Anaesthesist 1997 · 46:953–963 © Springer-Verlag 1997 Notfallmedizin Redaktion W.Dick, Mainz A.M. Brambrink · W.F. Dick Klinik für Anästhesiologie,Johannes Gutenberg-Universität Mainz Das neurogene Lungenödem Pathogenese, Klinik und Therapie Zusammenfassung Das Neurogene Lungenödem (NLE) ist eine seltene, aber immer lebensbedrohliche Komplikation bei Patienten mit ZNS-Läsionen.Ein NLE muß immer dann angenommen werden, wenn sich nach einer Schädigung des zentralen Nervensystems akut ein pulmonales Ödem entwickelt und andere Ursachen für die pulmonalen Veränderungen, wie z.B. Aspiration, primär myokardiales Versagen oder toxische Einwirkungen ausgeschlossen werden können.Die verschiedenen Ätiologien haben alle ein gemeinsames Charakteristikum:es handelt sich um akute Erkrankungen, die plötzlich zu erhöhtem intrazerebralem Druck (ICP) führen.Beschrieben ist das NLE bei Patienten mit Schädel-Hirn-Verletzungen, intrakraniellen Blutungen, Hirninfarkten, intrakraniellen Tumoren oder Krampfanfällen.Die Inzidenz wird für zuvor gesunde Patienten nach Schädel-Hirn-Trauma auf unter 1%, nach Hirnblutung auf bis zu 71% und nach Krampfanfall auf bis zu 2% geschätzt. Pathophysiologie: Die Pathophysiologie folgt einer definitiven Sequenz: eine Läsion des zentralen Nervensystems (ZNS) führt zu einer plötzlichen intrakraniellen Druckerhöhung und triggert eine ausgeprägte Stimulation des autonomen Nervensystems, um die Perfusion des Gehirns aufrechtzuerhalten.Eine Steigerung des venösen und arteriellen Gefäßtonus sowie der myokardialen Inotropie sind die unmittelbaren Folgen.Resultiert in diesen Situationen ein exzessiv erhöhter peripherer Gefäßwiderstand (SVR), so kann es konsekutiv zum Linksherzversagen und schließlich zum pulmonalen Ödem kommen. Therapie: Eine kausale Therapie des NLE muß als wichtigstes Ziel die Senkung des Hirndrucks verfolgen.Daneben ist die Verbesserung der Sauerstoffversorgung des Organismus, die Senkung der Vor- und Nachlast des Herzens und die Steigerung der Inotropie des Myokards anzustreben. Schlüsselwörter Neurogenes Lungenödem · ICP-Erhöhung · Hydrostatisches Ödem · Permeabilitätsödem · Systemische Entzündungsreaktion E in Lungenödem kann gemeinsame Endstrecke unterschiedlicher Grunderkrankungen sein. Neben myokardialem Versagen, Volumenbelastung des Kreislaufs, Aspiration oder toxischen Ursachen ist über die Entwicklung eines Lungenödems auch nach ZNS-Läsionen berichtet worden. Die Mortalität eines Neurogenen Lungenödems (NLE) wird auf bis zu 100% geschätzt. Das NLE hat in der deutschsprachigen anästhesiologischen Literatur bisher nur wenig Beachtung gefunden, obwohl sehr häufig gerade Anästhesisten mit der primären Notfallbehandlung von Schädel-Hirn-Verletzten oder der perioperativen Versorgung von neurochirurgischen Patienten betraut sind. Konventionelle Methoden sind nicht ausreichend für eine erfolgreiche Therapie eines neurogen induzierten Lungenödems. Erst die richtige Diagnose weist in solchen Fällen auf eine kausale Behandlung. Umfassende Kenntnisse über die pathophysiologischen Zusam- menhänge beim NLE könnten zur frühzeitigen Diagnose und Einleitung einer entsprechenden Therapie führen und so evtl. dazu beitragen, die derzeit hohe Mortalität zu senken. Geschichte, Definition, Inzidenz und Mortalität Einen möglichen Zusammenhang zwischen ZNS-Läsionen und einer Entgleisung des Herz-Kreislaufsystems vermutete bereits Hope 1842 [44]. Etwa 50 Jahre später findet sich eine frühe Mitteilung über ein Lungenödem nach akuter Myelitis [33]. Die ersten Berichte über NLE nach Schädel-Hirn-Trauma wurden nach dem 1. Weltkrieg von Moutier publiziert. Er beschreibt letal verlaufende pulmonale Ödeme bei Soldaten nach schweren Schädelverletzungen [86]. Aus dem Vietnamkrieg stammen die ersten systematischen Beschreibungen des traumatisch induzierten Lungenödems anhand eines größeren Patientenkollektivs von Schädelverletzten, die im Bild eines fulminanten Lungenödems verstarben [107]. Schon im ersten Drittel dieses Jahrhunderts wird über Lungenödeme auch nach intrazerebralen Blutungen [122], Tumoren, Zirkulationsstörungen oder Infektionen des ZNS [42] sowie nach epileptischen Anfällen [55, 90, 104] berichtet. Obwohl von verschiedenen Autoren auch in jüngster Zeit noch als eigenDr. A. Brambrink Klinik für Anästhesiologie, Johannes-Gutenberg-Universität Mainz, Langenbeckstraße 1, D-55131 Mainz& y d & : k c o l b n f / Der Anaesthesist 11·97 | 953 Anaesthesist 1997 · 46:953–963 © Springer-Verlag 1997 Notfallmedizin A.M.Brambrink · W.F.Dick neurohumoral mechanisms, possibly similar to those described for the systemic inflammatory response syndrome (SIRS).The most important central nervous system structures involved in NPE are the medulla oblongata and the hypothalamus. Conclusion: NPE is always a life-threatening symptom after increased ICP, where immediate therapeutic interventions are imperative. A rational therapeutic approach needs to be focused on decreasing ICP as primary goal. Additionally, attempts should be made to optimize body oxygenation, decrease preand afterload and increase myocardial contractility.Postictal patients suspicious for incipient ventilation problems must be admitted to hospital for further evaluation. Neurogenic pulmonary edema. Pathogenesis, clinical picture and therapy Abstract Neurogenic pulmonary edema (NPE) is a rare but always life-threatening complication in patients with central nervous system lesions. NPE is evident if patients shortly after cerebral lesions suddenly develop pulmonary edema and other causes of the symptoms, such as aspiration of gastric content, congestive heart failiure and direct toxic exposure, are ruled out. Methods: The current body of literature, partially obtained by computer-guided search (Winspirs) regarding epidemiology, pathophysiology and therapy of NPE was reviewed.Additionally, the case of a patient who developed a sudden pulmonary edema after an episode of tonic-clonic seizures is analyzed.We first provide information about history, definition, incidence and mortality of NPE.Second, a case report of a postictal NPE is presented to illustrate the clinical picture of NPE, and the applied therapeutic strategies are discussed.Third, recent pathophysiologic concepts about symptoms and possible therapeutic principles are reviewed.Fourth, a rational therapeutic plan for the prehospital emergency therapy of NPE is outlined. Results: The different ethiologies all have one characteristic feature:an acute emergency which causes increased intracerebral pressure (ICP).NPE is known in patients after cerebral trauma, intracranial hemorrhage, stroke, intracranial tumor or seizures.The incidence is estimated at around 1% after cerebral trauma, at 71% after cerebral hemorrhage and at 2% after seizures.Mortality is appraised to lie between 60 and 100%, independent of etiology.There is a definite pathophysiologic sequence leading to NPE: a central nervous system lesion causes a sudden increase in ICP which triggers an upregulation of sympathetic signal transduction to assure brain perfusion.Increased tonus of venous and arterial vessels and of myocardial function are the immediate consequences.However, if systemic vascular resistance (SVR) increases excessively, left ventricular failure and finally pulmonary edema (NPE) may result.Additionally, the protein-rich edema fluid points to an increased endothelial permeability within the pulmonary circuit.This is thought to be caused by the acute pressure increase and by 954 | Der Anaesthesist 11·97 Key words Neurogenic pulmonary edema · Increased ICP · Hydrostatic edema · Increased permeability edema · Systemic inflammatory response syndrome ständiges Krankheitsbild in Frage gestellt [76, 99], finden sich in der neueren Literatur eine Reihe von Übersichtsarbeiten zum NLE [21, 22, 30, 68]. Die Definition des NLE Definiert wird ein NLE als ein pulmonales Ödem, das sich akut nach einer Schädigung des zentralen Nervensystems entwickelt, wobei andere Ursachen für die pulmonalen Veränderungen, wie z.B. Aspiration, primär myokardiales Versagen oder toxische Einwirkungen ausgeschlossen werden können [21, 30]. Colice unterscheidet eine frühe Form des NLE mit ausgeprägten hämodynamischen Veränderungen von einer späten Form, bei der keine hämodynamischen, dafür aber deutliche Permeabilitätsänderungen des Lungengefäßendothels zu finden sind [22]. Berichtet wird über neurogene Lungenödeme nach Schädel-Hirn-Trauma [62, 64, 65, 96, 111], intrazerebralen Blutungen [115], subarachnoidalen Blutungen [50, 54, 69, 75, 77, 78, 84, 98, 119] nach Blutungen im Kleinhirn [13] bzw. im Rückenmark [59], nach Hirninfarkten [79], Hirntumoren [52, 118], nach Meningitis [20], Spinalinfarkt [94] bzw. spina- len Läsionen [19, 51], bei Multipler Sklerose [36, 103, 110], nach Narkotika [9, 11], nach Trigeminusblockade [125], ausgelöst durch ein Ödem der Medulla oblongata [10], bzw. Hirnstammläsionen [52], sowie infolge eines Hirnödems bei Höhenkrankheit [57], Marathonlauf [126] oder nach Hypoxie bei Myokardinfarkt [81]. Über ein NLE als Komplikation eines epileptischen Anfalls wurden weltweit bislang 32 Fälle publiziert [34, 46, 91]. Die Inzidenz des NLE Die Angaben zur Inzidenz beziehen sich nur auf retrospektive Erhebungen und Einzelberichte, da uns keine kontrollierte prospektive Studie über die Häufigkeit des NLE bei einer bestimmten Ätiologie bekannt ist. Die Inzidenz für ein NLE nach isoliertem SchädelHirn-Trauma wird für ein allgemeines Krankengut zwischen 0,1% und 0,8% angegeben [37, 111, 120, 123]. Zur Inzidenz des NLE nach zerebralen Blutungen kann nur auf Daten aus Autopsiebefunden zurückgegriffen werden. Weir beobachtete, daß bei Patienten in Zusammenhang mit einer subarachnoidalen Blutung (SAB) post mortem in 71% der Fälle ein Lungenödem nachweisbar war. Bei 31% waren darüber hinaus bereits präfinal klinische Zeichen eines pulmonalen Ödems dokumentiert worden [121]. Die relative Häufigkeit für das Auftreten eines neurogenen Lungenödems nach Krampfanfall wird zwischen 1:45 [24] und 1:500 [60] geschätzt. Bezüglich der übrigen Krankheitsbilder sind keine Angaben zur Inzidenz verfügbar, da derzeit nur Einzelfalldarstellungen vorliegen. Als unmittelbare Todesursache nach fatal verlaufenden ZNS-Affektionen scheint das NLE eine große Rolle zu spielen. So wurde bei Autopsien bei zuvor an zerebralen Affektionen verstorbenen Erwachsenen in 11–28% ein NLE festgestellt [12]. Nach tödlich verlaufenden, spontanen oder traumatischen intrazerebralen Blutungen zeigte sich ein NLE in 57–69% [12, 122], nach subarachnoidalen Blutungen in 33–71% der Fälle post mortem [32]. Bei Weir findet sich eine Aufschlüsselung der