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NAVA. Die Beatmungstechnologie für Frühgeborene, die auch für die intensivmedizinische Behandlung von Erwachsenen zukunftsweisend ist

Sabina Checketts kam 12 Wochen zu früh zur Welt und hatte eine Überlebenschance von nur 50 %. Heute ist sie erwachsen, Ärztin für Neonatologie und nutzt modernste Technologien, um die Behandlungsergebnisse für Frühgeborene zu verbessern. Eine dieser von Getinge entwickelten Technologien hilft Babys, die beatmet werden, leichter und natürlicher zu atmen, und wird nun auch zunehmend bei Erwachsenen eingesetzt. Diese Entwicklung ist Teil einer stillen Revolution in der Intensivpflege. 

Wenn Sabina Checketts ihre Hand auf eine bestimmte Weise hält, sieht man die winzige Narbe auf dem Handrücken, die wie eine Weltraumrakete aussieht. Checketts wurde diese Narbe während ihrer ersten Lebenstage zugefügt, bei einem zähen Lebenskampf, nachdem sie in Schwangerschaftswoche 28 – 12 Wochen zu früh – geboren wurde. Ihre raketenförmige Narbe und einige andere kleine Male sind Erinnerungszeichen an die Schläuche, die in ihren winzigen, zerbrechlichen Körper eingeführt wurden, um sie am Leben zu erhalten. 

 

Ich zeige sie den Eltern nicht, aber für mich sind sie wie Ehrenabzeichen, weil ich überlebt habe.

Die Eltern, die sie damit meint, sind die Eltern ihrer Patienten. 33 Jahre nach ihrem eigenen Frühstart ins Leben arbeitet Checketts nun selbst als Neonatologin. Sie nutzt heute stark verbesserte Technologien und Techniken, um bessere Ergebnisse für andere Frühgeborene zu erzielen – und um deren Eltern mehr Hoffnung zu geben.  

Wenn die verletzlichen Frühchen um ihr Leben kämpfen, ist eines der größten Probleme etwas, worüber die meisten Menschen keinen Gedanken verschwenden – die Atmung. Ein ausschlaggebender Vorteil in der Neugeborenenmedizin – der zudem einen wesentlichen Einfluss auf die Behandlung von kritisch kranken Erwachsenen hat – ist die Entwicklung von besseren Beatmungsgeräten. 

„Eines der größten Probleme für Frühgeborene ist die Atmung“, sagt Checketts. „Ihre Lungen sind noch ziemlich starr, wenn sie geboren werden, weil sie so unreif sind. Sie sind sehr empfindlich.“  

Das Beatmungsgerät, das Checketts geholfen hat zu überleben, ist weit entfernt von dem, was sie heute sieht, wenn sie Frühgeborene behandelt. „Wir sind von einer Beatmungsform, bei der wir für das Baby atmen, zu einer anderen übergegangen, bei der wir das Baby beim Atmen unterstützen können“, erklärt sie.

 

Eine Beatmungstechnik, die „mit dem Patienten atmet“, ist die sogenannte NAVA (Neurally Adjusted Ventilatory Assist, neural regulierte Beatmungsunterstützung), die von Getinge entwickelt wurde, einem weltweit führenden Unternehmen auf dem Gebiet der Intensivpflegetechnologien für Neugeborene und Erwachsene.   

Vor NAVA war die Beatmungstechnologie so weit gekommen, dass ein Sensor im Beatmungsschlauch einen Alarm ausgelöst hat, wenn ein Baby einatmen wollte, woraufhin die Maschine es mit Sauerstoff versorgt hat. Das hatte jedoch eine zeitliche Verzögerung zur Folge und dazu geführt, dass die Maschine manchmal keinen Sauerstoff bereitgestellt hat, wenn die Lunge ihn forderte, oder aber Sauerstoff in eine zarte Lunge gepumpt hat, die dafür nicht bereit war – ein Problem, das durch die Tendenz Frühgeborener, kurze, schnelle und auch ungleichmäßige Atemzüge zu machen, noch verstärkt wurde.  

