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Abb. 1: Postoperative Sekretmobilisation mittels „Resistive Breathing Techniques“. (Freundlicherweise zur Verfügung gestellt von Fr. I. Schmidt, APT, MSc)

Abb. 2: Postoperative Atelektasenprophylaxe mittels „Incentive Spirometry“. (Freundlicherweise zur Verfügung gestellt von Fr. I. Schmidt, APT, MSc)

 
Pulmologie 15. Dezember 2010

Präoperative Optimierung

Der pulmonal beeinträchtigte Patient mit COPD

„Chronic obstructive pulmonary disease – COPD“ ist eine progrediente Erkrankung, die durch eine nicht vollständig reversible Atemflussbehinderung charakterisiert ist. Die Atemflussbehinderung ist das Resultat einer chronisch obstruktiven Bronchitis und einer Destruktion des Lungenparenchyms (Emphysem). Ursache dieser inflammatorischen und strukturellen Veränderungen der Lunge ist eine chronische Exposition gegenüber inhalativen Noxen, insbesondere Zigarettenrauch. In Österreich beträgt die Prävalenz der COPD etwa 25 Prozent, wobei elf Prozent der Allgemeinbevölkerung bereits eine behandlungspflichtige COPD (ab Stadium II) aufweisen (Schirnhofer et al., Chest 2007). Die Prävalenz der COPD bei chirurgischen Patientenpopulationen variiert naturgemäß und beträgt je nach Art des Eingriffs zwischen acht und 40 Prozent (Licker et al., Int J COPD 2007: Allgemeinchirurgie 8 %, Herzchirurgie 13 %, Thoraxchirurgie 40 %). Dieser Umstand muss bei der Risikostratifizierung vor geplanten chirurgischen Eingriffen berücksichtigt werden, insbesondere da der Großteil (85 %) der COPD-Population in der Allgemeinbevölkerung nicht diagnostiziert ist. Vor allem Frauen und jüngere Patienten tragen zu dieser hohen Dunkelziffer bei.

COPD als perioperativer Risikofaktor

Da in den letzten beiden Jahrzenten des 20. Jahrhunderts vor allem kardiovaskuläre Ereignisse im Fokus der perioperativen Risikostratifizierung standen, wurde die Häufigkeit pulmonaler postoperativer Komplikationen häufig unterschätzt. Tatsächlich haben speziell Patienten mit COPD selbst bei nicht-thorakalen Eingriffen ein bis zu dreifach erhöhtes perioperatives Risiko pulmonale Komplikationen zu erwerben (MacAllister FA et al., Am J Respir Crit Care Med 2005) (Tab. 1). Diese Komplikationen sind in der Regel mit verlängertem Spitalsaufenthalt und/oder Aufnahme auf der Intensivstation, folglich mit einem vermehrten Bedarf medizinischer Ressourcen und somit Kosten vergesellschaftet.

Neben den herkömmlichen Auswirkungen der Anästhesie auf die respiratorische Funktion (Tab. 2), ist bei der COPD eine Vielzahl zusätzlicher krankheitsbezogener Mechanismen für das erhöhte perioperative Risiko dieser Patientengruppe verantwortlich. So korrelieren der Schweregrad der zugrundeliegenden Atemwegsobstruktion sowie das Ausmaß der Lungenüberblähung mit Atemmuskelkraft und Gasaustauschstörung, Faktoren die bei der Auswahl des Narkoseverfahrens und in der Beatmung berücksichtigt werden müssen. Patienten mit COPD neigen auch zu einer erhöhten Infektanfälligkeit. Letztere kann Folge einer chronisch bakteriellen Kolonisation mit Ziliendysfunktion, Zigarettenrauchen, und/oder auf Kortikosteroidgebrauch (vor allem systemisch) zurück zu führen sein. Darüber hinaus kommt es vor allem bei fortgeschrittener Erkrankung zu limitierter Sekretmobilisationskapazität, generalisierter Muskelschwäche, und pulmonalarterieller Hypertonie. Der Erkrankung liegt somit eine limitierte respiratorische, aber auch funktionelle und kardiovaskuläre Reserve zugrunde. Speziell die kardiale Komorbidität der Patienten ist in der individualisierten perioperativen Risikostratifizierung zu berücksichtigen, zumal mehr als die Hälfte aller COPD Patienten an Hypertonie, Koronarer Herzkrankheit, und/oder Herzinsuffizienz leiden (Crisafulli et al., Thorax 2008). Bemerkenswerterweise ist der mittels Lungenfunktion erhobene FEV1-Wert (Forciertes Exspiratorisches Volumen in 1 Sekunde) der Serumcholesterinkonzentration als unabhängiger kardiovaskulärer Risikofaktor überlegen. Daneben ist auf eine bis zu 50 prozentige Prävalenz des metabolischen Syndroms bei Patienten mit COPD hinzuweisen. Neben dem unmittelbaren perioperativen Risiko konnte in entsprechenden Studien darauf hingewiesen werden, dass die Diagnose „COPD“ auch in Langzeitbeobachtungen mit einem unabhängig erhöhten Morbiditäts- und Mortalitätsrisiko verbunden ist (Medalion et al., Chest 2004). Wie bei vielen anderen chronischen Krankheitsbildern hängt die Prognose der betroffenen Patienten somit nicht nur von der zugrundeliegenden Erkrankung sonder auch von der Anzahl der Begleiterkrankungen ab.

