Tracheo-innominate Arterienfistel nach perkutaner Tracheostomie: drei Fallberichte und ein klinischer Überblick

Abstract

Tracheo-innominate Arterienfistel (TIF) ist eine seltene, aber lebensbedrohliche Komplikation nach einer Tracheostomie. Es wurden Raten von 0,1-1 % nach einer chirurgischen Tracheotomie berichtet, wobei die Inzidenz 7-14 Tage nach dem Eingriff am höchsten ist. Sie verläuft in der Regel tödlich, wenn nicht sofort eine Behandlung eingeleitet wird. Die ersten Fallberichte über TIF stammen von chirurgisch durchgeführten Tracheostomien. Wir stellen drei Todesfälle vor, die auf eine histopathologisch bestätigte TIF nach einer perkutanen dilatativen Tracheostomie (PDT) zurückzuführen sind. Der Einsatz der PDT hat dazu geführt, dass Tracheostomien von Spezialisten mit unterschiedlichem Hintergrund durchgeführt werden, und die Inzidenz dieser Komplikation könnte zunehmen. Drucknekrosen durch hohen Manschettendruck, Schleimhauttraumata durch eine falsch positionierte Kanülenspitze, ein niedriger Trachealschnitt, Strahlentherapie und eine längere Intubation werden mit der Bildung von TIF in Verbindung gebracht. Massive Blutungen, die 3 Tage bis 6 Wochen nach der Tracheotomie auftreten, sind bis zum Beweis des Gegenteils eine Folge der TIF. Wir stellen einen einfachen Algorithmus für das Management dieser Situation vor. Mit den beschriebenen Manövern lässt sich die Blutung bei mehr als 80 % der Patienten durch einen direkten Tamponadeeffekt kontrollieren. Die chirurgische Stase wird durch die proximale Debridierung der Arteria innominata, die anschließende Durchtrennung und den Verschluss des Lumens erreicht. Neurologische Folgeerscheinungen sind selten. Die Post-mortem-Diagnose der TIF kann schwierig sein, aber es sollte eine spezielle Pathologie angefordert werden, um Anomalien der Arteria innominata zu beurteilen.

Die perkutane dilatative Tracheostomie (PDT) ist zu einer Standardtechnik in der Intensivmedizin geworden. Aufgrund ihrer weiten Verbreitung wird sie jedoch weiterhin kontrovers diskutiert. Die britische Gesellschaft für Intensivpflege hat vor kurzem die TracMan-Studie gestartet, die in ihrem Vorwort zu dem Schluss kommt, dass die PDT „ein gängiges Verfahren ist, dessen Anwendung jedoch nur in begrenztem Maße durch Fakten gestützt wird“. Wir berichten über drei Todesfälle infolge von Fisteln der Arteria tracheo innominata (TIF) nach PDT.

Obwohl die PDT auch unter lokaler Anästhesie durchgeführt werden kann, wird die Mehrheit der PDTs unter Vollnarkose mit neuromuskulärer Blockade auf Intensivstationen von nicht chirurgisch geschultem Personal durchgeführt. Die Komplikationen der PDT werden traditionell in Früh- und Spätkomplikationen unterteilt. Die meisten Veröffentlichungen befassen sich mit frühen Komplikationen wie Blutungen, Pneumothorax, technischem Versagen und perioperativer Hypoxie.1 Zu den wichtigsten gemeldeten Spätkomplikationen gehören tracheo-ösophageale Fisteln, Tracheomalazie und Trachealstenose.2

TIF ist eine seltene, aber lebensbedrohliche Komplikation, die nach einem Tracheostoma auftreten kann. Die gemeldete Inzidenz liegt bei 0,1-1 % nach einer chirurgischen Tracheotomie, wobei die Inzidenz 7-14 Tage nach dem Eingriff am höchsten ist.34 Sie verläuft in der Regel tödlich, wenn nicht sofort eine Behandlung eingeleitet wird.56 Wir stellen eine Fallserie von tracheo-innominaten arteriellen Fisteln nach PDT mit histopathologischer Bestätigung vor.

