tracheostoma üblicherweise weniger ausgeprägt. Auch bei nichtinvasiver Beatmung (NIV) gehen die bedrohliche Situation und die beengende Maske oft mit Angst und Panik einher. Aus diesen Konstellationen ergibt sich v. a. bei endotracheal intubierten Patienten oft die Notwendigkeit einer medikamentösen Analgesie und Sedierung. Eine ideale Substanz wirkt analgetisch und anxiolytisch, erhält das Bewusstsein, ist nicht hämodynamisch wirksam, lässt den Atemantrieb und die oberen Atemwege unbeeinträchtigt, fördert den natürlichen Schlaf und geht nicht mit Übelkeit oder Delir einher. Die Eignung der üblichen Sedativa und Analgetika zur Behandlung von beatmeten Patienten findet sich in . Tab. 1. Benzodiazepine sollten bei beatmeten Intensivpatienten aus verschiedenen Gründen vermieden werden. Im Zusammenhang mit Beatmung sind v. a. die schlechte Steuerbarkeit und die delirogene Wirkung erwähnenswert [8, 9].
G.-C. Funk
Klinische Probleme und Lösungen Nichtinvasive Beatmung Agitation und Sedierung
Vor allem bei Patienten mit hyperkapnischem respiratorischem Versagen verbessert die NIV im Vergleich zur invasiven Beatmung das Outcome [10]. Der Erhalt von Wachheit und Kooperation und die Vermeidung einer tiefen Sedierung unter NIV ist vermutlich einer der zentralen Mechanismen zur Vermeidung der Intubation und der davon abgeleiteten Komplikationen. Wegen der lebensbedrohlichen Situation des respiratorischen Versagens, der Atemnot, des beengenden „interface“, sowie des Eingreifens des Respirators in das eigene
Schmerz, Unruhe und Delir bei akuter respiratorischer Insuffizienz Zusammenfassung Das Vermeiden von Schmerzen, Unruhe und Delir einerseits und von unnötig tiefer Sedierung andererseits ist eine wirksame, aber auch herausfordernde Behandlungsstrategie in der Intensivmedizin. Bei Patienten mit respiratorischer Insuffizienz und Bedarf an Beatmung gibt es eine Reihe relevanter Wechselwirkungen zwischen Gehirnfunktion und Atmung, deren Berücksichtigung die Behandlung erleichtert. Bei vielen invasiv beatmeten Patienten ist ein wacher, schmerzfreier und orientierter Zustand im Sinne einer kooperativen Sedierungsstrategie möglich. Von einer erhaltenen Spontanatmung scheinen v. a. Patienten mit leichtgradigem „acute respiratory distress syndrome“ (ARDS) zu profitieren. Die völlige Ausschaltung der Spontanatmung mit oder ohne neuromuskuläre Blockade ist keine Standard-
strategie beim ARDS, kann jedoch bei ausgeprägter Dyssynchronie trotz ausreichender Analgosedierung und/oder bei persistierender Hypoxämie punktuell versucht werden. Während nichtinvasiver Beatmung sowie in der Phase der Beatmungsentwöhnung sollten Schmerzen, Agitation und Delir ebenfalls besonders berücksichtigt werden, da sie die Atemfunktion beeinträchtigen und damit den Behandlungserfolg gefährden. Eine medikamentöse Anxiolyse bzw. eine Sedierung können in diesen Situationen hilfreich sein, sollten aber nicht reflexhaft oder unkritisch verabreicht werden. Schlüsselwörter Beatmung · Sedierung · Dyspnoe · Chronischobstruktive Lungenerkrankung · ARDS
Pain, agitation and delirium in acute respiratory failure Abstract Avoiding pain, agitation and delirium as well as avoiding unnecessary deep sedation is a powerful yet challenging strategy in critical care medicine. A number of interactions between cerebral function and respiratory function should be regarded in patients with respiratory failure and mechanical ventilation. A cooperative sedation strategy (i.e. patient is awake and free of pain and delirium) is feasible in many patients requiring invasive mechanical ventilation. Especially patients with mild acute respiratory distress syndrome (ARDS) seem to benefit from preserved spontaneous breathing. While completely disabling spontaneous ventilation with or without neuromuscular blockade is not a standard strate-
Atemmuster leiden viele Patienten unter NIV an Angst und Agitation. Dadurch verschlechtern sich potenziell das Atemmuster sowie die Synchronie mit der Beatmung und es steigen Sauerstoffverbrauch und CO2-Bildung in Atem- und Skelettmuskulatur. Im schlimmsten Fall versagt die NIV und der Patient benötigt eine Intubation. In solchen Situationen stellt eine Sedierung mit Betonung der Anxiolyse eine potenziell hilfreiche Intervention dar, um die Ökonomie der Atmung sowie die Synchronie mit der Beatmung zu verbessern.
