Medizin Beatmung: Die Geschichte vom künstlichen Luftholen

Schwer kranke Covid-19-Patienten müssen beatmet werden, um am Leben zu bleiben. Geräte, die gelähmte, verletzte oder kranke Lungen beim Luftholen unterstützen, gibt es bereits seit über hundert Jahren. Es begann mit dem "Pulmotor" zur Beatmung in Notfällen, später kam die "Eiserne Lunge" hinzu.

Eine «Eiserne Lunge» ist am am 14.02.2017 im neu konzipierten Themenraum «Leben und Sterben» der Dauerausstellung «Abenteuer Mensch» im Deutschen Hygiene-Museum in Dresden (Sachsen) zu sehen.
Eine "Eiserne Lunge" Bildrechte: dpa

Der belgische Arzt Andreas Vesal beatmete Mitte des 16. Jahrhunderts bereits ein Schwein. In einem dokumentierten Experiment führte er einen Luftröhrenschnitt durch und blies mittels eines Strohhalms Luft in die Lungen des Tieres. Es zeigte sich, dass Herzschlag und Blutkreislauf weiter funktionierten. Andreas Vesal, auch lateinisch Vesalius genannt, gilt heute als der Begründer der modernen Anatomie. Der Luftröhrenschnitt (Tracheotomie) war und ist ein wichtiger Eingriff zur Lebensrettung. Als die Diphterie noch insbesondere als Kinderkrankheit verbreitet war, half er als letztes Mittel, den luftdicht zugeschwollenen Rachen zu umgehen und so die Kinder vor dem Ersticken zu bewahren. Auch heute noch nutzt man mitunter den direkten Zugang über den Luftröhrenschnitt als einen Weg für die Beatmung.

Das erste Gerät: Der Pulmotor

1907 erhielt Heinrich Dräger in Lübeck das Patent für das erste Beatmungsgerät, den Pulmotor. Er hatte es für kurzfristige Hilfe in Notfällen entwickelt, zum Beispiel Kohlenmonoxidvergiftungen im Bergbau, Badeunfälle und  Stromschläge. Das Gerät war tragbar. Eine Maske wurde auf Mund und Nase gesetzt und der in einem Druckbehälter angeschlossene Sauerstoff in die Lunge geblasen.

Gebrauchsanweisung
Gebrauchsanweisung des "Pulmotor" der Firma Dräger aus den 1930er Jahren. Bildrechte: MDR Zeitreise

Dr. Florian Bruns vom Universitätsklinikum Halle/Saale macht die Studenten in seinen Vorlesungen immer wieder darauf aufmerksam, dass es erst seit reichlich hundert Jahren möglich ist, Patienten zu beatmen: "In der Chirurgie waren bis dahin auch keine großen Eingriffe möglich. Die Narkose war eine Gratwanderung, der Patient musste immer noch gerade soweit bei Bewusstsein gehalten werden, dass er selbst atmen konnte. Es gab bis Anfang des 20. Jahrhundert keine Möglichkeit, jemanden aus dem Atemstillstand zurückzuholen." Die Narkose lag damals und anhaltend bis in die 1950er Jahre hinein in den Händen der Schwestern. "Deren Erfahrung im Umgang mit Narkosemitteln und den Patienten waren und sind bis heute ein wichtiges Gut, gerade in der Intensivmedizin", so Florian Bruns.

Die "Eiserne Lunge" hilft Polio-Kranken

1928 arbeitete in Boston/USA der Ingenieur Philip Drinker an einer neuen Beatmungsmaschine. Gedacht hatte er sie ebenfalls für Opfer von Gasvergiftungen und Stromschlägen. Doch dann wurde ein an Kinderlähmung (Poliomyelitis) erkranktes Mädchen eingeliefert, dessen Atemmuskulatur bereits gelähmt war. In der neuartigen Maschine begann sie wieder zu atmen. Obwohl das Mädchen ein paar Tage später an einer Lungenentzündung starb, war dies der erste Hoffnungsschimmer für die Behandlung von Patienten mit Polio. Die "Eiserne Lunge" genannte Apparatur umschließt den kompletten Körper des Patienten. Nur der Kopf schaut heraus. Eine Manschette dichtet die Öffnung am Hals ab.