Fall 1

Eine 43-jährige Frau mit einer ambulant erworbenen Lungenentzündung wurde auf der Intensivstation vorgestellt und musste invasiv beatmet werden. Die anschließende Behandlung umfasste eine ereignislose PDT 11 Tage nach ihrer Aufnahme auf der Intensivstation. Während der Aufnahme wurden zwei weitere ereignislose Tracheostomiekanülenwechsel durchgeführt. Zweiunddreißig Tage nach diesem Eingriff entwickelte sich eine kleine Blutung an der Tracheostomiestelle. Diese war selbstlimitierend, und bei der bronchoskopischen Untersuchung konnte keine Blutungsstelle innerhalb der Atemwege festgestellt werden. Ebenso gab es keine Anzeichen einer Entzündung oder Infektion in der Tracheostomiewunde. Innerhalb von 3 Stunden nach dieser ersten Blutung kam es jedoch zu einer massiven oralen und trachealen Blutung. Die Blutung schien zunächst nicht pulsierend zu sein, aber die Blutmenge verhinderte eine wirksame Sauerstoffzufuhr. Die Trachea wurde translaryngeal intubiert, was die Entfernung des Tracheostomietubus, die Inspektion des Stomas und die digitale Kompression der vermuteten Blutungsstelle ermöglichte. Das Versäumnis, die Blutung zu stillen, und die anhaltende suboptimale Beatmung führten zu einem tödlichen Herzstillstand.

Fall 2

Ein 57-jähriger Mann wurde nach einem Verkehrsunfall in die Intensivstation eingeliefert. Seine Verletzungen bestanden aus einer Beckenfraktur, die eine externe Fixierung erforderte, und einer ausgedehnten retroperitonealen Blutung. Die Unfähigkeit, die mechanische Beatmung abzusetzen, und eine damit verbundene Lungenentzündung führten zu einer ereignislosen PDT an Tag 11. Zwölf Tage nach der PDT hatte sich seine Atemfunktion soweit verbessert, dass eine Dekanülierung erwogen werden konnte. Zuvor kam es jedoch zu einer plötzlichen Blutung über den Tracheostomietubus. Eine adäquate Beatmung scheiterte an der Menge des Blutes in den großen Atemwegen. Die Trachealintubation erfolgte über den translaryngealen Weg. Es war nicht möglich, eine Blutungsstelle zu identifizieren, und es wurden ein doppellumiger endobronchialer Tubus und bilaterale Interkostaldrainagen eingelegt. Es folgten erfolglose Versuche, mittels faseroptischer Bronchoskopie das aspirierte Blut aus dem Tracheobronchialbaum abzusaugen. Es war nicht möglich, eine wirksame Beatmung wiederherzustellen, was zu einem tödlichen hypoxischen Herzstillstand führte.

Fall 3

Eine 69-jährige Frau wurde nach einer elektiven Ösophagogastrektomie wegen eines Ösophaguskarzinoms auf die Intensivstation eingeliefert. Ihr anfänglicher postoperativer Verlauf war bis zum 5. Tag unkompliziert, als sie eine Bronchopneumonie entwickelte. Am 8. Tag führten inspiratorischer Stridor und akutes respiratorisches Versagen zu einer Notfalltrachealintubation und mechanischen Beatmung. Eine PDT folgte noch am selben Tag. Die weitere Behandlung war unauffällig, und am 10. Tag wurde die künstliche Beatmung eingestellt. Sie wurde mit einer Trachealkanüle in situ auf die Station entlassen. Am 17. Tag entwickelte sie eine massive Blutung in die Atemwege, die zu einer Entsättigung und einem Herzstillstand führte. Trotz translaryngealer Intubation und längerer Versuche, die Atemwege freizumachen, war eine Wiederbelebung nicht möglich.