gy in ARDS, it might be temporarily required in patients with severe ARDS, who have substantial dyssynchrony or persistent hypoxaemia. Since pain, agitation and delirium compromise respiratory function they should also be regarded during noninvasive ventilation and during ventilator weaning. Pharmacological sedation can have favourable effects in these situations, but should not be given routinely or uncritically. Keywords Ventilation · Conscious sedation · Dyspnea · Chronic obstructive pulmonary disease · ARDS, human
Bei Agitation unter NIV müssen vor einer etwaigen medikamentösen Sedierung jedoch korrigierbare Ursachen überprüft und behandelt werden. Dazu gehören in erster Linie Probleme mit dem „interface“ und eine Dyssynchronie mit der Beatmung sowie Schmerzen, Kommunikationsbedarf sowie Enttäuschung über die ausbleibende Verbesserung der Dyspnoe. Wenn Angst und Agitation nach Lösung dieser Probleme persistieren, ist ein Versuch mit einer Sedierung gerechtfertigt (. Abb. 3).
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Leitthema Identifikation der Ursache der Agitation: Schmerzen, Angst, Entzug, Atemnot, Probleme mit „interface“, Dyssynchronie mit Respirator, Enttäuschung, Kommunikationsbedarf
Nichtmedikamentöser Lösungsansatz: Kommunizieren, Beruhigen, „interface“ anpassen/wechseln, Beatmung anpassen etc.
Medikamentöse Therapie: Schmerztherapie, Anxiolyse, ggf. Sedierung
Abb. 3 8 Klinisches Vorgehen bei Agitation unter nichtinvasiver Beatmung
Abb. 2 9 Mechanismen der Dyspnoe. Mit freundlicher Genehmigung von iStock.com (Askold Romanov/monsitj)
Bei der Substanzauswahl sind v. a. die Aspekte Anxiolyse, erhaltener Atemantrieb und erhaltener Tonus der oberen Atemwege von Bedeutung (s. . Tab. 1). Die Datenlage ist aktuell unzureichend, um eine klare Aussage für oder gegen die Verwendung von Sedierung bei NIV oder für eine bestimmte Substanz zu treffen. Neben verschiedenen Beobachtungsstudien gibt es 3 randomisierte Studien zu dieser Fragestellung: Devlin et al. verabreichten Patienten mit akutem respiratorischem Versagen verschiedenen Ursprungs unter NIV präventiv (also unabhängig von der tatsächlichen NIV-Toleranz) Dexmedetomidin oder Placebo. Darunter konnte weder die Toleranz der NIV noch das Ausmaß des angestrebten Sedierungsgrads verbessert werden [11]. Senoglu et al. verabreichten Patienten mit hyperkapnischem Versagen bei COPD Dexmedetomidin oder Midazolam, jedoch nur, wenn die Patienten die NIV nicht tolerierten und/ oder unzureichend kooperativ waren. Mit beiden Substanzen wurde eine ausreichende Sedierung erzielt, die Dosis des Dexmedetomidin musste jedoch im
Vergleich zu Midazolam seltener angepasst werden [12]. Huang et al. verabreichten Patienten mit akutem kardiogenem Lungenödem und NIV-Intoleranz Dexmedetomidin oder Midazolam. In der Dexmedetomidingruppe benötigten weniger Patienten eine endotracheale Intubation („number needed to avoid one intubation“: 5; 95 %-Konfidenzintervall: 2–131) und auch die Aufenthaltsdauer auf der Intensivstation war kürzer [13].