Der an Polio (Kinderlähmung) erkrankte und als erster durch die Eiserne Lunge gerettete Barrett Hoyt (l) bringt dem erkrankten dreijährigen James A. Robinson, der in einem Krankenhaus in Boston (Massachusetts) in der Eisernen Lunge liegt, am 18. Dezember 1953 ein Weihnachtsgeschenk.
Der an Polio (Kinderlähmung) erkrankte und als erster durch die Eiserne Lunge gerettete Barrett Hoyt (l) bringt dem erkrankten dreijährigen James A. Robinson, der in einem Krankenhaus in Boston (Massachusetts) in der Eisernen Lunge liegt, am 18. Dezember 1953 ein Weihnachtsgeschenk. Bildrechte: dpa

Der Heidelberger Medizinhistoriker Wolfgang Eckart erklärt in einem Beitrag des Deutschlandfunks, man habe versucht, "Unterdruck in einer Kammer herzustellen, um den Brustkorb anzuheben und ihn dann regelmäßig durch Überdruck wieder fallen zu lassen. Das heißt also, die Funktion des Brustkorbs zu imitieren und zu übernehmen. Und mit dieser Methode konnten die Patienten dann wirklich überleben." Polio-Epidemien traten bis zur Entwicklung des Impfstoffes weltweit alle fünf bis sechs Jahre auf. In den USA ging Philip Drinkers 1929 patentierte Maschine in Serie. 1936 gab es weltweit schon über 200 Stück.

Weiterentwicklung von Beatmungsmethoden

In Deutschland nutzte der Chirurg Ferdinand Sauerbruch die Technik der Unterdruckbeatmung für Operationen im Brustkorb. Das war in den 1930er-Jahren ein großer Fortschritt, denn durch die Beatmung konnten die Narkosen stärker sein, die Patienten spürten nichts mehr, was komplexere Operationen ermöglichte.

In den 1940er-Jahren entwickelten die US-Amerikaner die Intubation und damit die Beatmung durch Überdruck. Sie führten einen schmalen Schlauch in die Luftröhre. Mittels eines Gummibeutels wurde nun Luft in die Lunge gedrückt und wieder hinausgelassen. Später übernahmen diese Aufgabe Geräte, die im Prinzip dem Pulmotor entsprachen, aber nun in vielen Ländern eigenständig entwickelt wurden. In der DDR produzierte sie der VEB Kombinat Medizin- und Labortechnik Leipzig, unter anderem unter dem Namen "Ventitrol", später "PraktiVent".

Die ersten Intensivstationen entstehen

Prof. Wolfgang Röse, Facharzt für Anästhesie und Intensivmedizin aus Magdeburg, schloss Ende der 1950er-Jahre sein Medizinstudium ab. Genau zu dieser Zeit wurde im Klinikum Berlin-Buch die erste Intensivstation gegründet, sie hieß "Reanimationszentrum". Es wurden Menschen mit Leuchtgas-, Schlafmittel- und Lebensmittelvergiftungen, aber auch Unfallopfer behandelt. Wolfgang Röse erinnert sich: "Nach zehn Jahren resümierte der leitende Arzt, Doktor Strahl, die Behandlung von 5.700 Menschen mit lebensbedrohlichen Atemeinschränkungen. Insbesondere die Sterblichkeit nach Schlafmittelvergiftungen war von sieben auf zwei Prozent zurückgegangen. Das war ein großer Erfolg der Intensivbehandlung - oft mit Beatmung!"

Personal am Krankenbett
Bildrechte: MDR Zeitreise

Die Technik des "Bebeutelns"

In dieser Zeit arbeitete der junge Arzt in Magdeburg noch ohne Intensivstation. Kamen Menschen mit Wundstarrkrampf, konnte ihnen zwar das entspannende Medikament Curare gegeben werden, aber dazu mussten sie beatmet werden.