„NAVA ist eine Chance, es ein wenig besser zu machen“, sagt Sherry Courtney, Direktor für klinische Forschung auf dem Gebiet der Neonatologie, die seit den 1980er-Jahren mit Frühgeborenen arbeitet. „Das Zwerchfell ist ein Muskel. Wenn es sich zusammenzieht, sind wir bereit zu atmen. Wenn es sich entspannt, können wir ausatmen. NAVA erfühlt die Atmung mit einem Katheter, der in den Magen eingeführt wird und dort nahe des Zwerchfells ruht.“

 

Elektroden am Katheter erfühlen Kontraktionen des Zwerchfells und lösen nahezu unverzögert ein Signal aus, dass der Patient atmen möchte. Synchron dazu versorgt das Beatmungsgerät den Patienten mit Sauerstoff. Wenn die Elektroden das Ende der Zwerchfellkontraktion erfühlen, ermöglicht das Beatmungsgerät das Ausatmen.  

„NAVA bietet nur ein wenig Unterstützung, angepasst an die eigene Atmung. Der Patient kann so atmen, wie er selbst will. Tiefe Atemzüge, flache Atemzüge, lange Atemzüge, kurze Atemzüge, größere Atemvolumen, kleinere Atemvolumen. Das ist die Art, wie Menschen atmen“, sagt Courtney. „NAVA ermöglicht all das und stellt zudem sicher, dass alles auf das Atemmuster abgestimmt ist. Es ist also eine sehr nützliche Beatmungsform, da es den Patientenkomfort verbessert.“ [7] [8]

Courtney erzählt, sie habe beobachtet, dass viele Babys, die auf ein NAVA-Beatmungsgerät umgestellt wurden, nahezu unmittelbar entspannter waren und weniger Anzeichen von Nervosität zeigten. Ihr Sauerstoffbedarf sinkt, wie auch die Druck- und Volumenanforderungen. Die Babys können sich besser erholen und ihre Energie auf die einzig wirklich wichtige Sache konzentrieren, die sie in ihrem Leben als Frühgeborene machen können – wachsen.  

Wir haben unsere Station in zunehmendem Maße auf NAVA umgestellt, weil es den Babys anscheinend gut tut.

In den USA weniger bekannt ist, dass NAVA ebenfalls für Erwachsene zugelassen ist, und dass die Funktionen, die für den Erfolg dieser Technologie bei Neugeborenen stehen, auch gut bei Erwachsenen eingesetzt werden können.  Erwachsene, die beatmet werden, haben im Allgemeinen ein funktionales Zwerchfell, das aber rasch schwächer wird, wenn eine Maschine zu lange das Atmen übernimmt. Laut Miray Kärnekull, Medical Director bei Getinge, werden diese fortschrittlichen Beatmungstechnologien wie NAVA in Europa regelmäßig bei erwachsenen Patienten eingesetzt, um die Aktivität der Zwerchfellmuskulatur der Patienten zu erhalten.

 

„Bei konventionellen Beatmungsmodi erfolgt kein Monitoring der Zwerchfellaktivität. [1] [2] Man hat also keinen Einblick, was dort vor sich geht“, sagt Kärnekull. Wenn man beispielsweise zu viel Luft in die Lunge zwingt, wird der Atemantrieb unterdrückt und das Zwerchfell geschwächt. Dies kann Probleme verursachen, wenn die Zeit gekommen ist, den Patienten vom Beatmungsgerät zu entwöhnen. [3] [4]  

Zusätzlich zur Unterstützung der Erhaltung des Zwerchfelltonus hat die Synchronisierung durch ein NAVA-Beatmungsgerät zur Folge, dass die Patienten nicht gegen das Beatmungsgerät ankämpfen. Um das zu verhindern, benötigen Erwachsene in der Regel eine tiefe Sedierung. Mit NAVA kann der Einsatz von Sedativa reduziert werden, was eine frühere Entwöhnung mit weniger Komplikationen ermöglicht. [5] Es handelt sich dabei um eine bahnbrechende Technologie. Dank NAVA haben Ärzte die Möglichkeit, nicht nur die Beatmung individuell anzupassen, sondern auch den Entwöhnungsprozess bei erwachsenen Patienten.[6] 

In einer vor Kurzem durchgeführten multizentrischen, randomisierten kontrollierten Studie kam man zu dem Ergebnis, dass Patienten mit akutem Atemversagen mit NAVA signifikant kürzere Zeiträume auf das Beatmungsgerät angewiesen waren und weniger Extubationsfehler zu verzeichnen waren, als dies bei der konventionellen lungenprotektiven Beatmung der Fall war.[9]