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Dexmedetomidin scheint bei Angst und Agitation ein gutes Wirkprofil zu haben Wenngleich die Datenlage für eine definitive Aussage unzureichend ist, scheint Dexmedetomidin ein insgesamt günstiges Wirkprofil für die Behandlung von Angst und Agitation unter NIV zu haben. Benzodiazepine gelten als am wenigsten geeignet, Propofol und Opioide scheinen eine Mittelposition einzunehmen [7, 14]. Ketamin erhält den Atemantrieb und den Tonus der oberen Atemwege und senkt den Atemwegs-
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widerstand, kann aber zu Hypersalivation, Sympathikusaktivierung und Albträumen führen, was die Verwendung bei der NIV limitiert [7]. Abschließend sollte erwähnt werden, dass die kombinierte Verabreichung von Analgetika und Sedativa (z. B. Opioide und Propofol) mit Versagen der NIV assoziiert sein könnte [15].
Delir unter nichtinvasiver Beatmung
Rund 4 von 10 Patienten sind während einer NIV delirant und es gibt Hinweise, dass dies den Erfolg der NIV beeinträchtigen kann [16]. Es ist unklar, ob das Delir in diesem Zusammenhang als Confounder (und somit Ausdruck einer schwereren zugrunde liegenden Erkrankung) oder als kausaler Faktor zu interpretieren ist. Trotz der unzureichenden Datenlage erscheint es zielführend, bei Patienten unter NIV die üblichen nichtmedikamentösen Maßnahmen zur Vorbeugung eines Delirs sicherzustellen und die Patienten regelmäßig auf das Vorhandensein eines Delirs zu untersuchen. Bei vielen deliranten Patienten ist die Kooperationsfähigkeit so beeinträchtigt, dass die NIV zumindest problematisch wird.
„Acute respiratory distress syndrome“ Aufgrund der hohen erforderlichen Beatmungsinvasivität war das „acute respiratory distress syndrome“ (ARDS)
Tab. 1 Überblick über die Eigenschaften und Eignung üblicher Sedativa und Analgetika zur Behandlung von Patienten mit respiratorischer In-
suffizienz unter invasiver und nichtinvasiver Beatmunga. (Adaptiert nach [7]) Substanz(klasse)
Propofol Benzodiazepine Opioide Dexmedetomidin Ketamin
Hämodynamische Stabilität 2 3 4 2 4
Analgesie
Anxiolyse
Erhaltener Atemantrieb
Vermeidung von Übelkeit
2 1 4 2 3
2 2 2 2 1
2 2 1 4 4
2 2 1 2 1
Förderung des natürlichen Schlafs 2 2 1 4 1
Verwendbar nach Extubation 2 1 2 4 4
Vermeidung von Delir
Totaler Score
1 1 1 2 1
15 14 16 22 19
aHöhere Zahlen (Spanne 1–4) signalisieren eine bessere Eignung für die jeweilige Anforderung. Es handelt sich hier um eine überwiegend qualitative Beurteilung, die einem
groben Vergleich der jeweiligen Substanz(klassen) dient.
