Endotrachealtubus (ETT): Einführtiefe und Tidalvolumen

Klinischer Hintergrund

Bei der maschinellen Beatmung sind zwei Entscheidungen bereits bei der Intubation zentral: wie tief der Tubus eingeführt werden soll und welches Tidalvolumen eingestellt wird. Beide Entscheidungen sind zeitkritisch und werden häufig in chaotischen Situationen getroffen, in denen das tatsächliche Körpergewicht der Patientin oder des Patienten unbekannt oder irreführend sein kann.

Die Einführtiefe eines oralen Endotrachealtubus muss zwischen zwei Risiken abgewogen werden. Eine zu tiefe Platzierung führt zur endobronchialen Intubation, meist in den rechten Hauptbronchus, mit Atelektasen der nicht beatmeten Lunge und Barotrauma der beatmeten Lunge als Folge. Eine zu flache Platzierung birgt das Risiko, dass der Cuff im Kehlkopf liegt, was zu Stimmbandschäden und unvollständiger Abdichtung führen kann. Ein längenbasierter Formelwert liefert einen systematischen Ausgangspunkt, der die Abhängigkeit von der Auskultation verringert, die insbesondere in lauten Umgebungen unzuverlässig ist [2].

Das Tidalvolumen bei lungenprotektiver Beatmung sollte nach dem Idealgewicht (predicted body weight) dosiert werden, nicht nach dem aktuellen Körpergewicht. Dies liegt daran, dass das Lungenvolumen mit Körpergröße und Geschlecht korreliert, nicht mit der Körpermasse. Bei übergewichtigen Patientinnen und Patienten würde eine Dosierung nach dem tatsächlichen Gewicht schädlich hohe Tidalvolumina ergeben [3]. Die Praxis, auf der dieser Rechner beruht, 6 bis 8 mL/kg Idealgewicht, stammt aus der ARDS-Network-Studie aus dem Jahr 2000, die zeigte, dass ein niedriges Tidalvolumen (6 mL/kg Idealgewicht) im Vergleich zu einem traditionellen (12 mL/kg) die Sterblichkeit bei Patientinnen und Patienten mit akuter Lungenschädigung und ARDS von 39,8 auf 31,0 Prozent senkte [1].

Berechnung von Endotrachealtubustiefe und Tidalvolumen

Der Rechner ermittelt anhand von Geschlecht und Körpergröße der Patientin oder des Patienten zwei Werte: das Idealgewicht nach Devine und die orale Einführtiefe nach der Chula-Formel.

Idealgewicht (Devine):

$$\text{Idealgewicht (Mann)} = 50 + 2{,}3 \times (\text{Körpergröße}_{\text{Zoll}} - 60)$$

$$\text{Idealgewicht (Frau)} = 45{,}5 + 2{,}3 \times (\text{Körpergröße}_{\text{Zoll}} - 60)$$

wobei die Körpergröße in Zoll angegeben wird (1 Zoll = 2,54 cm). Die Devine-Formel wurde 1974 veröffentlicht und hat sich zur am häufigsten verwendeten Methode entwickelt, um das Idealgewicht bei der Dosierung der lungenprotektiven Beatmung zu schätzen. Sie beruht auf empirischen Daten zum Zusammenhang zwischen Körpergröße und idealem Körpergewicht und wurde in der ARDS-Network-Studie unter der Bezeichnung "predicted body weight" verwendet [1].

Tidalvolumen:

$$V_T = 6\text{--}8 ;\text{mL/kg Idealgewicht}$$

Der untere Teil des Intervalls (6 mL/kg) wird bei etabliertem ARDS empfohlen. Bei weniger schwerer Lungenschädigung oder perioperativer Beatmung kann ein Wert von bis zu 8 mL/kg angemessen sein. Der Plateaudruck sollte unabhängig vom gewählten Tidalvolumen innerhalb des Intervalls unter 30 cm H₂O gehalten werden [1].

Orale ETT-Tiefe:

$$\text{ETT-Tiefe (cm)} = 0{,}1 \times \text{Körpergröße (cm)} + 4$$

Diese Formel, Chula-Formel genannt, wurde in einer prospektiven Studie an 100 thailändischen erwachsenen Patientinnen und Patienten hergeleitet, die unter Allgemeinanästhesie intubiert wurden [4]. Der Cuff des Tubus wurde 2 cm unterhalb der Stimmlippen platziert, und der Abstand der Tubusspitze zur Carina wurde mit einem flexiblen Bronchoskop gemessen. Der Abstand von den Stimmlippen zur Carina korrelierte mit der Körpergröße der Patientin oder des Patienten (Pearson r = 0,557, p < 0,05), nicht jedoch mit dem Geschlecht. Die Formel gibt den Abstand vom oberen rechten Eckzahn bis zu dem Punkt an, an dem die Tubusspitze 2 cm oberhalb der Carina liegt.

