Klinischer Hintergrund
Eine primäre Druckwellenverletzung der Lunge entsteht, wenn eine Druckwelle einer Explosion auf das Lungenparenchym übertragen wird, mit alveolärer Ruptur, Hämoptyse und Hypoxämie als charakteristischen Merkmalen. Der Schweregrad reicht von subklinischen radiologischen Befunden bis zu lebensbedrohlicher respiratorischer Insuffizienz mit bronchopleuraler Fistel und refraktärer Hypoxämie. Die Entscheidung, die das Instrument unterstützt, betrifft die Aggressivität der Beatmung: ob eine konventionelle lungenprotektive Beatmung ausreicht oder ob fortgeschrittene Verfahren wie Hochfrequenzbeatmung, seitengetrennte Lungenbeatmung, inhalatives Stickstoffmonoxid oder die extrakorporale Membranoxygenierung (ECMO) frühzeitig erwogen werden sollten.
Die Druckwellenverletzung der Lunge ist in Friedenszeiten selten, kann jedoch bei Explosionen in geschlossenen Räumen bis zu 6 von 10 Zivilpersonen betreffen und 6 bis 11 % der militärischen Verwundeten in modernen Konflikten [3]. Ohne ein Graduierungsinstrument besteht die Gefahr, dass Patienten entweder unterschätzt werden, mit zu später Eskalation der Beatmung, oder überschätzt werden, mit unnötig fortgeschrittener und ressourcenintensiver Therapie.
Berechnung des Schweregrads der Druckwellenverletzung der Lunge
Das Instrument graduiert die Verletzung in drei Stufen (leicht, mittelschwer, schwer) anhand von drei Komponenten, wobei die schlechteste Komponente den Gesamtgrad festlegt.
1. Oxygenierungsindex (PaO₂/FiO₂):
\text{P/F-Quotient} = \frac{\text{PaO}_2 \text{ [mmHg]}}{\text{FiO}_2 \text{ (Fraktion)}}}
Schwellenwerte: P/F > 200 entspricht leicht, 60 bis 200 entspricht mittelschwer, < 60 entspricht schwer.
2. Thoraxröntgen: Ein lokalisiertes Infiltrat entspricht leicht, ein bilaterales oder diffuses Infiltrat entspricht mittelschwer, ein massives Infiltrat entspricht schwer.
3. Bronchopleurale Fistel: Das Vorliegen einer Fistel hebt den Grad unabhängig von den übrigen Komponenten auf mindestens mittelschwer an.
Der endgültige Schweregrad ist der höchste (schlechteste) Grad, den eine einzelne Komponente angibt.
Die Ableitungskohorte bestand aus 15 Patienten mit primärer Druckwellenverletzung der Lunge nach zwei Explosionen in zivilen Bussen in Israel im Jahr 1996 [1]. Es handelte sich um eine retrospektive Analyse. Alle Patienten waren in einem geschlossenen Raum verletzt worden, was den hohen Anteil bilateraler Lungenbeteiligung erklärt: 12 von 15 (80 %) hatten bilaterale Verschattungen im initialen Thoraxröntgen, und 10 von 15 waren bei Aufnahme ausgeprägt hypoxämisch (PaO₂ < 65 mmHg trotz Sauerstoffgabe). Fünf Patienten (33 %) hatten eine klinisch signifikante bronchopleurale Fistel. Fünf Patienten entwickelten ein ARDS mit einem Murray-Lungenschädigungsscore > 2,5.
Interpretation in der Praxis
| Schweregrad | Klinisches Bild | Management |
|---|---|---|
| Leicht | P/F > 200, lokalisiertes Infiltrat, keine bronchopleurale Fistel | Konventionelle lungenprotektive Beatmung mit niedrigem Tidalvolumen und mäßigem PEEP. Eine nichtinvasive Beatmung beim wachen, kooperativen Patienten erwägen. Die Prognose ist gut. |
| Mittelschwer | P/F 60 bis 200, bilaterales oder diffuses Infiltrat, oder bronchopleurale Fistel ohne schwere Hypoxämie | Invasive Beatmung mit lungenprotektiver Strategie. PEEP wird individuell titriert. Engmaschige Überwachung auf Pneumothorax und Fistelprogression. Intensivpflichtigkeit. |
| Schwer | P/F < 60, massives Infiltrat, und/oder bronchopleurale Fistel mit schwerer Hypoxämie | Frühzeitige Eskalation auf fortgeschrittene Beatmung: Hochfrequenz-Jet-Beatmung, seitengetrennte Lungenbeatmung, inhalatives Stickstoffmonoxid oder ECMO. Die Mortalität ist hoch. |
In der Ableitungskohorte überlebten alle sechs Patienten mit mittelschwerer Verletzung, während drei von vier Patienten mit schwerer Verletzung verstarben [1]. Von fünf Patienten mit leichter Verletzung überlebten vier, und beim Verstorbenen war die Todesursache eine Hirnschädigung, nicht ein respiratorisches Versagen.