Jeder Eingriff wurde bronchoskopisch geführt und in Anwesenheit eines Intensivmediziners durchgeführt. Es wurde ein Ciaglia Blue Rhino® (Cook, Letchworth, UK) Tracheostomie-Set und jeweils eine 8,0 mm Crystal Clear® (Rusch, Lurgan, UK) Tracheostomiekanüle verwendet. Jede PDT wurde als zwischen den Trachealringen I und IV liegend betrachtet. Alle Manschettendrücke wurden, wie bei uns üblich, regelmäßig überwacht.

Das Auftreten dieser drei Fälle innerhalb von 18 Monaten erweckte in der Klinik den Verdacht auf einen möglichen Zusammenhang mit der zugrunde liegenden Pathologie. Auf Anweisung der beteiligten Kliniker wurden bei den anschließenden Obduktionen sowohl die Tracheostomiestelle als auch der Truncus tracheo-innominatus gezielt untersucht.

Aufgrund ihrer geringen Größe kann die Obduktionsdiagnose von TIF schwierig sein. Bei allen drei Patienten zeigten Schnitte aus der Arteria tracheo-innominata auf Höhe der Tracheostomiestelle einen kleinen Herd aktiver chronischer Entzündung, der sich durch die gesamte Dicke der Arterienwand bis in die Luminalfläche erstreckte. Histologisch konnte eine Nekrose nachgewiesen werden, die sich durch die angrenzende Wand der Trachea erstreckte und zu einer fokalen Disruption der Trachealwand führte. Die histopathologische Bestätigung einer TIF wurde auf den nachfolgenden Totenscheinen vermerkt.

Tracheo-innominale Fistel

Die tatsächliche Inzidenz dieser seltenen Komplikation ist schwer zu beurteilen. Nach einer chirurgischen Tracheostomie wird die Inzidenz auf 0,1-1 % geschätzt.4 Gepoolte Daten von 5530 Tracheostomien ergaben eine Inzidenz von 0,3 % für eine verzögerte massive Blutung.7 Die ersten Fallberichte über TIF stammen von chirurgisch durchgeführten Tracheostomien. Möglicherweise ist die Inzidenz jedoch aufgrund von Fortschritten in der Tracheostomiekanülen-Technologie und der Einführung der PDT zurückgegangen. Die zunehmende Popularität der PDT hat dazu geführt, dass Tracheostomien von immer mehr Spezialisten mit unterschiedlichem Hintergrund durchgeführt werden. Es ist denkbar, dass die Rate einer solch seltenen Komplikation von verschiedenen klinischen Gruppen als niedriger empfunden wird, als sie tatsächlich ist. Daher schlagen wir vor, dass die TIF, obwohl sie selten ist, von allen an der Tracheostomieversorgung Beteiligten berücksichtigt werden sollte. In unserer Einrichtung wurden seit 1994 mehr als 1000 PDT durchgeführt, was einer groben Inzidenz von 0,3 % entspricht.

Pathophysiologie

Die Kenntnis der Anatomie der Arteria innominata (brachiocephalica) (Abb. 1) und ihrer Beziehung zu einem Tracheostomietubus ist für das Verständnis der Pathophysiologie der TIF unerlässlich. Die Arteria tracheo-innominata (oder Truncus) ist der erste Ast des Aortenbogens. Sie teilt sich 3-4 cm seitlich der Luftröhre hinter dem rechten Sternoklavikulargelenk in die rechte Carotis communis und die rechte Arteria subclavia. In ihrem unteren, proximalen Teil hat sie unter anderem folgende Beziehungen: Die Arteria tracheo-innominata versorgt den rechten Arm und die rechte Kopf- und Halsseite mit Blut. Ihr Fehlen auf der linken Seite erklärt sich durch die direkte Abzweigung der linken Arteria carotis communis und der Arteria subclavia aus dem Aortenbogen. Eine hoch liegende Innominatarterie, insbesondere bei dünnen und jungen Menschen, kann ein Risikofaktor für die Fistelbildung sein.