Interpretation in der Praxis

Für einen 180 cm großen Mann ergibt die Formel eine ETT-Tiefe von 22 cm und ein Idealgewicht von etwa 75 kg, was einem Tidalvolumen von 450 bis 600 mL entspricht. Für eine 165 cm große Frau beträgt die ETT-Tiefe 20,5 cm und das Idealgewicht etwa 57 kg, was 342 bis 456 mL ergibt.

Die berechnete ETT-Tiefe ist ein Ausgangspunkt, keine endgültige Vorgabe. Die Tubusspitze sollte mindestens 2,5 cm oberhalb der Carina liegen, um Kopfbewegungen ohne das Risiko einer endobronchialen Migration zu tolerieren. In einer Studie an 160 Patientinnen und Patienten lag die Tubusspitze bei 20 Prozent der Frauen und 18 Prozent der Männer näher als 2,5 cm an der Carina bei den traditionell empfohlenen Tiefen von 21 bzw. 23 cm, weshalb die Autoren 20 cm für Frauen und 22 cm für Männer als sicherere Werte vorschlugen [2].

Validierung und Leistung

Tidalvolumen und lungenprotektive Beatmung. Die ARDS-Network-Studie randomisierte 861 Patientinnen und Patienten mit akuter Lungenschädigung oder ARDS zu einem niedrigen (6 mL/kg Idealgewicht) bzw. traditionellen (12 mL/kg) Tidalvolumen [1]. Die Studie wurde bei der Zwischenanalyse vorzeitig abgebrochen. Die Sterblichkeit vor Entlassung nach Hause und ohne Beatmung sank von 39,8 auf 31,0 Prozent (p = 0,007). Die Anzahl der beatmungsfreien Tage Tag 1 bis 28 stieg von durchschnittlich 10 auf 12 (p = 0,007). Die Plateaudrücke unterschieden sich mit durchschnittlich 25 ± 6 cm H₂O in der Niedrigvolumengruppe gegenüber 33 ± 8 cm H₂O in der traditionellen Gruppe (p < 0,001).

Eine systematische Übersichtsarbeit und Metaanalyse von 11 Studien mit insgesamt 12 912 maschinell beatmeten erwachsenen Patientinnen und Patienten in Notaufnahmen ergab, dass ein niedriges Tidalvolumen mit einer geringeren Sterblichkeit assoziiert war (26,5 gegenüber 31,1 Prozent, OR 0,80, 95 % KI 0,72 bis 0,88) sowie mit weniger Beatmungstagen und kürzerer Verweildauer [5]. Die Evidenzstärke wurde als niedrig eingestuft, der Effekt war jedoch konsistent.

Eine Implementierungsstudie an 8 692 Patientinnen und Patienten in 12 Krankenhäusern zeigte, dass ein computergestütztes Protokoll zur lungenprotektiven Beatmung den Anteil der Patientinnen und Patienten, die ≤ 6,5 mL/kg Idealgewicht erhielten, von 69,8 auf 72,5 Prozent erhöhte und den Anteil mit > 8 mL/kg von 9,0 auf 6,7 Prozent senkte, jedoch ohne nachweisbaren Effekt auf die Sterblichkeit oder die beatmungsfreien Tage [6]. Dies deutet darauf hin, dass eine verbesserte Einhaltung bereits niedriger Volumina einen begrenzten zusätzlichen Nutzen bringt, wenn das Ausgangsniveau bereits gut ist.

ETT-Tiefe. In der randomisierten Studie von Sitzwohl et al. wurden vier Methoden zur Erkennung einer endobronchialen Intubation bei 160 erwachsenen Patientinnen und Patienten verglichen: Tubustiefe, Auskultation, Beobachtung der Thoraxbewegungen sowie eine Kombination aller drei [2]. Die Tubustiefe allein hatte eine Sensitivität von 88 Prozent (95 % KI 75 bis 100) für die Erkennung einer endobronchialen Intubation, verglichen mit 65 Prozent für die Auskultation und 43 Prozent für die Beobachtung der Thoraxbewegungen. Die Kombination aller drei Methoden ergab eine Sensitivität von 100 Prozent. Die Sensitivität der Tubustiefe war zudem unabhängig von der Erfahrung der beurteilenden Person, im Gegensatz zur Auskultation, bei der unerfahrene Ärztinnen und Ärzte in über der Hälfte der Fälle eine endobronchiale Intubation übersahen.