Das Risiko für Komplikationen bei Patienten mit COPD ist jedoch nicht nur von der Grunderkrankung, sondern auch von Art und Dauer der Operation abhängig. Erwartungsgemäß ist das Risiko höher, je näher am Zwerchfell und je länger die Operationsdauer ist (Smetana GW, Clevel J Clin Med 2006). Das höchste Risiko weisen Thoraxchirurgische Eingriffe und Gefäßchirurgische Eingriffe im thorakoabdominalen Bereich auf, da hier die ohnehin bereits „angeschlagene“ respiratorische Kapazität durch Einschränkung oder Ausfall der (auxiliären) Atemmuskulatur (Interkostalmuskulatur, Abdominalmuskulatur) weiter verschlechtert wird. Zusätzlich führen postoperative Schmerzen häufig zu einer Hypoventilation mit der Ausbildung von Atelektasen und Gasaustauschstörung.

COPD spezifische präoperative Diagnostik

Präoperative Routinediagnostik, wie ein 12-Kanal-EKG, Röntgenthoraxübersichtsaufnahmen und Laboruntersuchungen, werden in nahezu allen Bereichen der operativen Versorgung zur objektiven Einschätzung des zu erwartenden perioperativen Risikos eingesetzt. Das Ziel dieser Untersuchungen ist stets die Erfassung des funktionellen Status der lebenserhaltenden Organe, um optimale Voraussetzungen für die Narkose und die Operation eines Patienten schaffen zu können und so das perioperative Risiko für den Patienten auf ein Minimum zu reduzieren

Die oben angeführten Routineuntersuchungen sind jedoch bei der Identifizierung von Patienten mit erhöhtem perioperativen Risiko nicht immer aussagekräftig. Vor allem bei Patienten mit COPD sind die oben angeführten Untersuchungen häufig nicht in der Lage das Risiko intra- und postoperativer (respiratorischer) Komplikationen vorauszusagen. So kann naturgemäß keine Beurteilung des respiratorisch-funktionellen Status mit einer Röntgenthoraxaufnahme vorgenommen werden. Tatsächlich kann selbst bei schweren pneumonischen Erkrankungen eine Röntgenthoraxaufnahme völlig unauffällig sein.

Im Sinne einer erweiterten präoperativen Diagnostik ist somit für jeden Patienten mit COPD sowie für Patienten mit einem erhöhten COPD-Risiko (> 40 Jahre + chronischer Nikotinabusus, Patienten mit chronischem Husten ± Auswurf, Patienten mit Ruhe- und/oder Belastungsdyspnoe) die präoperative Durchführung einer Spirometrie zu fordern. Obgleich kontrollierte klinische Studien fehlen, die ein verbessertes Outcome für die untersuchten Patienten zeigen, ist der Nachweis einer Atemflussbehinderung mit einem erhöhten perioperativen Risiko assoziiert, dies gilt für Thorax- und Nicht-Thoraxchirurgische Eingriffe. Die Diagnose einer Atemflussbehinderung basiert auf dem (postbronchodilatorische) Verhältnis zwischen Einsekundenkapazität (FEV1) und forcierter Vitalkapazität (FVC) unter 70 Prozent. Bei jüngeren Patienten mit COPD (< 55 LJ.) kann bereits eine FEV/FVC-Ratio unter 80 Prozent pathologisch (lower limit of normal Ratio) und somit für eine COPD diagnostisch sein. Der Schweregrad der COPD wird anhand des FEV1 im Verhältnis zum individuellen Sollwert beurteilt. Diese Schweregrade haben wesentliche Implikationen auf die einzuschlagende (Dauer-)Therapie und auf die Risikostratifizierung der Patienten. Bei nachgewiesener Erkrankung sollte in einer gezielten Anamnese nach dem Ausmaß der aktuellen Symptomatik (Atemnot, Husten, Sputummenge und Sputumpurulenz), Rauchverhalten, Infekten, rezenten Spitalsaufenthalten, und nach der Intensität der Medikamenteneinnahme gefragt werden. Bei gesicherter Diagnose einer COPD ist präoperativ auch die Durchführung einer arteriellen Blutgasanalyse zur Beurteilung einer etwaigen Gasaustauschstörung zu fordern. Patienten mit fixierter Hyperkapnie (selten vor Stadium III der Erkrankung) sind einem erhöhten Risiko von pulmonalen Komplikationen ausgesetzt, für Eingriffe in Vollnarkose (in Abhängigkeit von der Operationsdauer und Anästhesie) benötigen solche Patienten häufig ein postoperatives Monitoring, ggf. eine intensivmedizinische Betreuung.