Die NAVA-Technologie ist jedoch nur eine Form der Verbesserung der Beatmungsgeräte. Fortschritte bei den Maschinen selbst und der in ihnen zur Anwendung kommenden Software haben eine zunehmende Personalisierung ermöglicht. Beatmungsgeräte für die Intensivpflege können nun exakt auf die individuellen Bedürfnisse eines jeden Patienten abgestimmt werden. Dr. David A. Kaufman, Spezialist für Lungen- und Intensivmedizin an der NYU School of Medicine in New York, sagt, dass fortschrittliche Geräte wie diejenigen von Getinge in der Lage sind, sehr viel mehr Informationen über den Zustand des Patienten zu übermitteln.

„Die fortschrittlichen Beatmungsgeräte des Jahres 2020 für die Intensivpflege geben uns Flexibilität, vermitteln uns Informationen, bieten uns tolle Möglichkeiten zur Datenerhebung, und zwar auf der Basis von Momentaufnahmen und äußerst raffinierten Interaktionen zwischen Patient und Beatmungsgerät“, so Kaufman. „Und das bedeutet auch, dass es uns hilft, unsere Maßnahmen an Individuen anzupassen, auf eine sehr, sehr anspruchsvolle Weise. Wir möchten sicher sein, dass wir den Bedürfnissen eines jeden einzelnen Patienten möglichst exakt gerecht werden können, und die heutigen, erstklassigen Beatmungsgeräte geben uns die Instrumente an die Hand, damit wir das machen können.“

Es gibt jedoch medizinische Notfälle, die sogar für die fortschrittlichsten Beatmungsgeräte zu kompliziert und akut sind. In diesen Fällen kommt eine andere technologische Entwicklung zum Einsatz, um die Beatmung zu unterstützen. Diese Technik, der sogenannte Extrakorporale Life Support (ECLS), simuliert die Funktion einer Lunge oder eines Herzens, die/das nicht mehr arbeitet. 

„Im Grunde entnehmen wir Blut aus einer der großen Körpervenen“, sagt Kaufman. „Wir lassen es durch eine Kammer laufen, in der wir das Kohlendioxid entfernen und es mit Sauerstoff anreichern können. Dann wird das Blut über eine andere Vene zurückgeleitet.“

Die extrakorporalen Techniken und Technologien wurden in den 1960er-Jahren entwickelt, um kardiopulmonale Bypass-Operationen zu erleichtern. Seitdem wurden sie so weit verfeinert, dass sie auf der ganzen Welt vermehrt eingesetzt werden. Als Reaktion darauf hat Getinge, ein führender Hersteller von Ausrüstung für die extrakorporale Lebenserhaltung, seine Investitionen und Produktionskapazitäten für Komponenten gesteigert, um mit der Nachfrage Schritt halten zu können.

ECLS schafft in erster Linie eine Möglichkeit, um sich in höchst kritischen Situationen wie einem Multiorganversagen Zeit zu verschaffen und das Blut mit Sauerstoff anzureichern, ohne dabei die Lunge zu schädigen, damit die Ärzte eruieren können, wie der Patient gerettet werden kann. Die Technik bietet zudem ein Einsatzpotenzial bei Traumata, während der Wartezeit auf eine Organspende oder bei der Behandlung des Akuten Atemnotsyndroms, wenn ein Beatmungsgerät schaden könnte.  

„Es gibt Situationen, in denen die Lunge eines Menschen so geschädigt ist, so nass, so schwer, so rigide, dass ein mechanisches Beatmungsgerät das Gas mit einer sehr hohen Kraft einbringen muss“, sagt Kaufman.

ECLS ermöglicht es uns, sicherzustellen, dass wir – zusätzlich zur bereits bestehenden Grunderkrankung des Patienten – keine weitere Schädigung hervorrufen.

Diese hochtechnologischen medizinischen Verfahren gehören zu den Entwicklungen, die die Ausübung der Intensivmedizin durch Ärzte verändern. Das erweiterte Monitoring stellt bedeutend mehr Echtzeit-Daten bereit, als dies jemals zuvor möglich war. Der Datenfluss und die vermehrt eingesetzte Künstliche Intelligenz stellen zudem kontextabhängige Informationen bereit. Ferner kann die stärker ausgeprägte Fähigkeit der Maschinen zur gegenseitigen Kommunikation die Belastung des Personals verringern und den Pflegekräften vermehrt die Möglichkeit geben, ihren Fokus besser auf die im jeweiligen Moment bestehenden Bedürfnisse des Patienten zu richten.  