Die Chula-Formel wurde an einer thailändischen Population validiert, und ihre Genauigkeit in anderen ethnischen Gruppen wurde nicht systematisch untersucht. Die Kohorte der Studie umfasste 100 Patientinnen und Patienten, von denen die Mehrheit Frauen waren, und die Formel beruht auf Messungen an einer relativ homogenen Population [4].

Einschränkungen

Idealgewicht und Devine-Formel. Die Formel ist aus Daten erwachsener Amerikanerinnen und Amerikaner hergeleitet und wurde nicht in allen Populationen validiert. Sie liefert eine Schätzung der Lungengröße anhand der Körpergröße, es besteht jedoch eine individuelle Variation der Thoraxanatomie und des Lungenvolumens. Bei extremer Kleinwüchsigkeit oder Großwüchsigkeit außerhalb des Intervalls von 120 bis 220 cm wird die Schätzung unsicher. Patientinnen und Patienten mit Amputationen oder Wirbelsäulendeformitäten, bei denen die gemessene Körpergröße nicht der genetischen Körpergröße entspricht, stellen ein besonderes Problem dar, und hier können Alternativen wie die Armlänge oder die Kniehöhe zur Schätzung der Körpergröße in Betracht gezogen werden.

Tidalvolumen. Das Intervall von 6 bis 8 mL/kg Idealgewicht gilt für erwachsene Patientinnen und Patienten. Bei Patientinnen und Patienten mit metabolischer Azidose oder hoher CO₂-Produktion kann ein Wert von 6 mL/kg zu einer respiratorischen Azidose führen, und dann muss möglicherweise die Atemfrequenz erhöht werden statt des Tidalvolumens. Bei schwerer Adipositas kann das Idealgewicht deutlich niedriger sein als das tatsächliche Gewicht, was dazu führt, dass das Tidalvolumen von unerfahrenen Klinikerinnen und Klinikern als niedrig empfunden werden kann. Dies ist korrekt: Das Lungenvolumen nimmt nicht mit der Körpermasse zu, und eine Dosierung nach dem tatsächlichen Gewicht würde ein Volutrauma verursachen [3].

ETT-Tiefe. Die Chula-Formel gilt für die orale Intubation und ist bei der nasalen Intubation nicht anwendbar, bei der eine andere Tiefe erforderlich ist (etwa 5 cm tiefer). Die Formel berücksichtigt keine Variationen in der Position der Zahnreihe, der Kieferkonfiguration oder der Halslänge. Sie liefert auch keine Information über den Durchmesser des Tubus, der separat gewählt werden muss. Bei einer schwierigen Atemwegssituation, in der die Laryngoskopie schwierig ist, kann die berechnete Tiefe möglicherweise nicht erreicht werden, und dann muss der Tubus bestmöglich gesichert und die Position nachträglich verifiziert werden.

Bestätigen Sie die Tubusposition immer mit quantitativer Kapnografie, die die einzige Methode ist, die eine ösophageale Intubation sicher ausschließt. Auskultation und Thoraxröntgen ergänzen die Kapnografie, ersetzen sie jedoch nicht.

Quellen

1. Acute Respiratory Distress Syndrome Network, Brower RG, Matthay MA, m.fl. Ventilation with lower tidal volumes as compared with traditional tidal volumes for acute lung injury and the acute respiratory distress syndrome. N Engl J Med. 2000;342(18):1301-8. PMID: 10793162
2. Sitzwohl C, Langheinrich A, Schober A, m.fl. Endobronchial intubation detected by insertion depth of endotracheal tube, bilateral auscultation, or observation of chest movements: randomised trial. BMJ. 2010;341:c5943. PMID: 21062875
3. Kitisin N, Caroli A, Carvalho Ferreira J, m.fl. Mechanical ventilation for ICU patient with obesity: current best practices and future directions. Intensive Care Med. 2026;52(5):1051-1065. PMID: 41954744
4. Techanivate A, Rodanant O, Charoenraj P, m.fl. Depth of endotracheal tubes in Thai adult patients. J Med Assoc Thai. 2005;88(6):775-81. PMID: 16083218
5. De Monnin K, Terian E, Yaegar LH, m.fl. Low Tidal Volume Ventilation for Emergency Department Patients: A Systematic Review and Meta-Analysis on Practice Patterns and Clinical Impact. Crit Care Med. 2022;50(6):986-998. PMID: 35120042
6. Grissom CK, Lanspa MJ, Groat D, m.fl. Implementation of Lung-Protective Ventilation in Patients With Acute Respiratory Failure. Crit Care Med. 2023;51(6):797-807. PMID: 36988337