Validierung und Leistung
Dem Instrument fehlt eine formelle externe Validierung. Die Ableitungskohorte umfasste 15 Patienten, was zu klein ist, um Diskrimination oder Kalibrierung sicher abzuschätzen. Keine publizierte Studie hat eine c-Statistik, AUC oder Kalibrierungsmaße für den Score berichtet.
Der nächstgelegene Vergleich findet sich in einer militärischen Kohorte aus einem NATO-Role-3-Krankenhaus in Afghanistan von 2008 bis 2013, in der 73 Patienten mit primärer Druckwellenverletzung der Lunge unter 648 Explosionsverletzten identifiziert wurden (Prävalenz 11,2 %) [2]. Diese Kohorte unterschied sich in mehrfacher Hinsicht von der Ableitungskohorte: Die Verletzungen entstanden überwiegend im Freien (72,8 % waren „dismounted", also zu Fuß), der Anteil bilateraler Lungenbeteiligung war niedriger, und der mittlere P/F-Quotient betrug 297 (SD 175), was darauf hindeutet, dass die meisten Patienten als leicht eingestuft würden. Nur 16,6 % hatten einen P/F < 200. Von 73 Patienten verstarben 8, und keiner der Todesfälle war durch respiratorisches Versagen verursacht. Die Autoren schlossen, dass eine konventionelle lungenprotektive Beatmung für die Mehrheit ausreichend war und dass fortgeschrittene Beatmungsverfahren nur in Ausnahmefällen erforderlich waren. Dies weist darauf hin, dass die aus einer Kohorte mit schwerer Verletzung in geschlossenen Räumen abgeleiteten Schwellenwerte des Instruments den Schweregrad bei im Freien verletzten militärischen Patienten überschätzen können.
Eine Übersichtsarbeit aus dem Jahr 2019 bestätigt, dass es keine spezifische Therapie der primären Druckwellenverletzung der Lunge gibt und dass die Behandlung auf mechanischer Beatmung, Intensivmedizin und unterstützenden Maßnahmen beruht [4]. Die Autoren betonen, dass der Verlauf stark von Begleitverletzungen beeinflusst wird, was den Vorhersagewert eines isoliert lungenbezogenen Scores begrenzt.
Limitationen
Das Instrument gilt für die primäre Druckwellenverletzung der Lunge. Es berücksichtigt keine sekundären oder tertiären Verletzungen (penetrierendes Thoraxtrauma, Verbrennungen, Druckwellenschädigung anderer Organsysteme), und Begleitverletzungen sind häufig und beeinflussen die Prognose stärker als die Lungenschädigung allein [4].
Die Ableitungskohorte bestand ausschließlich aus zivilen Opfern von Explosionen in geschlossenen Räumen, einer Situation, die eine besonders starke Druckwellenexposition erzeugt. Im Freien oder in militärischen Umgebungen verletzte Patienten können leichtere Lungenschädigungen aufweisen, als der P/F-Quotient allein nahelegt, und die Schwellenwerte können dann zu einer Übertherapie führen [2].
Eine bronchopleurale Fistel kann klinisch früh schwer zu identifizieren sein, insbesondere bevor die mechanische Beatmung begonnen wurde. Das Instrument setzt voraus, dass die Fistel bereits diagnostiziert ist, was in der Praxis häufig erst geschieht, nachdem die Beatmung begonnen wurde und ein Barotrauma aufgetreten ist.
Der Score ist zum Berechnungszeitpunkt statisch, doch die Druckwellenverletzung der Lunge ist ein dynamischer Prozess. Die Hypoxämie kann sich in den ersten Stunden verschlechtern, und ein Patient, der initial als leicht beurteilt wird, kann rasch zu einer mittelschweren oder schweren Verletzung fortschreiten. Eine wiederholte Beurteilung ist erforderlich, insbesondere in den ersten 6 bis 12 Stunden.
Die FiO₂ ist als Fraktion anzugeben (0,21 bis 1,0), nicht als Prozentwert. Ein häufiger Fehler besteht darin, die FiO₂ als 21 statt als 0,21 anzugeben, was einen um das 100-Fache zu niedrigen P/F-Quotienten ergibt und den Patienten fälschlicherweise als schwer einstuft.
Quellen
- Pizov R, Oppenheim-Eden A, Matot I, m.fl. Blast lung injury from an explosion on a civilian bus. Chest. 1999;115(1):165-72. PMID: 9925079
- Aboudara M, Mahoney PF, Hicks B, m.fl. Primary blast lung injury at a NATO Role 3 hospital. J R Army Med Corps. 2014;160(2):161-6. PMID: 24464466
- Scott TE, Kirkman E, Haque M, m.fl. Primary blast lung injury, a review. Br J Anaesth. 2017;118(3):311-316. PMID: 28203741
- Sziklavari Z, Molnar TF. Blast injures to the thorax. J Thorac Dis. 2019;11(Suppl 2):S167-S171. PMID: 30906581