Liquid Ventilation
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Liquid Ventilation bezeichnet eine Form der Beatmung, bei der Patienten statt Atemluft eine mit Sauerstoff angereicherte Flüssigkeit aus der Familie der Perfluorcarbone atmen.

Geschichte

Frühe Experimente fanden in der Mitte der 1960er Jahre an der State University in New York statt. Seither ergaben Forschungen an Mäusen immer wieder Fortschritte in der Anwendung. Seit 1990 finden klinische Studien an Menschen statt. Hierbei kommt Perflubron alias LiquiVent zum Einsatz.

Vor- und Nachteile

Wichtigster Vorteil der Flüssigkeitsbeatmung ist die Herabsenkung der Oberflächenspannung der Lungenalveolen; die verringerte Oberflächenspannung verhindert den Kollaps der Alveolen, so dass grössere Lungenareale wieder am Gasaustausch beteiligt werden. Nachteilig wirken sich unter Umständen die erschwerte Abatmung von Kohlendioxid und die Schädigung des Lungengewebes durch das Medium aus. Aufgrund der höheren Dichte und Viskosität des Perfluorkarbons erhöhen sich Atemwegswiderstand und damit die Atemarbeit.

Anwendung

Die Liquid Ventilation kommt zur Anwendung bei Frühgeborenen und Erwachsenen mit schweren Lungenschäden.

Eine weitere denkbare Anwendung könnte das Tauchen sein. Die Atmung von Flüssigkeit überwindet hier die bekannten Druckprobleme, eine derartige Darstellung findet sich im Science-Fiction-Film The Abyss von 1989.

Obwohl Perfluorcarbone bei der Beatmung von Patienten mit ARDS (acute respiratory distress syndrome) in vielen Fallberichten einen überzeugenden Effekt aufweisen, ist bisher noch keine Standardapplikation für Perfluorcarbon (PFC) etabliert. Aufgrund des großen technischen Aufwandes bzw. der Risiken für den Patienten bestehen erhebliche Bedenken gegenüber der „Total liquid ventilation“ und der Partial liquid ventilation.

Verschiedene Formen der Liquid Ventilation (Beatmung mit Perfluorcarbon) sind derzeit beschrieben:

1. Total liquid ventilation
2. Partial liquid ventilation
3. Perfluorcarbon Dampf Beatmung
4. Aerosol-PFC

1. Total liquid ventilation

Bei der „Total Liquid Ventilation“ (TLV) mit vollständiger PFC-Füllung der Lungen wird ein spe-zielles Beatmungsgerät, das Flüssigkeitspumpen, einen Membranoxygenator, einen Heizer und ein flüssigkeitsgefülltes Schlauchsystem einschließt, verwendet. Zur Beatmung werden reine Flüssigkeitsatemhübe appliziert. (Deshalb wird TLV auch gelegentlich mit „Tidal liquid ventilation“ übersetzt. Obwohl theoretisch ein klares Konzept für die erfolgreiche Anwendung dieser Beatmung spricht, wird die Praktikabilität der TLV bisher durch den komplizierten Aufbau und das technisch aufwendige Verfahren relativiert.

2. Partial liquid ventilation

Die partielle Flüssigkeitsbeatmung „Partial Liquid Ventilation“ (PLV) kann mit einem Standardbeatmungsgerät und einem atemgasgefüllten Schlauchsystem erfolgen. Die funktionelle Residualkapazität der Lunge wird mit Perfluorcarbon gefüllt, und es werden wie bei der konventionellen Gasbeatmung Gas-Tidalvolumina auf den intrapulmonalen Perfluorcabon-Spiegel appliziert. Der Einfluss von PLV auf Gasaustausch und Lungenmechanik wurde in mehreren tierexperimentellen Studien an unterschiedlichen Modellen eines Lungenversagens untersucht. Klinische Anwendungsbeobachtungen der PLV liegen für das ARDS, das Mekoniumaspirations-Syndrom (MAS), angeborene Zwerchfellhernie und das Atemnotsyndrom des Frühgeborenen (iRDS) vor. Die Anwendung der PLV, insbesondere das Aufrechterhalten des PFC-Füllvolumens, erfordert äußerste Sorgfalt. In einer 2002 abgebrochenen Phase-3-Studie an Erwachsenen mit ARDS (320 eingeschlossene Patienten mit PLV, nicht publiziert) erwiesen sich insbesondere der Füllvorgang als auch die Überwachung des Füllvolumens als hochgradig schwierig. Zusätzlich bestehen erhebliche Unsicherheiten über die Einstellung der Beatmungsparameter. Z.B. haben Änderungen der Respiratorparameter durch die PFC-Füllung andere Auswirkungen auf die Lungen, als es von der Gasventilation bekannt ist. Zudem bestehen unterschiedliche Auswirkungen auf gas- bzw. flüssigkeitsgefüllte Lungenareale eines Patienten.

3. Perfluorcarbon Dampf Beatmung

Eine alternative Beatmung mit Perfluorcarbon ist durch den Einsatz stark flüchtiger Substanzen möglich. Perfluorhexan verdampft bei Raumtemperatur und kann mit einem modifizierten Narkosegasverdampfer kontrolliert der Atemluft zugemischt werden. Die Effekte dieser Anwendung scheinen jenen der PLV zu entsprechen. Die strikte Begrenzung auf Perfluorcarbone mit sehr hohem Dampfdruck schränkt jedoch die Auswahl an geeigneten Substanzen erheblich ein. Unklarheit besteht derzeit über die Bedeutung extraalveolärer, vakuolärer Einschlüsse nach experimenteller Beatmung mit Perfluorhexan. Veröffentlichung von Bleyl und Ragaller

4. Aerosol-PFC

Ziel der Beatmung mit aerosolisiertem und inhaliertem PFC (Aerosol-PFC) ist es, die Oberfläche der gasbeatmeten Lungen mit Perfluorcarbon zu beschichten und dabei keine PFC-Flüssigkeitsspiegel in der Lungen zu erzeugen. Damit sollen alle bekannten Nachteile der PLV vermieden werden. Dazu gehören auch Differenzen der Zeit-konstanten in unterschiedlichen Lungenarealen, die aufgrund der Trägheit des flüssigen PFC im Vergleich zu den gasgefüllten Atemwegen resultieren. Darüber hinaus ist anzunehmen, dass Interaktionen des PFC mit dem verbleibenden Surfactantfilm in den Alveolen, in Abhängigkeit der PFC Menge – oberflächlicher Film v. s. vollständige Füllung der Lunge mit resultierender brochoalveolärer Lavage – zu unterschiedlichen Effekten führen. Der Übergang von der reinen Gasbeatmung zur perfluorcarbonunterstützten Beatmung (perflurocarbon enhanced gas exchange: PEGE) und das Entwöhnen „weaning“ von der Perflurorcarbonbeatmung sollen keinen Wechsel der Elemente, des Aggregatzustandes in den Atemwegen verursachen und dadurch so wenig Nachteile wie möglich für den Patienten mit sich bringen.