Todesfälle durch NLE entsprechend des verursachenden Hirnblutungstyps [121]. Simmons et al. fanden bei Soldaten, die unmittelbar an Schußverletzun- gen des Kopfes verstorben waren, in 17 von 20 Fällen ein ausgeprägtes Ödem der Lunge [107]. Die Mortalität des NLE Zur Mortalität des NLE finden sich dagegen in der Literatur nur unpräzise Angaben, da aufgrund der geringen Inzidenz bisher keine klinischen Studien vorgenommen wurden. Von der Mehrzahl der Autoren wird die Mortalität auf 60–100% geschätzt [14, 28, 107, 113]. Klinik Eine Vorstellung vom klinischen Bild des NLE läßt sich derzeit in Ermangelung prospektiver Untersuchungen nur durch sorgfältige Analyse von Einzelfällen entwickeln. Dennoch können, trotz der Grenzen einer solchen Vorgehensweise, die Grundzüge des Krankheitsbildes auf diese Weise verdeutlicht werden. Es zeigt sich dabei, daß im klassischen Fall das Lungenödem innerhalb von Minuten nach einer eindeutig zu identifizierenden ZNS-Läsion entsteht. Die folgende Kasuistik schildert den Fall einer Patientin, die nach Krampfanfall ein fulminantes NLE entwickelte. Kasuistik In den frühen Morgenstunden wurde der Notarzt zu einer 51jährigen Patientin mit generalisiertem Krampfanfall gerufen. Bei Eintreffen war sie bereits postikterisch. Die Patientin war bewußtlos (Glasgow Coma Scale [GCS]=7), die Pupillen waren mittelweit, isokor, bei erhaltener Lichtreaktion und nachweisbarem Kornealreflex. Die Atemfrequenz war hoch, die Atemzüge tief, die Patientin hatte blutig tingiertes Sputum an den Lippen. Die Auskultation ergab beidseits bronchiale, mittelblasige Rasselgeräusche (RGs). Blutdruck (RR) und Herzfrequenz (HF) waren mäßiggradig erhöht (RR=160/80 mm Hg, HF=108/min). Fremdanamnestisch (Ehemann) wurde von einem seit Jahren bestehenden Krampfleiden berichtet, das trotz medikamentöser Therapie etwa einmal pro Monat zu einem generalisierten tonischklonischen Anfall führe. Die Patientin sei immer rasch erwacht, ohne bisher postikterisch gesundheitliche Probleme gehabt zu haben. Weiterhin wurde von einem insulinpflichtigen Diabetes mellitus und einem chronischen Nikotinabusus (20 Zigaretten/Tag) berichtet. Neben regelmäßiger antiepileptischer und antidiabetischer Therapie sei die Patientin seit einer Thrombarteriektomie der Halsschlagader vor 7 Jahren mit Marcumar eingestellt. Zunächst wurde der Verdacht auf eine intrazerebrale Blutung nach Krampfanfall unter MarcumarTherapie gestellt. Differentialdiagnostisch wurde auch eine endobronchiale Aspiration im Rahmen des Krampfanfalls für möglich gehalten. Da sich die Patientin zusehends neurologisch und pulmonal verschlechterte (GSC=6, zunehmende RG’s beidseits), wurde die Indikation zur endotrachealen Intubation und kontrollierten Beatmung gestellt. Aus dem Bronchialsystem konnte über den Tubus reichlich blutig tingiertes Sekret abgesaugt werden. Die Auskultation ließ zusätzlich auf eine beginnende Bronchospastik schließen. Die Narkose wurde daraufhin vertieft, zur Bronchiolyse wurde Theophyllin (5 mg/kg, i.v.) und zur Ödemprophylaxe Dexamethason (1 mg/kg, i.v.) verabreicht. Trotz therapeutischer Intervention ergaben sich hohe Beatmungsdrücke (Spitzendruck= 30 mm Hg) und niedrige Sauerstoffsättigungen (periphere Sauerstoffsättigung [SpO2]=40–45%) bei insgesamt sympatikotonen Kreislaufverhältnissen (RR= 150/90 mm Hg, HF=120/min). Zu diesem Zeitpunkt wurde die Möglichkeit eines Neurogenen Lungenödems nach Krampfanfall mit in die differentialdiagnostischen Überlegungen einbezogen. Zur Senkung der Vorlast wurden Furosemid (insgesamt 100 mg, i.v.) und Nitroglyzerin (10 mg/h, i.v.), zur Steigerung der Inotropie Dobutamin (2 µg/kg/min, i.v.) eingesetzt. Um die Beatmungsbedingungen weiter zu verbessern, wurden als Muskelrelaxans Vecuronium (8 mg, i.v.) und zur Broncholyse Adrenalin (0.6 mg, fraktioniert i.v.) verabreicht. Maßnahmen nach Klinikaufnahme Bis zur Klinikaufnahme (etwa 90 min nach Therapiebeginn) konnte mit den beschriebenen Maßnahmen eine weitere Stabilisierung des Zustands der Patientin erzielt werden. Die Oxygenierung war zu diesem Zeitpunkt deutlich verbessert (SpO2=80%, endexspiratorischer CO2Gehalt [EtpCO2]=35 mm Hg) bei weitgehend stabilen Zirkulationsverhältnissen (schnelle Nagelbettfüllung, warme Ex- tremitäten, RR=100/75 mm Hg) und nach wie vor bestehender Tachykardie (HF=120/min). Die Bronchospastik und die feuchten Rasselgeräusche waren ebenfalls rückläufig. Die Patientin hatte bis dahin bereits größere Mengen Urin ausgeschieden. Das zunächst abgeleitete 12-Kanal-EKG zeigte neben einer Sinustachykardie und unspezifischen anterolateralen Erregungsrückbildungsstörungen keinen pathologischen Befund.Auch mittels Echokardiographie konnten keine Hinweise auf einen Herzinfarkt oder eine Wandbewegungsstörung abgegrenzt werden. Die Computertomographie (CT) des Schädels konnte eine intrazerebrale Blutung, ein sub- oder epidurales Hämatom, einen frischen Hirninfarkt oder Zeichen erhöhten Hirndrucks ausschließen. In der Ultraschalluntersuchung des Abdomens stellten sich Zeichen der Rechtsherzinsuffizienz bei sonst weitgehend unauffälligem Befund dar. Radiologisch waren disseminierte, fleckförmige Verschattungen im Sinne von Infiltrationen der Lunge abgrenzbar, die als Ausdruck einer interstitiellen und beginnenden alveolären Anschoppung im Rahmen eines Lungenödems gewertet wurden. Nach