traditionell eine Indikation für eine tiefe Sedierung mit oder ohne Relaxierung. Der Paradigmenwechsel in der Intensivmedizin („Weg von tiefer Sedierung und hin zu wachen und kooperativen Patienten“) wirft jedoch die Frage auf, ob nicht auch Patienten mit ARDS von den Vorteilen einer kooperativen Sedierungsstrategie profitieren können. Insbesondere könnte die hohe Prävalenz kognitiver Defizite nach ARDS nicht nur auf die Folgen von Hypoxie und Inflammation, sondern auch auf die Folgen von zu tiefer Sedierung und/oder Delir zurückzuführen sein [17, 18]. Eng verknüpft mit der Entscheidung für oder gegen eine tiefe Sedierung ist beim ARDS die Entscheidung für oder gegen das Zulassen von spontaner Atmung.
Kooperative Sedierungsstrategie als mögliche Option
Die Studienlage der letzten Jahre hat gezeigt, dass Sedierungspausen und auch eine Strategie von kooperativer Sedierung bei Patienten mit ARDS möglich sind [19]. In einer prospektiven Kohortenstudie von Tanaka waren der Schweregrad des ARDS und das Ausmaß der Oxygenierungsstörung unabhängig davon, ob Patienten oberflächlich oder tief sediert wurden [20]. Die Sicherheit des Atemwegs muss unter einer kooperativen Sedierungsstrategie in jedem Fall sehr ernst genommen werden, da es Hinweise auf eine gesteigerte Häufigkeit von Selbstextubation gibt [21]. Bei Patienten in Bauchlage wird in der Regel eine tiefere Sedierung angestrebt (Richmond Agitation and Sedation Scale ≤ − 3).
Argumente für Spontanatmung
Im Vergleich zur kontrollierten Beatmung geht die spontane Atmung über den negativen transpulmonalen Druckgradienten (d. h. der Druck im Pleuraspalt ist niedriger als der Druck in den Alveolen) mit der Rekrutierung abhängiger atelektatischer Lungenareale [22], einer physiologischeren Gasverteilung und einem besseren Gasaustausch einher [23]. Außerdem dürfte eine unter Beatmung erhaltene Spontanatmung dem Verlust der Zwerchfellkraft entgegenwirken [24]. Darüber hinaus steigert Spontanatmung über die Erhöhung des venösen Rückstroms das Herzzeitvolumen [25]. Wie andere Maßnahmen zum Rekrutieren atelektatischer Lungenareale (z. B. Bauchlage) sind diese nur dann wirksam, wenn die erkrankte Lunge ein ausreichend hohes Rekrutierungspotenzial hat [26] und wenn parallel dazu günstige Beatmungseinstellungen gewählt wurden, z. B. ein ausreichend hoher positiver endexspiratorischer Druck (PEEP) zwecks Erhalt der rekrutierten Areale. Es ist somit nahe liegend, dass nicht jeder Patient mit ARDS von spontaner Atmung profitiert.
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Durch Spontanatmung wird das Herzzeitvolumen gesteigert Ein weiterer Vorteil von spontaner Atmung beim ARDS ist die fehlende Notwendigkeit für eine tiefe Sedierung, was nachweislich die Beatmungsdauer und Intensivaufenthaltsdauer verkürzt sowie potenziell auch die Mortalität senkt [27]. Der enge Zusammenhang von erhaltener Spontanatmung und oberfläch-
licher Sedierung erschwert die endgültige Klärung der Frage, welche der beiden Strategien das Outcome verbessert. Wenn bei einem Patienten mit ARDS eine völlige Ausschaltung der Spontanatmung angestrebt wird, kann zusätzlich zur tiefen Sedierung eine medikamentöse Relaxierung erforderlich werden, was wiederum mit Atelektasenbildung und neuromuskulärer Schwäche assoziiert ist [28].