• Anti: linke Vena tracheo-innominata und Thymus;

• Posterior: Trachea (∼6-10. Ring);

• Posterior und links: linke Halsschlagader;

• rechts: rechte Vena tracheo-innominata, Vena cava superior und Pleura.

Ätiologie

Drucknekrose durch hohen Manschettendruck, Schleimhauttrauma durch falsch positionierte Kanülenspitze, niedriger Trachealschnitt, übermäßige Halsbewegung, Strahlentherapie oder verlängerte Intubation sind allesamt mit der Bildung von TIF in Verbindung gebracht worden. Die Verwendung einer hochvolumigen Niederdruckmanschette kann die nachfolgende Fistelbildung verringern.

Zwei Hauptmechanismen sind in der Lage, einen ausreichenden Druck zu erzeugen, um die erosiven Prozesse auszulösen, die zur Fistelbildung führen: Mehrere Autoren weisen darauf hin, dass eine tief liegende Trachealkanüle eine offensichtliche Ursache für die Fistelbildung ist.8 Aber auch wenn der Tracheotomieschnitt, wie empfohlen, zwischen dem zweiten und dritten Trachealring platziert wird, können diese Komplikationen noch auftreten. In einer Post-mortem-Studie stellten Oshinsky und Kollegen9 fest, dass 10 vertikale Standardschnitte, die im zweiten und dritten Ring platziert wurden, dazu führten, dass alle anschließend platzierten Tracheotomiekanülen entweder eine Manschette oder eine Spitze hatten, die anatomisch an die Arteria innominata angrenzte, was darauf hindeutet, dass diese Komplikation bei allen Patienten mit Tracheotomien auftreten kann.

• Eine Fistel kann zwischen der vorderen Trachealwand und der Arterie entstehen. Dies ist auf die mechanische Kraft zurückzuführen, die entweder von der Manschette der Trachealkanüle oder der Kanülenspitze erzeugt wird, je nachdem, wie die Kanüle in der Trachea positioniert ist.

• Der zweite Mechanismus ist der Druck, der unter dem abgewinkelten Hals einer Trachealkanüle entsteht. Dies könnte zu einer Ischämie an der Trachealschleimhaut und in der Arteria innominata führen.

Diagnose

Jede periostomale Blutung oder Hämoptyse sollte zu einer umfassenden klinischen Untersuchung führen, um die zugrunde liegende Ursache zu ermitteln. Eine Differentialdiagnose für die behandelnden Ärzte basiert auf der Zeitspanne zwischen der Tracheotomie und der nachfolgenden Blutung.

Eine Blutung innerhalb von 48 Stunden ist typischerweise mit lokalen Faktoren wie einer traumatischen Punktion der vorderen Jugular- oder unteren Schilddrüsenvenen, einer systemischen Koagulopathie, Erosionen infolge einer Trachealabsaugung oder einer Bronchopneumonie verbunden. In der Regel lässt sich das Problem aufgrund der hämodynamischen Stabilität des Patienten leicht erkennen, so dass Korrekturmaßnahmen mit minimaler Morbidität ergriffen werden können.10 Eine Gefäßerosion durch eine Trachealkanüle, die zu einer TIF führt, entwickelt sich selbst in der brüchigsten Schleimhaut erst nach mindestens 48 Stunden.

Blutungen, die 3 Tage bis 6 Wochen nach einer Tracheostomie auftreten, sollten bis zum Beweis des Gegenteils als Folge einer TIF angesehen werden.11 Andere Ursachen für katastrophale pulmonale Blutungen sind die durch Flotationskatheter induzierte Arterienruptur der Lungenarterie, die Ruptur eines thorakalen Aneurysmas und seltener eine Gefäßfistel (Arteria carotis, Schilddrüse inferior). Es ist wahrscheinlich, dass die meisten Fälle auf der Intensivstation auftreten, da 70 % aller verzögerten Blutungen in den ersten drei Wochen auftreten.12 Bei mehr als 50 % der Patienten, die dann eine massive verzögerte Blutung entwickeln, wird eine Sentinel-Blutung festgestellt.6813

Blutungen, die nach mehr als 6 Wochen auftreten, stehen nur selten im Zusammenhang mit der TIF und sind eher auf Granulationsgewebe, Tracheobronchitis oder Malignität zurückzuführen.