Auch der Nachweis einer pulmonal-arteriellen Hypertonie ist ein wesentlicher Faktor für postoperative Morbidität und Mortalität. Eine dem Thoraxröntgen ähnlich niedrige Sensitivität liegt dem EKG zugrunde, was die Beurteilung einer krankheitsbezogenen pulmonal-arteriellen Hypertonie angeht. Im Verdachtsfall (vor allem Patienten ab Stadium III und Patienten mit einem BMI > 30) sollte daher eine präoperative Echokardiographie zur Abschätzung der rechtsventrikulären Drucke angestrebt werden. Im Sinne einer integrierten kardiopulmonalen Risikostratifizierung gewinnt in diesem Zusammenhang die Bestimmung des Brain Natriuretic Peptide zunehmende Bedeutung.

Im Sinne der Quantifizierung der kardiopulmonalen Reserve ist letztlich eine Belastungsuntersuchung zu anzuraten. Hier reicht die diagnostische Spannweite von der simplen Beurteilung der maximalen Gehstrecke, über den zunehmend häufiger eingesetzten 6-Minuten-Gehtest, bis hin zur Spiroergometrie. Letztere ist die best validierte Form der individuellen Risikostratifizierung (Beckles et al., Chest 2003), wird jedoch mangels flächendeckender Verfügbarkeit zu selten eingesetzt.

Tabelle 3 gibt eine Übersicht über klinische und funktionelle Risikofaktoren die im Sinne eines präoperativen Assessments bei COPD erfasst werden sollten.

Präoperative Optimierung des COPD-Patienten

Die in weiterer Folge ausgeführten Empfehlungen stützen sich zum Teil auf vorhandene wissenschaftliche Evidenz, einige der Statements entsprechen jedoch lediglich einer persönlichen Kommunikation mangels entsprechender Datenlage in der Literatur (Tab. 4).

Allen voran muss bei Patienten mit chronischem Nikotinabusus auf die präoperative Notwendigkeit eines „Rauchstopps“ (günstigerweise bereits mindestens 8 Wochen vor einer geplanten Operation) hingewiesen werden. Die perioperative (respiratorische und kardiovaskuläre) Komplikationsrate kann dadurch – unabhängig von Art und Umfang des Eingriffs – beträchtlich reduziert werden (Nakagawa M et al., Chest 2001). Auch die Rate von Wundheilungsstörungen kann mittels erfolgreicher Tabakrauchentwöhnung vermindert werden.

Alle Patienten mit COPD Stadium II und mehr sollten einer inhalativen bronchodilatatorischen Dauertherapie vorzugsweise mit langwirksamen Substanzen zugeführt werden (Block LH, Burghuber OC, et al., Wien Klin Wochenschr 2004). Idealerweise sollte jeder Patient präoperativ die individuell bestmögliche Lungenfunktion mittels intensivierter antiobstruktiver Inhalationstherapie erreichen, wobei vor allem Patienten mit milder COPD eine klinisch relevante partielle Reversibilität aufweisen können. Neben der Optimierung der pulmonalen Reserven ist eine Verbesserung der funktionellen Kapazität mittels adäquater pulmonaler Rehabilitation zu fordern. Vor allem Patienten mit limitierter Leistungsreserve auf Basis einer Muskelschwäche sollten – so es die Operationsplanung zulässt – einem konsequenten präoperativen Training unterzogen werden. Letzteres umfasst Kraft- und Ausdauertraining der oberen und unteren Extremitäten, sowie ein Atemmuskeltraining. Daneben wird in pneumologischen Rehabilitationszentren auch großes Augenmerk auf Selbstmanagement des Patienten, Ernährung, und Inhalationsschulung gelegt. Die pneumologische Rehabilitation ist nach wissenschaftlichen Kriterien eine COPD-Behandlung mit einem Evidenzgrad A.

Umstritten ist die prophylaktische perioperative Kortisonstoßtherapie, ein entsprechender Benefit wurde bei Patienten mit COPD bislang nicht systematisch untersucht. Gleiches gilt für die prophylaktische Antibiotikatherapie und die Gabe von Theophyllinpräparaten. Letztere sollten vor allem aufgrund Ihrer kardialen Nebenwirkungen nur selektierten Patienten vorbehalten bleiben.