Argumente gegen Spontanatmung
Tierexperimentelle Daten weisen darauf hin, dass Spontanatmung beim schweren ARDS im Gegensatz zum leichtgradigen ARDS zu keiner Rekrutierung atelektatischer Lungenareale, sondern im Gegenteil zur Atelektasenbildung beiträgt [23]. Auch scheinen die transpulmonalen Druckgradienten und davon abgeleitet das Baro-/Volutrauma beim schweren ARDS unter Spontanatmung potenziell zuzunehmen [29]. In der ARDS-etCurarisation-Systematique(ACURASYS)Studie zur neuromuskulären Blockade bei schweren ARDS hatte dementsprechend die Gruppe ohne Relaxierung eine höhere Inzidenz von Barotrauma [30]. Durch Aktivität der exspiratorischen Atemmuskulatur können potenziell der pleurale Druck ansteigen, dadurch der transpulmonale Druckgradient abnehmen und in der Folge Atelektasen und Hypoxie zunehmen. In der ACURASYSStudie wurde bei schwerem ARDS ein Mortalitätsbenefit infolge von Relaxierung in den ersten 48 h gezeigt. Allerdings sind die Ergebnisse der Studie aufgrund diverser Kritikpunkte stark umstritten [30].
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Leitthema
Abb. 4 8 Beziehung zwischen respiratorischer und kardialer Arbeitslast, Angst und Atemnot bei einem gescheiterten Spontanatemversuch eines Patienten mit chronisch-obstruktiver Lungenerkrankung (COPD). Mit freundlicher Genehmigung von iStock.com (Askold Romanov/monsitj)
Zusammenfassende Beurteilung
Eine kooperative Sedierungsstrategie ist bei den meisten Patienten mit ARDS möglich. Hinsichtlich Spontanatmung scheinen v. a. Patienten mit leichtgradigem ARDS davon zu profitieren. Die völlige Ausschaltung der Spontanatmung mit oder ohne neuromuskulärer Blockade kann hingegen nicht als Standardstrategie beim ARDS gesehen werden. Jedoch gibt es gute Argumente für die fallweise Verwendung von neuromuskulärer Blockade v. a. bei Patienten mit schwerem ARDS, die trotz hochdosierter Analgosedierung eine ausgeprägte Dyssynchronie mit dem Respirator aufweisen. Bei Patienten mit persistierender Hypoxämie erscheint ebenfalls ein Versuch mit neuromuskulärer Blockade sinnvoll, ebenso wenn Spontanatmung nachweislich zu hohen transpulmonalen Druckdifferenzen führt [31].
Entwöhnung von der Beatmung Die Entwöhnung von der Beatmung bezeichnet die Übertragung von Atemkontrolle und Atemarbeit vom Respirator auf den Patienten und endet üblicherweise mit der Entfernung des künstlichen Atemwegs [32]. Die Beatmungsentwöhnung ist für den Intensivpatienten und seine Betreuer eine heikle Phase, während der auf beiden Seiten Konzentration und Kooperation sowie gleichzeitig ein gewisses Maß an Gelassenheit erforderlich sind. Die zur Entwöhnung und Extubation erforderliche Dosisreduktion von Opioiden und Sedativa kann zu unkontrollierten Schmerzen, Entzug und Agitation führen.
Zusammen mit dem Delir handelt es sich hierbei um wichtige potenzielle Störfaktoren des Entwöhnungsprozesses [32, 33]. Auf der anderen Seite sind Angst und Agitation während eines Spontanatemversuchs nicht selten Ausdruck einer objektiv überlasteten Atempumpe. Bevor Agitation und Angst während des Entwöhnungsprozess pharmakologisch behandelt werden, muss sichergestellt werden, dass es sich um eine unökonomische Überreaktion und nicht um eine physiologische Reaktion im Sinne einer überlasteten Atempumpe handelt.