Klinisches Management

Ausreichende Sauerstoffzufuhr ist der Hauptpfeiler des Sofortmanagements bei gleichzeitiger Identifizierung und Beendigung der Blutung. Die Grundprinzipien der Reanimation sowie das Management von Blutungen im Frühstadium (innerhalb von 3 Tagen) werden hier nicht behandelt.

Das Management einer vermuteten TIF hängt davon ab, ob eine aktive Blutung in die Atemwege vorliegt, die eine adäquate Beatmung behindert (Abb. 2).

Wir befürworten die sofortige Durchführung einer Bronchoskopie, um das Ausmaß und die Quelle der Blutung zu bestätigen. Obwohl es unwahrscheinlich ist, dass die Bronchoskopie die Fistelöffnung als solche identifiziert, kann sie andere Pathologien ausschließen und ermöglicht eine direkte Überwachung der Versuche, einen blutfreien Atemweg zu erhalten. Eine starre Bronchoskopie, um den Tracheobronchialbaum von aspiriertem Blut zu befreien und den Blutfluss zu stoppen, ist ideal, aber möglicherweise nicht möglich.

Bei etwa 50 % der TIF tritt eine sich selbst terminierende Sentinelblutung auf. Wenn die Bronchoskopie bestätigt, dass die Hauptbronchien frei von Blut sind, ist ein sofortiges Eingreifen nicht erforderlich, aber weitere Untersuchungen zur Bestätigung der Blutungsursache sind unerlässlich. Andere Blutungsursachen müssen ausgeschlossen werden, bevor eine Sentinelblutung im Zusammenhang mit einer TIF bestätigt werden kann. Wenn keine andere Ursache ersichtlich ist, sollte die vorläufige Diagnose TIF gestellt werden; es sollte eine dringende chirurgische Beratung erfolgen und eine Stomaexploration in Betracht gezogen werden.

Wenn die Bronchoskopie bei aktiver Blutung anzeigt, dass die Atemwege frei von Blut sind, aber eine anhaltende externe Blutung vorliegt, besteht die Gefahr einer katastrophalen Kontamination der Atemwege. Das Überblasen der Manschette bietet zusätzlichen Schutz für die Atemwege und kann die Blutung vorübergehend stillen. Wenn die Blutung jedoch anhält, sollten Druckverbände auf die Stomastelle aufgebracht werden. Durch diese Manöver wird die Blutung bei mehr als 80 % der Patienten vorübergehend durch einen direkten Tamponadeeffekt gestoppt.5 Solange der Atemweg frei von Blut ist, sollte nicht versucht werden, die Trachealkanüle zu manipulieren. Eine sofortige chirurgische Exploration sollte folgen.

Wenn die Bronchoskopie bestätigt, dass eine aktive Blutung in die Atemwege vorliegt, besteht die größte Gefahr eher in einer Beeinträchtigung der Atmung als in einer Hypovolämie.1415 Der Schutz der Atemwege ist das primäre Ziel der Behandlung. Eine Bewegung der Trachealkanüle kann zu einem katastrophalen Verschluss der Atemwege führen.4 Ziel muss es sein, die Blutung vorübergehend unter Kontrolle zu bringen, eine angemessene Sauerstoffzufuhr zu gewährleisten und eine sofortige Stomaexploration sowie eine endgültige Behandlung einzuleiten.

Wenn die Blutung vorübergehend zum Stillstand kommt und die Beatmung akzeptabel ist, sollte ein sofortiger chirurgischer Eingriff erfolgen.