Anlage eines zentralen Venenkatheters (zentraler Venendruck [ZVD]=14 mm Hg, bei positivem endexspiratorischen Beatmungsdruck [PEEP]= +5 cmH2O) konnte die Patientin mit weiter verbesserten Kreislauf- und Oxygenierungsverhältnissen (RR=140/80 mm Hg, HF=100/min, SpO2=95%) auf die Intensivstation verlegt werden. Nach 8 h konsequenter Weiterführung der medikamentösen Therapie und kontrollierter Beatmung war das EKG wieder unauffällig, und es zeigte, sich radiologisch bereits eine Rückbildungstendenz des Lungenödems, nach 14 h schließlich eine deutliche radiologische Befundbesserung. Das EKG normalisierte sich ebenfalls innerhalb der ersten 8 h. Im weiteren Verlauf der Intensivtherapie entwickelte sich am 5. Behandlungstag eine Pneumonie, die eine Langzeitbeatmung und im weiteren auch eine Tracheotomie notwendig machte. Am 44. Tag entwickelte die zu diesem Zeitpunkt bereits wieder spontan atmende Patientin einen generalisierten Krampfanfall mit nachfolgender Ateminsuffizienz, so daß sie erneut einige Stunden assistiert beatmet werden mußte. Der Anaesthesist 11·97 | 955 Notfallmedizin Tabelle 1 Die klinische Symptomatik beim NLE ist zu Beginn geprägt von Tachypnoe, Tachykardie, pulmonalen Rasselgeräuschen,ohne Hinweise auf eine primäre Herzinsuffizienz. Im Verlauf kann es zu einer Hypoxämie, im weiteren zum Vollbild des pulmonalen Ödems mit einer alveolären Flüssigkeitsanschoppung kommen, radiologisch als bilaterale Infiltrationen imponierend.Typisch für die Praxis ist auch die initial vermutete Aspiration Klinische Symptomatik Erweiterte Diagnostik Allgemein: ● Lunge: ● Rö-Thoraxq: ● bilaterale, diffuse interstitiell/alveoläre Infiltrationen → homogen grau/weißes Bild DD: Aspiration (häufig primäre Einweisungsdiagnose) Subfebrile Temperaturen Dyspnoe Tachypnoe ● Husten ● Hämophysis ● pulmonale Rasselgeräusche ● Herz ● Im Verlauf: ● Stenokardien ● Tachykardie EKG: ● Labor: ● Ischämiezeichen CK (MB) erhöht ● Troponin nachweisbar ● Leukozytose Zyanose Bronchospastik ● Hypoxämie ● akute Ateminsuffizienz ● Herz-Kreislauf-Versagen ● Am 51. Tag wurde die Patientin schließlich in stabilem Zustand auf eine Normalstation verlegt und konnte nach insgesamt 3 Monaten stationärer Behandlung unter entsprechender antiepileptischer, antihypertoner und antidiabetischer Medikation zur Anschlußheilbehandlung entlassen werden. Diskussion Der beschriebene Fall zeigt die typische Symptomatik der frühen oder klassischen Form eines NLE [21]. Es ist ein initiales Ereignis abgrenzbar, das potentiell einen erhöhten Hirndruck verursacht [100]. Bei der vorgestellten Patientin war es ein tonisch-klonischer Krampfanfall, der sehr wahrscheinlich zu einer akuten ICP-Erhöhung führte, klinisch erkennbar an dem sich zunehmend verschlechternden neurologischen Zustand. Konsekutiv kam es zu einer autonomen Gegenregulation (klinisch hier im Vordergrund eine überschießende sympathische Erregung), erkennbar an den deutlich erhöhten Blutdruck- und Herzfrequenzwerten. Im Verlauf kam es innerhalb von Minuten zu einer akuten Dekompensation mit Verschlechterung des Gasaustausches (SpO2-Werte<<50%) und wenig 956 | Der Anaesthesist 11·97 später auch zur klinischen Manifestation eines pulmonalen Ödems (RG’s +++, rötlich tingiertes schaumiges Trachealsekret). Die klinische Untersuchung beim NLE (Tabelle 1) zeigt also typischerweise Tachypnoe, Tachykardie, auskultatorisch feuchte Rasselgeräusche, ohne Hinweise auf eine primäre Herzinsuffizienz. Gelegentlich kann auch Fieber beobachtet werden. Im Verlauf kann es zu einer Hypoxämie, im weiteren zum Vollbild des pulmonalen Ödems mit einer alveolären Flüssigkeitsanschoppung kommen, klinisch als rötlichschaumiges Sekret, radiologisch als bilaterale Infiltrationen imponierend. Typisch für die Praxis ist auch die initial vermutete Aspiration. Diese kann jedoch im Verlauf ausgeschlossen werden, wenn die Symptomatik rasch rückläufig ist und der radiologische Befund auf eine symmetrische Infiltration hinweist, die sich nach etwa 24–48 h normalisiert. Die im dargestellten Fall sofort eingeleitete symptomatisch orientierte Notfalltherapie kann als geeignet bewertet werden, obwohl die pathophysiologischen Zusammenhänge bei der Patientin erst verzögert erfaßt wurden. Retrospektiv handelte es sich praktisch um eine kausale Behandlung, die den vier Leitzielen der Therapie eines NLE weitgehend entsprach (Tabelle 2): Eine Senkung des Hirndrucks wurde durch Einleitung einer Narkose und nachfolgende kontrollierte Hyperventilation angestrebt.Gleichzeitig wurde auf diese Weise auch eine Verbesserung der Sauerstoffversorgung des Organismus erreicht. Zur Senkung von Vor- und Nachlast des Herzens wurde Nitroglyzerin und Furosemid eingesetzt. Die Steigerung der Inotropie des Herzens wurde mit Dobutamin erreicht. Schlußfolgerung Zusammenfassend kann im hier vorgestellten Fall von einem fulminanten NLE als lebensbedrohlicher Komplikation nach tonisch-klonischem, generalisiertem Krampfanfall ausgegangen werden. Der Ausschluß anderer, potentiell in ein Lungenödem mündenden Auslöser sowie die rasche klinische und radiologische Besserung des Krankheitsbilds nach Einleitung einer symptomatischen Therapie belegen die Annahme. Das erneute Auftreten einer Atemnot nach Krampfanfall, wie bei der Patientin am 44. Behandlungstag geschehen, rechtfertigt zusätzlich die Diagnose „NLE“ für das primäre Notfallgeschehen [5]. Pathophysiologische Konzepte Obwohl schon 1881 zum ersten Mal beschrieben [88], gelang erst Cushing die sinnvolle Erklärung der kardiovaskulären Reaktion bei erhöhtem intrazerebralen Druck. Er vermutete, daß die Blutdruckerhöhung bei erhöhtem ICP der Aufrechterhaltung der intrazerebralen Zirkulation diene, eine primär sinnvolle Kompensationsstrategie des Organismus [23]. Später konnte gezeigt werden, daß die Regulation des systemischen Drucks oberhalb des intrazerebralen Drucks über Stimulation des autonomen Nervensystems, insbesondere des Sympathikus gelingt. Eine Steigerung des Venentonus, der myokardialen Inotropie und schließlich des Tonus der arteriellen Gefäße sind die sequenziellen Stellglieder, um die Perfusion des Gehirns aufrechtzuerhalten [28]. Unter bestimmten Umständen resultiert so ein exzessiv erhöhter peripherer Gefäßwiderstand (SVR), es kommt konsekutiv zum Linksherzversagen und schließlich zum pulmonalen Ödem. Der neurogene Ursprung dieses Lungenödems ist damit offensichtlich. Mit dieser sog. „Cushingreaktion“ ist die Entstehung der frühen (hydrostatischen) Form des NLE sehr gut zu erklären. Neben den hydrostatischen Veränderungen ist auch eine direkte Permeabilitätsstörung der Lungenkapillaren beim NLE nachweisbar, durch die es zum Übertritt von proteinreicher Flüssigkeit in die Alveolen kommt (späte, permeabilitäts-bedingte Form des NLE). Es kann jedoch davon ausgegangen werden, daß zwischen den hydrostatischen und permeabilitäts-bedingten Störungen keine direkte kausale Abhängigkeit existiert, wie zunächst vermutet wurde [114]. Bei der Erklärung der pathophysiologischen Phänomene des NLE wird heute von zwei zunächst getrennten Mechanismen ausgegangen, die sich gegenseitig verstärkend, eine gemeinsame Endstrecke besitzen: ein Lungenödem mit proteinreicher Flüssigkeit (Abb. 2). Ausgangspunkt für das Entstehen eines NLE ist ein Ereignis, daß zu einem akuten Anstieg des intrakraniellen Drucks führt. Neben intrazerebralen Blutungen, Schädelhirntraumata oder raumfordernden Prozessen können auch Krampfanfälle auslösende Ereignisse sein [53, 113]. Der plötzlich erhöhte ICP verursacht eine Gegenregulation des autonomen Nervensystems im Sinne einer parallelen Erregungssteigerung des Sympathikus und Parasympatikus [16, 17, 48, 75]. Die sympathische Reaktion mündet unter bestimmten Umständen in ein hydrostatisches Ödem, die parasympathische und/oder die vermutete konsekutive humorale Aktivierung (Histamin, Serotonin, Komplement, Granulozyten) in ein Permeabilitätsödem [75] in der Lunge. Über das genaue Zusammenwirken dieser Veränderungen bei der Entstehung des NLE liegen bis heute leider nur bruchstückartige Erkenntnisse vor. Die bisher bekannten Pathomechanismen, die ausgelöst durch einen plötzlichen ICP-Anstieg zur Entgleisung der Hämodynamik und zur Störung der endothelialen Permeabilität führen können, sollen jedoch im weiteren genauer erläutert werden. Hämodynamische Veränderungen Die meßbaren hämodynamischen Veränderungen beim NLE, Anstieg des linksatrialen Drucks (LAP), des WedgeDrucks (PCWP) sowie die pulmonalarterielle (PVR) und systemische Widerstandserhöhung (SVR) sind Ausdruck einer Gegenregulation des Organismus bei erhöhtem ICP. Die Aufrechterhaltung der zerebralen Perfusion wird zum einen angestrebt durch Steigerung der Vorlast mittels venöser Vasokonstriktion (Unterstützung des Blutrückstroms), zum anderen durch Steigerung der Nachlast mittels arterieller Vasokonstriktion (Erhöhung des arteriellen Mitteldrucks). Beide Mechanismen führen zwangsläufig auch zur Steigerung des mikrovaskulären Drucks im Kapillarbett der Lunge. In bestimmten Situationen kommt es dabei zur Dekompensation der beteiligten Systeme und zur Ausbildung eines pulmonalen Ödems [16, 17, 48, 75]. Offensichtlich sind dafür zwei Mechanismen verantwortlich: eine exzessive pulmonale Venenkonstriktion, und unter bestimmten Umständen ein akutes Linksherzversagen. Der Einfluß des ICP auf den Tonus der pulmonalen Venen ist schon länger bekannt [72].Als morphologisches Korrelat konnten ringförmige Verdickungen der Venenwand nachgewiesen werden (vgl. Abb. 1), die offensichtlich als Stellglied wesentlich den Druck im Venensystem der Lunge mitbestimmen [102]. Die pulmonalen Venen sind sowohl sympathisch als auch parasympathisch innerviert. Für die Venenkonstriktion nach ICP-Anstieg kommt endogenen Katecholaminen (vor allem Noradrenalin [3, 82]) eine bedeutende Rolle zu [74, 108]. Der Vagus hat über eine direkte Dilatation der Gefäßwand mittels cholinerger Rezeptoren einen antagonistischen Effekt auf die Katecholaminwirkung an den Lungenvenen und könnte so die Ausprägung eines NLE mildern [8]. Das akute Linksherzversagen Das akute Linksherzversagen ist die augenfälligste Veränderung im Rahmen eines NLE. Zwei pathophysiologische Mechanismen sind ausschlaggebend: der starke Anstieg des Widerstands in den systemischen und pulmonalen Gefäßen und der negativ inotrope Einfluß durch die Zunahme des Vagotonus [21, 27, 28]. Die Vor- und Nachlastzunahme wird auf den Einfluß von alpha-adrenerger Stimulation zurückgeführt [123]. Tierexperimentelle Studien sprechen von einer Zunahme des venösen Rückstroms um etwa 10% [7]. Die akute Nachlasterhöhung kann in bestimmten Situationen zu einer plötzlichen systemarteriellen Hypertonie führen [15]. Eine systemische Hypertonie wird jedoch nicht als essentieller Faktor für die Entstehung eines NLE angesehen [45]. Es wird vielmehr davon ausgegangen, daß sich ein NLE auch ohne arteriellen Blutdruckanstieg entwickeln kann [35]. Einige Autoren konnten nach subarachnoidaler Blutung (SAB) bei vorher herzgesunden Patienten eindeutige myokardiale Läsionen nachweisen [76, 98]. Die Veränderungen des beta-adrenergen Tonus während der Entstehung eines NLE sind jedoch bisher wenig untersucht. So ist z.B. unbekannt, ob der betaadrenerge Tonus primär abnimmt oder ob es im Rahmen der autonomen Entgleisung zu einem extremen Überschießen der alpha-adrenergen Stimulation und des Vagus kommt und so der betaadrenerge Einfluß nur relativ zurückgeht. Klinisch erscheint der Einsatz von beta-adrenergen Substanzen (Dobutamin) bei der Therapie eines NLE erfolgversprechend [25, 54, 101]. Eine Zunahme des Vagotonus als pathophysiologische Antwort des Organismus auf einen Anstieg des ICP ist dagegen ein allgemein akzeptierter Pathomechanismus im Rahmen des NLE [67, 89]. Kontrovers wird über die hämodynamischen Folgen der überschießenden Vagusreizung berichtet. Einige Autoren schließen auf eine protektive Wirkung der Vaguserregung, da durch Vagotomie die Inzidenz zur Entwicklung eines NLE auf bis zu 100% gesteigert war [8, 40]. Andere gehen eher von einer negativen Vaguswirkung auf die Leistungsfähigkeit des Herzmuskels aus [27, 39]. Ein wichtiger Faktor für die Entwicklung eines NLE ist die individuell sehr unterschiedliche kardiale Kompensationsfähigkeit. Nicht jedes Herz scheint in der Lage zu sein, die einschneidenden hämodynamischen Veränderungen der autonomen Entgleisung (Volumenverschiebung, Abnahme der Inotropie und gleichzeitige ErhöDer Anaesthesist 11·97 | 957 Notfallmedizin Abb.1 m Die Kräfte, die den Flüssigkeitsstrom (Qf) über die semipermeable Membran zwischen Kapillaren und Interstitium bestimmen, sind der hydrostatische Druckunterschied (∅P=Pmv–Pint) und der onkotische Druckunterschied (∅≠=≠mv–≠int) zwischen beiden Milleus (Starling HE (1896) Lancet I: 1267–1269). Steigt der hydrostatische Druck im Gefäß (Pmv) z.B. durch Tonuserhöhung des postkapillären Sphinkters oder der onkotische Druck im Interstitium (≠int) durch Übertritt von Protein aus der Kapillare kommt es zum Nettoabstrom von Flüssigkeit ins Gewebe, und ein Ödem entsteht [Qf=Kf (Pmv–Pint)–(≠mv–≠int) σ]. In der Lunge entwickelt sich zunächst ein interstitielles, im Verlauf dann ein alveoläres Lungenödem. [Pmv=mikrovaskulärer hydrostatischer Druck; Pint=interstitieller hydrostatischer Druck; ≠mv=mikrovaskulärer onkotischer Druck; ≠int=interstitieller onkotischer Druck, Kf=Permeabilität der mikrovaskulären Membran für Wasser (ml/min/mm Hg), σ=Permeabilität der mikrovaskulären Membran für zirkulierendes Protein (Normal=0,7)] hung des peripheren Widerstands) zu verkraften, ohne ein Pumpversagen zu entwickeln. In jüngsten Arbeiten wurde Nitric Oxyde (NO, bzw. „Endothelial Derived Releasing Factor“ [EDRF]) als ein wichtiger Antagonist der pulmonalen Hypertension auch bei massiver Sympatikusaktivität identifiziert [68, 95]. Hieraus könnten sich in Zukunft neue therapeutische Ansätze bei neurogenem Lungenödem ergeben (z.B. NOInhalation). Permeabilitätsstörungen beim NLE Unbestritten kommt es im Rahmen eines akuten ICP-Anstiegs zu einer verzögerten Permeabilitätsstörung im pulmonalen Kapillarbett. Proteinreiche Ödemflüssigkeit mit einem nahezu plasmaähnlichen Eiweißgehalt tritt dabei in die Alveolen über [4, 18, 56, 73]. Einige Autoren stellen die Permeabilitätsstörung in einen Zusammenhang mit der Zunahme des Lymphflusses in der Lunge. Der Anstieg des pulmonalen Gefäßdrucks und des Herzzeitvolumens im Rahmen der überschießenden sympathischen Erregung führt sekundär zu einer absoluten Oberflächenzu- 958 | Der Anaesthesist 11·97 nahme des pulmonalen Gefäßsystems [49, 108, 117]. Als weitere mögliche Ursachen für die verzögerte Permeabilitätsstörung nach ICP-Erhöhung werden eine hypoxische Schädigung der Endothelzellen [26, 115] sowie eine Einschränkung der Funktionsfähigkeit des Surfactantfaktors der Lungen [18] im Rahmen des primär hydrostatischen Lungenödems diskutiert. Die Freisetzung von sekundären Hormonen wie Histamin und Bradykinin [97, 116], eine Verlegung des Kapillarbetts durch neutrophile Granulozyten [80, 92] sowie ein direkter Einfluß des Neuropeptid „Y“ [43] werden ebenfalls als auslösende Faktoren vermutet. Daneben konnte eine Aktivierung des Komplementbindungssystems sowie ein direkter Einfluß von freien Sauerstoffradikalen nachgewiesen werden [61]. Zirkulierende Katecholamine selbst verursachen dagegen nachweislich keine gesteigerte Permeabilität des Lungengefäßendothels [106]. Neben verschiedenen neurohumoralen Faktoren wird auch ein direkter neuronaler Einfluß des ZNS auf die Permeabilität der Lungengefäße für möglich gehalten. So wiesen beispielsweise Hunde nach einer Kontinuitätsunterbrechung der kardiopulmona- len Nerven deutlich geringer ausgeprägte Permeabilitätsstörungen bei ICP-Erhöhung auf, als Tiere mit intakter kortikothorakaler Informationsverbindung [87]. Neuere Untersuchungen zur Pathophysiologie der Sepsis [1, 2] sowie der beschriebene neurohumorale Pathomechanismus legen aus unserer Sicht nahe, die Permeabilitätsstörung beim NLE als klinische Manifestation