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Die Entwöhnung von der Beatmung erfordert Kooperation Das Delir betrifft bis zu 2 Drittel der Intensivpatienten zu Beginn der Entwöhnung [33]. Delirante Patienten sind oft nicht in der Lage, die während des Entwöhnungsprozesses erforderlichen Anweisungen (z. B. Atemmanöver und Techniken zur Sekretmobilisation) zu befolgen. Im schlimmsten Fall besteht die Gefahr der Selbstextubation. Wegen der oft bedrohlichen Halluzinationen und Wahnvorstellungen von Patienten mit Delir kann die während des Entwöhnungsprozesses erforderliche Steigerung der eigenen Atemarbeit unabhängig von der tatsächlichen atemmechanischen Belastung als schwere Dyspnoe empfunden werden. Die Folge ist eine Steigerung der Angst, ein unökonomisches Atemmuster (Hechelatmung oder auch Hyperventilation), eine Steigerung von Sauer-
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stoffverbrauch und CO2-Bildung und beim obstruktiven Patienten eine Überblähung mit konsekutiver Steigerung der Atemarbeit. Durch die stressinduzierte Sympathikusaktivierung steigen Herzfrequenz und Blutdruck sowie in der Folge die kardiale Arbeitslast. So können Patienten mit Angst und Agitation während der Entwöhnung in einen Teufelskreis von Atemnot und gesteigerter Atemarbeit geraten, was die Entwöhnbarkeit limitieren kann. Exemplarisch ist die Beziehung zwischen respiratorischer und kardialer Arbeitslast, Angst und Atemnot bei einem gescheiterten Spontanatemversuch eines Patienten mit chronischobstruktiver Lungenerkrankung (COPD) in . Abb. 4 dargestellt. Bei drohender Überforderung der Atemmuskulatur resultiert eine Hechelatmung („rapid shallow breathing“) mit Steigerung von Atemfrequenz und Senkung des Zugvolumens, was die Überblähung zunehmen lässt. Dieses Atemmuster wird durch die Angst im Rahmen der Atemnot verstärkt. Die gesteigerte Atemarbeit im Rahmen des Spontanatemversuchs erhöht über die pleurale Drucknegativierung die kardiale Vor- und Nachlast, was bei einer Herzinsuffizienz mit einem Lungenödem und/oder einem fehlenden Anstieg des Herzzeitvolumens einhergehen kann. Diese Mechanismen führen zu einer zusätzlichen Verschlechterung der pulmonalen Atemmechanik. In einer derartigen Situation kann neben den obligaten nichtpharmako logischen Maßnahmen der Delirprä vention und -behandlung eine pharma kologische Behandlung von Angst und Agitation sowie einer etwaigen psychotischen Symptomatik erforderlich sein. Bei Halluzinationen und Wahnvorstellungen sind Neuroleptika indiziert. Wenn die Angst im Vordergrund steht, können punktuell niedrige Dosen von Benzodiazepinen zur Anwendung kommen. Die α2-Agonisten Dexmedetomidin und Clonidin haben neben der sedierenden Wirkung den Vorteil einer Dämpfung der Sympathikusüberaktivität bei unbeeinträchtigtem Atemantrieb. Dexmedetomidin ist gegenüber Clonidin wegen der kürzeren Halbwertszeit besser steuerbar und
zeigt weniger hämodynamische Nebenwirkungen [34].
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Eine Sedierung ist nur bei inadäquater Angst und Agitation sinnvoll Dexmedetomidin wurde in mehreren prospektiven Beobachtungsstudien bei Patienten angewendet, bei denen ein Spontanatemversuch wegen Agita tion und/oder eines hyperaktiven Delirs scheiterte [35–37]. Unter Dexme detomidin konnten die Dosen der konventionellen Sedativa und Analgetika reduziert werden und viele Patienten in der Folge erfolgreich entwöhnt werden. Wegen fehlender Kontrollgruppen kann ein Kausalzusammenhang auf Basis dieser Daten jedoch nicht etabliert werden. In einer kleinen randomisierten Studie erhielten Patienten, die wegen agitiertem Delir nicht entwöhnt werden konnten, entweder Dexmedetomidin (zwischen 0,2 und 0,7 μg/kgKG/h) oder Haloperidol (zwischen 0,5 und 2 mg/h). Unter Dexmedetomidin verkürzten sich die Zeit bis zur erfolgreichen Extubation und die Intensivaufenthaltsdauer [38]. Wenn Patienten während eines Spontanatemversuchs ängstlich und agitiert werden, muss anhand der klinischen Untersuchung (Belastung der Atemhilfsmuskulatur) und anhand des Gasaustausches evaluiert werden, ob es sich um eine adäquate physiologische Reaktion im Sinne einer überlasteten Atempumpe handelt. Lediglich bei inadäquater Ausprägung von Angst und Agitation macht eine Behandlung mit einem Sedativum Sinn.