Im perioperativen Setting ist in nahezu allen Fällen eine intensivierte Atemphysiotherapeutische Betreuung zu fordern. Neben Überprüfung und Schulung in der korrekten Anwendung der Inhalationstherapie, werden Atemtechnik, Sekretmobilisationsmaßnahmen, und Lungenexpansionstechniken (z. B.: Resistive Breathing, Incentive Spirometry, ...) vermittelt, die bereits präoperativ erlernt und postoperativ regelmäßig durchgeführt werden sollen (Abb. 1, Abb. 2). Vor allem die postoperativen „Lung expansion modalities“ gelten als spezifische Intervention zur Reduktion pulmonaler Komplikationen und sind vom American College of Physicians, selbst bei nicht-thoraxchirurgischen Eingriffen, mit einem Evidenzgrad A empfohlen (Lawrence VA, Ann Intern Med 2006). In diesem Zusammenhang ist auch auf eine adäquate (vorzugsweise nicht atemdeprimierende) Analgesie zu achten, um die o. a. Hypoventilation und deren Auswirkungen zu vermeiden. Im Sinne einer erweiterten „Atelektasenprophylaxe“ profitieren Patienten mit fortgeschrittener lungenfunktioneller Einschränkung im postoperativen Setting von einer Masken-CPAP-Therapie. Diese dient zur Entlastung der Atemarbeit und Verbesserung der funktionellen Residualkapazität (vor allem post Thorakotomie oder Laparatomie). Bei Patienten mit postoperativer respiratorischer Insuffizienz ist zunächst eine nicht-invasive Beatmungstherapie durchzuführen, bei Therapieresistenz ist eine Intubation und maschinelle Beatmung unumgänglich.

Bei einer akuten COPD-Exazerbation sollte ein elektiver Eingriff verschoben werden. In solchen Fällen gilt es, eine Stabilisierung der respiratorischen Situation zu erzielen. Ähnlich zu anderen Krankheitsbildern, ist auch eine präoperative Optimierung von Komorbiditäten anzustreben. In diesem Zusammenhang sei auf die günstigen Auswirkungen einer Beta-Blocker-Therapie bei Patienten mit COPD und KHK, analog zu den publizierten Empfehlungen in der kardiovaskulären Literatur, hingewiesen. Die Gabe selektiver Beta-Blocker führt – entgegen früherer Meinungen – auch bei Patienten mit COPD zu einer Reduktion der peri- und postoperativen kardiovaskulären Morbidität und Mortalität. Ähnliche Vorteile sind von einer konsequenten Blutzuckereinstellung bei Patienten mit COPD zu erwarten.

Tabelle 1 Postoperative pulmonale Komplikationen bei Patienten mit COPD
  • Pneumonie
  • Lobäratelektase
  • Hypoxämie, Hyperkapnie
  • Pleuraerguss
  • Akute Exazerbation der COPD
  • Bronchopleurale Fistel
Tabelle 2 Auswirkungen der Anästhesie auf die respiratorische Funktion
Lungenvolumina Abnahme der funktionellen Residualkapazität (FRC) bei Lungengesunden Abnahme der Lungencompliance Cave: Bei COPD Zunahme der FRC aufgrund von Air Trapping
Atemwege Zunahme des Atemwegswiderstandes (außer bei Inhalationsnarkotika) Abnahme der mukoziliären Clearance
Atemantrieb Abnahme der ventilatorischen Antwort auf Hypoxie, Hyperkapnie und Azidose
Gasaustausch Regionaler Ventilations/Perfusionsmismatch mit Zunahme des Alveolo-Arteriellen O2-Gradienten
Tabelle 3 COPD Patienten mit erhöhtem perioperativen Risiko
Klinisch Pulmonale Kachexie Generalisierte Muskelatrophie
Blutgasanalyse Respiratorische Globalinsuffizienz paCO2 > 45 mmHg, paO2 < 45mmHg bei Raumluft
Leistungsfähigkeit < 1 Stockwerk < 150 Meter beim 6-Minuten Gehtest
Lungenfunktion Forciertes Exspiratorisches Volumen in 1 sec < 50 % des Sollwertes Totale Lungenkapazität > 150 % des Sollwertes Residualvolumen > 200 % des Sollwertes
Tabelle 4 Die perioperative Optimierung bei Patienten mit COPD
  • „Raucherstopp“ für mindestens 8 Wochen
  • Regelmäßige bzw. intensivierte inhalative bronchodilatatorische Therapie
  • Präoperative pulmonale Rehabilitation (sofern planbar)
  • Lungenexpansionstechniken (Incentive Spirometry, Resistive Breathing, …)
  • Je nach Operationsart und Dauer „prophylaktische“ postoperative Masken-CPAP-Therapie

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