• Das Aufpumpen der Trachealkanülenmanschette ist eine Erstmaßnahme. Gelingt es mit dieser Maßnahme nicht, die innere Trachealblutung zu reduzieren, sollte sofort eine translaryngeale Intubation mit digitaler Kompression durchgeführt werden.716 Ein oraler Trachealtubus mit Cuff sollte so vorgeschoben werden, dass der Ballon distal zum Tracheostomiestoma liegt (die Bronchoskopie sollte bestätigen, dass die ETT-Spitze knapp proximal der Carina liegt). Der Tracheostomietubus sollte nur zurückgezogen werden, um eine gleichzeitige translaryngeale tracheale Intubation zu ermöglichen. Die digitale Kompression besteht darin, den Finger in den prätrachealen Raum einzuführen, um die Arteria innominata gegen die hintere Oberfläche des Manubriums zu tamponieren.1112 Dieses Verfahren sollte die Blutung bei >90 % der Patienten stoppen und ermöglicht, wenn es beibehalten wird, die Verlegung in den Operationssaal.617

• Wenn die digitale Kompression die Blutung nicht eindämmt, sollten der Trachealtubus langsam zurückgezogen und die Manschette überblasen werden. Die Manipulation des ETT-Tubus und seiner Manschette, um eine Tamponade zu erzeugen, ist das einzige andere Manöver, das in dieser Situation zur Verfügung steht, und es sollte immer wieder versucht werden.

Die Behandlung einer TIF ist ein chirurgischer Notfall. Die Sterblichkeit beträgt ∼100 % ohne operativen Eingriff. Da es nur wenige Belege für eine Bildgebung gibt, empfehlen wir die sofortige chirurgische Exploration. Der klinische Verdachtsindex schließt eine Verzögerung der chirurgischen Intervention aus, und jede Bildgebung sollte unserer Meinung nach nur im OP in Verbindung mit der chirurgischen Behandlung durchgeführt werden.

Für den Zugang eignet sich ein Standardzugang über eine mediane Sternotomie. Es wurde vorgeschlagen, dass in spezialisierten Abteilungen zwei separate Schnitte mit einer rechten vorderen Thorakotomie und einem Halszugang vorteilhaft sein können, um Mediastinitis und Sternum-Dehiszenz zu vermeiden.13 Zu den erfolgreichen chirurgischen Eingriffen gehörten die Verwendung von Transplantaten der Vena saphena magna und der Vena innominata, Sternocleidomastoidea-Patches oder gestielte Perikardtransplantate.17 Die Hauptstütze der chirurgischen Behandlung ist jedoch die Beendigung des Flusses in der Arteria innominata, indem die Arteria innominata proximal debridiert wird, bis gesundes Gewebe erhalten wird, und dann das Lumen durchtrennt und verschlossen wird. Es gibt keine überzeugenden Beweise dafür, dass dies zu einer signifikanten neurologischen oder vaskulären Beeinträchtigung führt.1819 Eine arterielle Rekonstruktion sollte nicht mehr in Betracht gezogen werden, da die arterielle Abklemmung signifikant bessere Mortalitäts- und Morbiditätsergebnisse aufweist.

Bei einem Patienten, der sich mit einer frischen Blutung mehr als 72 Stunden nach der Tracheotomie vorstellt, sollte die Hauptsorge einer zugrunde liegenden TIF gelten. Der einfache Algorithmus, den wir vorgestellt haben, kann ein nützlicher Leitfaden sein. Unser Wissen über die Langzeitfolgen der PDT ist gering. Wir empfehlen, dass bei jedem Todesfall, der aus einer massiven Blutung aus den Atemwegen bei einem Patienten resultiert oder damit verbunden ist, der eine PDT erhalten hat, eine Obduktion durchgeführt werden sollte, bei der speziell die Pathologie der Arteria innominata untersucht wird.

Die Autoren danken Frau E. Walker für ihre Hilfe bei der Erstellung des Manuskripts.

Autorenhinweise

1Critical Care Unit und 2Department of Head and Neck Surgery, University Hospital, Aintree, Liverpool, UK