Darstellung Beatmungsgerät
Schematische Darstellung eines Gerätes zur manuellen Beatmung (bebeuteln) mit Gummibeuteln aus den 1950er Jahren Bildrechte: MDR Zeitreise

Als ich 1959 in Magdeburg anfing, hatten wir für längere künstliche Beatmungen zwei 'Poliomat'-Geräte. Wenn ein dritter Patient kam, dann wurde der mit einem mit Sauerstoff angereicherten Beutel beatmet. Wir haben uns dann reihum im vier-Stunden-Takt abgewechselt.

Wolfgang Röse Facharzt für Anästhesie und Intensivmedizin aus Magdeburg

Sie folgten dabei dem Vorbild dänischer Ärzte und Studenten, die so während der Polio-Epidemie in Kopenhagen im Jahr 1952 bis zu 70 Patienten gleichzeitig über Trachealkanülen manuell beatmet hatten. Innerhalb weniger Wochen sank die Sterblichkeit der so behandelten Patienten von 90 auf 25 Prozent. Das "Bebeuteln" lernten die jungen Ärzte damals bei Operationen. Die Methode erfordert Übung und Ausdauer. Dennoch ist das nötige Equipment aufgrund seiner Einfachheit noch heute in Nutzung: "In Afrika wird vielerorts so operiert, denn es wird zum Bebeuteln kein Strom gebraucht", so Florian Bruns. Auch die Rettungsdienste hierzulande haben die Beutelausrüstung weiterhin dabei.

Intensivtherapie an der Medizinischen Akademie Magdeburg

Wolfgang Röse bekam später die Aufgabe, in der Medizinischen Akademie Magdeburg, dem heutigen Universitätsklinikum, eine der ersten Intensivstation im Bezirk Magdeburg aufzubauen. Schon 1969 hatte die "Problemkommission Dringliche Medizinische Hilfe und Intensivtherapie" beim Ministerium für Gesundheitswesen der DDR Richtlinien für die personelle und gerätetechnische Ausstattung von Spezialstationen für kritisch Kranke herausgegeben. "Die vorgesehene Personalausstattung", erinnert sich Mediziner Röse, "war sehr gut: für zwei Intensivbetten sollten ein Arzt und vier Schwestern oder Pfleger vorhanden sein, was allerdings oft schwer zu realisieren war."

Medizinische Ausbildung in der DDR gut

1976 war es auch an der Medizinischen Akademie Magdeburg endlich soweit: Zehn Betten standen bereit. Beatmet wurde mit importierten Geräten aus der Bundesrepublik (Firma Dräger), Schweden (Engström) und USA (Bird) sowie Apparaten aus DDR-Produktion (MLW Leipzig). "Die importierten Geräte waren feiner justierbar, zum Beispiel besser anpassbar an die Atemverhältnisse kritisch Kranker", erinnert sich Röse.

"Im Vergleich zum westlichen europäischen Ausland war die intensivmedizinische Ausbildung der Ärzte sowie Schwestern und Pfleger in der DDR vergleichbar gut, aber die technische Ausrüstung war nicht ausreichend  entwickelt. Das osteuropäische Ausland aber beneidete uns um den erreichten Stand", so Wolfgang Röse über diese Zeit.

Unverzichtbar: Intensiv-Therapie-Stationen

Darstellung Beatmungsgerät
Darstellung einer "Eisernen Lunge" aus den 1950er Jahren. Bildrechte: MDR Zeitreise

Die Entwicklung der Atemhilfe lässt sich über Jahrzehnte zurückverfolgen. Um sie erfolgreich für Patienten unterschiedlicher Krankheit-, Alters- und Risikogruppen einsetzen zu können waren strukturelle Veränderungen nötig: die Einrichtung von Intensiv-Therapie-Stationen (ITS). Unverzichtbar war es auch, Ärzte, Schwestern und Pfleger besonders für dieses Fachgebiet auszubilden. Die seit den 1950er-Jahren erreichten Fortschritte ermöglichen nun auch die Betreuung vor Schwererkrankten mit Covid-19.

Über dieses Thema berichtet der MDR auch im TV: Das Erste | FAKT | 07. April 2020 | 21:45 Uhr