einer fulminanten generalisierten aseptischen Entzündungsreaktion (Systemic Inflamatory Response Syndrom=SIRS) zu interpretieren. Das für ein SIRS verantwortliche Trauma könnte im Falle des NLE das primäre zerebrale Ereignis (Trauma, Blutung, Infarkt, Krampfanfall) darstellen. Die konsekutive humorale Aktivierung von immunkompetenten Zellsystemen (Makrophagen, Leukozyten) würde demnach durch Ausschüttung von Zytokinen über Leukozyten/Endothelinteraktion („rolling“, „sticking“) und anschließende zytotoxische Aktivität der eingewanderten Zellen in eine Permeabilitätsstörung der Lungenstrombahn münden. Mit Hilfe dieses Modells wäre einerseits die typischerweise verzögerte Ausprägung der Permeabilitätsstörung [21] gut erklärt. Andererseits müßte jedoch folgerichtig das verzögert auftretende „neurogene“ Lungenödem als beginnendes Lungenversagen (ARDS) im Rahmen eines SIRS nach transient erhöhtem ICP interpretiert werden. Eine Klärung der tatsächlichen pathophysiologischen Zusammenhänge kann u.E. nur durch geeignete tierexperimentelle Untersuchungen erzielt werden. Beteiligte ZNS-Strukturen bei der Entwicklung des NLE Die wesentliche, jedem NLE vorausgehende pathophysiologische Veränderung ist eine akute Erhöhung des ICP. Diese Druckzunahme betrifft in den meisten Fällen alle Strukturen des ZNS, jedoch sind für die Pathogenese des NLE vor allem die den Kreislauf kontrollierenden Zentren von Bedeutung. Die Medulla oblongata scheint in diesem Zusammenhang die wichtigste Struktur des ZNS darzustellen [109, 112]. Daneben spielt möglicherweise auch der Hypothalamus eine wichtige Rolle [70, 71]. So konnte gezeigt werden, daß hypothalamische Neurone vermittelt via autonomes Nervensystem eben- falls das kardiovaskuläre System direkt beeinflussen können [66, 67]. Als Kommunikationsbahnen dienen offensichtlich nicht-myelinisierte C-Fasern, die die sympathische und parasympathische Erregungsteigerung unmittelbar an die Lungengefäße fortleiten [63]. Therapie des NLE Bei der Behandlung eines Patienten mit fulminantem NLE muß in erster Linie ein symptomatisches Vorgehen angeraten werden, letztlich auch in Ermangelung einer eindeutigen pathophysiologischen Erklärung der Symptomatik (Tabelle 2). Vier therapeutische Ziele sind dabei anzustreben: Senkung des Hirndrucks, Verbesserung der Sauerstoffversorgung des Organismus, ● Senkung der Vor- und Nachlast des Herzens, ● Steigerung der Inotropie des Myokards. ● liert. Ein Problem stellt in diesen Fällen die Beatmung mit PEEP dar. Zur Verbesserung des Gasaustauschs beim Lungenödem grundsätzlich indiziert, kann der Einsatz eines positiven endexspiratorischen Drucks nur bis zu einer Grenze von etwa 5–6 cmH2O ohne gleichzeitige Kontrolle des ICP empfohlen werden [58]. Schon bei Werten von 4–8 cmH2O konnte von Shapiro bei einem Teil der Patienten ein Anstieg des Hirndrucks nachgewiesen werden [105]. Höhere Werte lassen den ICP in jedem Fall weiter ansteigen, sodaß ein circulus vitiosus die Folge sein kann [41].Wenn möglich, sollte nach Klinikaufnahme eine Optimierung und Weiterführung der Beatmung unter kontinuierlicher Hirndruckmessung vorgenommen werden [21]. Cortison Als therapeutische Intervention erscheint auch Methylpredniloson sinnvoll zu sein. Edmons et al. sahen mit niedrigdosierten MethylprednisolonAerosol (0,05 mg/kg pro KG/h) im Tierversuch die besten Erfolge [29]. Auch die intravenöse Gabe von Methylprednisolon (40 mg/kg) führte zu einer deutlich geringeren Ausprägung des NLE [83]. Die Wirkung des Kortison scheint auf einer weitgehenden Unterdrückung der hämodynamischen Entgleisung sowie auf einer zellmembranstabilisierenden Wirkung zu basieren. Bei der Therapie eines NLE sollten alle Medikamente oder Maßnahmen vermieden werden, von denen eine hirndrucksteigernde Wirkung angenommen wird. ● Eine Senkung des Hirndrucks ist beim wachen Patienten nur durch indirekt wirkende Maßnahmen zu erreichen. Der Patient sollte bei Krampfanfällen unmittelbar mit intravenös zu verabreichenden Antikonvulsiva (z.B. Diazepam) behandelt werden, um einen erneuten Hirndruckanstieg zu verhindern (intravenöse Verweilkanüle). Weiterhin sollte der Patient mit erhöhtem Oberkörper gelagert bzw. transportiert werden. In jedem Fall ist die Gabe von Sauerstoff indiziert (auch als sehr wirksamer pulmonaler Vasodilatator). Zur Behandlung schwerer Formen des neurogenen Lungenödems wurden hirndrucksenkende Maßnahmen, wie kontrollierte Hyperventilation (arterieller pCO2 [paCO2]=32–35 mm Hg, ETpCO2=35–37 mm Hg]) [41], Manitinfusionen [14] sowie chirurgische Interventionen in Form einer Ventrikulostomie bzw. direkter Dekompression [31] als erfolgreiche Verfahren beschrieben. Beatmung In der dargestellten Kasuistik wurde die Patientin aufgrund der zunehmenden Bewußtseinseintrübung intubiert und im weiteren, zunächst unter der Vorstellung eines erhöhten ICP nach intrazerebraler Blutung, kontrolliert hyperventi- Abb.2 m Das Flußdiagramm zeigt die Entstehung eines Neurogenen Lungenödems. Auslösend ist in jedem Fall eine Erhöhung des intrakraniellen Drucks. Über zwei, wahrscheinlich unabhängig voneinander ablaufende pathophysiologische Mechanismen kommt es im Verlauf zum Übertritt von Flüssigkeit und Eiweiß in das Lungeninterstitium bzw. in die Alveolen Der Anaesthesist 11·97 | 959 Notfallmedizin Tabelle 2 Die Therapie des Neurogenen Lungenödems