Fazit für die Praxis 55Mit wenigen Ausnahmen ist bei den meisten beatmeten Patienten ein wacher schmerzfreier und orientierter Zustand möglich. 55Eine kooperative Sedierungsstrategie ist bei den meisten Patienten mit ARDS möglich. Von Spontanatmung scheinen v. a. Patienten mit leichtgradigem ARDS zu profitieren. Die völlige Ausschaltung der Spontanatmung ist keine Standardstrategie
beim ARDS. Bei ausgeprägter Dyssynchronie trotz ausreichender Analgosedierung und/oder bei persistierender Hypoxämie kann ein punktueller Versuch mit neuromuskulärer Blockade sinnvoll sein [31]. 55Schmerzen, Agitation und Delir belasten die Atemfunktion und sollten daher bei nichtinvasiver Beatmung und während der Beatmungsentwöhnung berücksichtigt werden. Eine medikamentöse Anxiolyse und/ oder Sedierung können hilfreich sein, sollten aber nicht reflexhaft oder unkritisch verabreicht werden.
Korrespondenzadresse PD Dr. G.-C. Funk I. Interne Lungenabteilung mit Intensivstation Otto Wagner Spital, Sanatoriumstrasse 2, 1140 Wien georg-christian.funk@ meduniwien.ac.at
Einhaltung ethischer Richtlinien Interessenkonflikt. G.-C. Funk ist als Referent und Berater für die Firma Orion Pharma tätig. Dieser Beitrag beinhaltet keine Studien an Menschen oder Tieren.
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Konsenspapier zur Bedarfsplanung in der Schmerzmedizin Die Fachgesellschaften und Verbände in der Schmerzmedizin haben gemeinsame Struktur- und Qualitätskriterien für schmerzmedizinische Einrichtungen entwickelt. Diese sollen unter anderem die Basis für eine Bedarfsplanung in der schmerzmedizinischen Versorgung schaffen sowie die Versorgung von Schmerzpatienten in Deutschland verbessern. Dafür soll laut einer gemeinsamen Mitteilung der Verbände auch eine „Fachkunde Schmerzmedizin“ geschaffen werden mit dem Ziel, die primärärztliche Versorgung zu verbessern. Darüber hinaus beinhalten die Qualitätsstandards den Nachweis von Fortbildungen, Zusammenarbeit in interdisziplinären Behandlerteams oder eine Mindestanzahl an neuen Patienten pro Jahr je nach Klassifizierung der Einrichtung. Derzeit leiden in Deutschland etwa 23 Millionen Menschen unter chronischen Schmerzen und 2,2 Millionen davon unter schwersten chronischen Schmerzen mit psychischen Beeinträchtigungen. Nur etwa jeder achte Patient kann von einem der rund 1100 ambulant tätigen Schmerzärzte versorgt werden. Die Versorgung sei nach wie vor ungenügend, so die Autoren des Konsenspapiers. Das liege unter anderem daran, dass es bisher keine klar definierten Strukturen der schmerzmedizinischen Versorgung gebe. Deutsche Schmerzgesellschaft e.V. (dgss), www.dgss.org