Diese spannenden Fortschritte machen es möglich, dass Mediziner wie Checketts fortlaufend Erfolgsgeschichten erzählen können. Checketts hatte sich bereits zu einem frühen Zeitpunkt im Leben entschieden, Ärztin zu werden, nämlich als ihre Mutter auf der Straße auf einen Mann zeigte, der auf dem Weg ins Krankenhaus war, und sagte: „Das ist der Arzt, der dein Leben gerettet hat.“ Diese Erfahrung motiviert sie, als eine positive Kraft für die Familien und die Babys, die sie behandelt, zu agieren.

„Wenn ich mit Eltern über die Tatsache spreche, dass auch ich ein Frühchen war, dann hat das immer einen Überraschungseffekt, das ist fast ein kleiner Schock: Oh, oh, und jetzt sind Sie Ärztin“, sagt Checketts. „Ich denke, es ist gut, ihnen zu sagen, dass eine Frühgeburt keine Begrenzung dessen darstellen sollte, was ein Kind erreichen kann.“

„Ich denke, dass die Fortschritte, die wir alleine in den letzten 10, 15 oder 20 Jahren gemacht haben, dazu geführt haben, dass wir sehr viel bessere Ergebnisse erhalten als jemals zuvor. Und wenn sie mich sehen, die vor all dem geboren wurde und Ärztin werden konnte, gibt ihnen das ein Gefühl von Hoffnung und dass es Chancen gibt.“ 

Sind leise Alarme, Echtzeit-Beratung und
KI die Zukunft der Intensivpflege?

Da die Weltbevölkerung immer älter wird und gleichzeitig immer weniger Menschen im medizinischen Bereich tätig sind, ist die intelligente Nutzung der Technologien im Intensivpflegebereich von entscheidender Bedeutung.  Getinge ist ein Evolutionstreiber auf dem Gebiet der Technologien für intelligente, ganzheitlich ausgerichtete Intensivstationen.  Die Art und Weise, in der diese hochkomplexen Systeme zusammenarbeiten, erfordert ein Umdenken hinsichtlich des Konzepts des Einsatzes von Technologien durch Intensivpflegeanbieter. 

Alle Literaturangaben

  1. Ducharme-Crevier L, et al. Interest of Monitoring Diaphragmatic Electrical Activity in the Pediatric Intensive Care Unit. Crit Care Res Pract. 2013;2013:384210

  2. Kallio M, et al. Neurally adjusted ventilatory assist (NAVA) in pediatric intensive care - a randomized controlled trial. Pediatr Pulmonol. Jan. 2015;50(1):55-62.

  3. Jaber S, et al. Rapidly progressive diaphragmatic weakness and injury during mechanical ventilation n humans. Am J Respir Crit Care Med. 2011 Feb 1;183(3):364-71.

  4. Goligher EC, Dres M, Fan E Mechanical Ventilation-induced Diaphragm Atrophy Strongly Impacts Clinical Outcomes. Am J Respir Crit Care Med. 2018;197(2):204-213.

  5. Delisle, et al. Sleep quality in mechanically ventilated patients: comparison between NAVA and PSV modes. Ann Intensive Care. 2011 Sep. 28; 1(1):42

  6. Liu et al. Neurally Adjusted Ventilatory Assist versus Pressure Support Ventilation in Difficult Weaning. Critical Care 2019

  7. Piastra M, et al. Neurally adjusted ventilatory assist vs pressure support ventilation in infants recovering from severe acute respiratory distress syndrome: nested study. J Crit Care. 2014 Apr;29(2):312.e1-5.

  8. De la Oliva P, et al. Asynchrony, neural drive, ventilatory variability and COMFORT: NAVA versus pressure support in pediatric patients. Intensive Care Med. Mai 2012;38(5):838-46.

  9. Kacmarek RM, Villar J, Parrilla D, et al. Neurally adjusted ventilatory assist in acute respiratory failure: a randomized controlled trial [Online-Veröffentlichung vor Drucklegung, 6. September 2020]. Intensive Care Med. 2020;10.1007/s00134-020-06181-5. doi:10.1007/s00134-020-06181-5