sollte an vier Leitzielen orientiert sein: Senkung des Hirndrucks, Verbesserung der Sauerstoffversorgung, Senkung der Vor- und Nachlast des Herzens und Steigerung der Inotropie. Die daraus resultierenden wesentlichen Maßnahmen der Primärtherapie sind tabellarisch zusammengefaßt 1. Hirndruck senken 2. Oxygenierung verbessern Basismaßnahmen ● Oberkörperhochlagerung ● hirndrucksteigernde Medikamente vermeiden O2–Gabe ● über Nasensonde/Maske (6 l/min) ● Glucocorticoide (Acrosol, bzw. i.v.) (?) Erweiterte Maßnahmen Osmodiuretika (z.B. Manit) ● Intubation+kontroll. Hyperventilation (PaCO2=32–35 mm Hg) ● ggf. chirurgische Intervention (Trepanation) ggf. Intubation Beatmung ● PEEP <4–8 mm Hg (cave Hirndrucksteigerung) ggf. Relaxation ● ● 3. Pre- und Afterload senken 4. Inotropie steigern ggf. unblutiger Aderlaß beta-adrenergene Substanzen z.B.: • Dobutamin Vasodilatatoren ● Nitroglycerin ● Dihydrazalin ● Nitroprussid-Natrium ● ggf. Alpha-Rezeptorenblocker ggf.Vagusblockade z.B.: • Atropin Diuretika ● Furosemid pharmakologische Mechanismus aufgeklärt wäre. Schlußfolgerung Das NLE ist eine seltene, immer lebensbedrohliche Komplikation nach pathologischer Erhöhung des ICP jeglicher Ätiologie. Ein NLE muß immer dann angenommen werden, wenn sich nach einer Schädigung des zentralen Nervensystems akut ein pulmonales Ödem entwickelt und andere Ursachen für die pulmonalen Veränderungen wie z.B. Aspiration, primär myokardiales Versagen oder toxische Einwirkungen ausgeschlossen werden können. Das Ödem scheint in der frühen Form als Folge einer fulminanten hydrostatischen Druckbelastung (Cushingreaktion), in der verzögerten Ausprägung im Rahmen einer Permeabilitätsstörung der Lungenstrombahn (möglicherweise als Ausdruck einer systemischen Entzündungsreaktion [SIRS]) zu entstehen. Die Klärung der genauen pathophysiologischen Zusammenhänge wird Gegenstand weiterer Untersuchungen sein müssen. Fazit für die Praxis Definition Therapie der hämodynamischen Veränderungen Zur Verbesserung der Folgen der autonomen Entgleisung beim NLE wird die symptomatische Gabe von vasodilatierenden Medikamenten (z.B. Nitroglyzerin, Dihydrazalin oder NitroprussidNatrium) in Kombination mit positiv inotropen Substanzen zur Erhöhung des Herzzeitvolumens empfohlen [14]. Auch kann u.E. die Gabe eines rasch wirkenden Diuretikums (z.B. Furosemid) zur weiteren Vorlastsenkung angezeigt sein. Bei ausgeprägtem systemischem Hochdruck sollte eine Therapie mit alpha-Rezeptor-Blockern erwogen werden. Aus Tierversuchen wird über den erfolgreichen Einsatz von Chlorpromazin beim NLE berichtet [124]. Der Einsatz vornehmlich beta-adrenerger Substanzen (z.B. Dobutamin) scheint zur Steigerung der Inotropie des Herzmuskels sinnvoll. Es finden sich sowohl aus Tierversuchen als auch in klinischen Berichten Hinweise auf den positiven 960 | Der Anaesthesist 11·97 Einfluß dieser Substanzen beim NLE [25, 54, 101]. In diesem Zusammenhang ist ggf. auch ein Behandlungsbeginn mit Digitalispräparaten zu erwägen. Bei überwiegender Vagusstimulation könnte die Gabe von Atropin sinnvoll sein, indem indirekt eine positiv inotrope Wirkung induziert wird [21]. Tierexperimentell erfolgreich waren ebenfalls die Induktion einer vorübergehenden Hypovolämie bzw. eine Stellatumblockade zur Verbesserung der Hämodynamik [6, 85]. Zur Therapie der beobachteten Permeabilitätsstörung liegen bisher ebenfalls nur Ergebnisse aus experimentellen Arbeiten vor. Neben dem erfolgreichen Einsatz von hyperbarer Sauerstofftherapie [47], konnte auch ein günstiger Einfluß von beta-adrenergen Substanzen nachgewiesen werden [38, 93]. Der Einsatz von Diphenylhydantoin (DPH) und Chlorpromazin scheinen speziell für die Eindämmung der Permeabilitätsstörung einen positiven Effekt zu haben [85, 123], ohne daß der zugrundliegende Das neurogene Lungenödem (NLE) ist definiert als ein pulmonales Ödem, das sich akut nach einer Schädigung des zentralen Nervensystems entwickelt, wobei andere Ursachen für die pulmonalen Veränderungen, wie z.B. Aspiration, primär myokardiales Versagen oder toxische Einwirkungen ausgeschlossen werden können. Pathophysiologie Die Läsion des zentralen Nervensystems mit erhöhtem intrakraniellen Druck triggert eine ausgeprägte Stimulation des autonomen Nervensystems, um die Perfusion des Gehirns aufrechtzuhalten. In der Folge exzessiver peripherer Vasokonstriktion kann es hierbei zum Linksversagen mit der Entstehung eines pulmonalen Ödems kommen. Neben den hydrostatischen Veränderungen ist aber auch eine direkte Permeabilitätsstörung der Lungenkapillaren beim NLE mit Übertritt von proteinreicher Flüssigkeit in die Alveolen nachweisbar. Therapie Die Therapie setzt sich zusammen aus der ● ● Senkung des Hirndrucks und der Senkung der Vor- und Nachlast des Herzens bei gleichzeitiger Steigerung der myokardialen Inotropie. Literatur 1. American College of Chest Physicians/Society of Critical Care Medicine (1992) Consensus Conference definitions for sepsis and organ failure and guidelines for the use of innovative therapies in sepsis. Crit Care Med 20:864–874 2. Bauer M (1996) Pathophysiologie der Sepsis. Aktuelle Konzepte. Anaesthesist 45:313–322 3. Beckmann DL, Iams SG (1979) Circulating catecholamines in cats before and after lethal head injury. Proc Soc Exp Biol Med 160:200–202 4. 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