Vereinfacht gesagt hat das Beatmungsmanagement zwei zentrale Aufgaben: sicherstellen, dass Sauerstoff ausreichend über die Lunge ins Blut gelangt, und dass Kohlendioxid zuverlässig abgeatmet wird. Während die Oxygenierung mit der Pulsoximetrie kontinuierlich überwacht wird, ist die CO₂-Überwachung im klinischen Alltag häufig stärker von punktuellen Blutgasanalysen abhängig.

Gerade bei Frühgeborenen ist CO₂ jedoch ein entscheidender physiologischer Parameter, denn das CO₂ ist einer der stärksten Regulatoren des zerebralen Blutflusses. Sowohl zu niedrige oder zu hohe CO₂-Werte als auch starke Schwankungen können problematisch werden. So kann ein niedriger CO₂-Wert (< 35 mmHg) die Hirnperfusion reduzieren; ein hoher CO₂-Wert (>55 mmHg) erhöht den zerebralen Blutfluss. Bei sehr unreifen Gehirnen, insbesondere in den ersten Lebenstagen, können solche Schwankungen mit Risiken für neurologische Komplikationen verbunden sein.

Bei Frühgeborenen ist das Gehirn besonders vulnerabel und so können sich CO₂-Schwankungen auf Perfusion, Oxygenierung und Hirnaktivität auswirken.

Die Hypokapnie, also ein zu niedriger CO₂-Wert (< 35 mmHg), führt zu einer verminderten Hirnperfusion. Bei längerer Dauer wird dies mit einem erhöhten Risiko für ischämische Läsionen, wie der periventrikulären Leukomalazie, in Verbindung gebracht. Diese schwere Schädigung der weißen Hirnsubstanz kann zu motorischen Störungen wie Zerebralparese, Spastiken oder Entwicklungsverzögerungen führen.

Eine Hyperkapnie, also ein erhöhter CO₂-Wert (> 55 mmHg), steigert hingegen die Hirnperfusion. Bei sehr unreifen Frühgeborenen kann dies insbesondere in der frühen Lebensphase relevant sein, da das Risiko für intraventrikuläre Blutungen (auch IVH) erhöht wird.

Für das klinische Beatmungsmanagement bedeutet das: nicht nur der einzelne CO₂-Wert ist relevant, sondern auch die Dauer und Dynamik einer Abweichung.

Die Blutgasanalyse bleibt der Goldstandard zur Bestimmung des CO₂-Partialdrucks. Sie liefert präzise Werte und zusätzliche Informationen wie pH-Wert, Elektrolyte, Laktat oder Glukose. Auf der NICU ist sie daher weiterhin unverzichtbar.

Ihr Nachteil: Sie ist nur eine Momentaufnahme, ist invasiv und erfordert Blut.

Ein einzelner Blutgaswert kann stabil erscheinen, während sich die Ventilation kurz danach deutlich verschlechtert. In solchen Situationen kann ein kontinuierliches Monitoring helfen, Veränderungen frühzeitig sichtbar zu machen.

Hinzu kommt: Häufige Blutentnahmen sind bei Früh- und Neugeborenen nicht trivial, da sie Schmerzen erzeugen und zu einer Anämie führen können. Häufige Schmerzereignisse und Blutverlust sind mit weiteren Risikofaktoren verbunden.

Transkutanes CO₂-Monitoring misst den Kohlendioxid-Partialdruck nicht-invasiv über einen beheizten Sensor auf der Haut. Die lokale Erwärmung (typischerweise 41 °C) arterialisiert das Kapillarbett und erhöht die Diffusionskapazität der Haut für CO₂. Das diffundierende CO₂ dringt in eine Elektrolytlösung im Sensor ein und verändert dessen pH-Wert, was wiederum elektrochemisch gemessen werden kann. Der resultierende tcpCO₂-Wert korreliert mit dem arteriellen pCO₂ und wird kontinuierlich als Trend dargestellt.  

Dieses technische Grundprinzip ermöglicht, dass die Messung: 

• nicht-invasiv, 
• kontinuierlich, 
• schmerzfrei, 
• ohne Blutverlust, 
• unabhängig von Leckagen im Beatmungssystem, 
• auch bei nicht-invasiver Beatmung  

einsetzbar ist. Damit eignet sich transkutanes CO₂-Monitoring besonders als Ergänzung zur Blutgasanalyse. 

Zur Durchführung einer transkutanen CO₂-Messung wird der Sensor mit Hilfe eines Befestigungsrings und etwas Kontaktgel auf einer geeigneten Messstelle auf der Haut angebracht. Geeignete Messstellen sind in den Trainingsmaterialien angegeben und umfassen u. a. die Stirn, den oberen und seitlichen Thorax. Für besonders empfindliche Haut und Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit wurde, speziell für Sentec Systeme, ein Klettbandapplikator entwickelt, der die klebstofffreie Anbringung des Sensors am Oberschenkel ermöglicht. 

Nachdem der Sensor angebracht ist, erwärmt dieser die Haut an der Messstelle und steigert dadurch die CO₂-Diffusionskapazität sowie die lokale Durchblutung. Nach einer kurzen Stabilisierungsphase wird der CO₂-Trend am Monitor angezeigt. 

Für Neugeborene kann der Sensor anschließend – je nach Profil – bis zu 8 Stunden bei einer Sensortemperatur von 41 °C verbleiben. 

Transkutanes CO₂-Monitoring ist besonders wertvoll in Situationen, in denen relevante Veränderungen der Ventilation erwartet werden.

Dazu gehören:

Transkutanes CO₂-Monitoring bietet mehrere Vorteile für die neonatologische Intensivmedizin.

Es ermöglicht eine kontinuierliche Einschätzung der Ventilation, ohne wiederholte Blutentnahmen. Dadurch kann es helfen, CO₂-Veränderungen früher zu erkennen, Beatmungsanpassungen gezielter vorzunehmen und Blutgasanalysen bewusster einzusetzen.

Ein weiterer Vorteil: Die Messung funktioniert auch bei Hochfrequenz- und nicht-invasiven Beatmungsformen und kann somit auch während eines Umstiegs von einer invasiven zu einer nicht-invasiven Beatmungsform am Patienten verbleiben.

Trotz der Vorteile hat transkutanes CO₂-Monitoring klare Grenzen. 

Die Werte sollten als Trend interpretiert werden. Einzelwerte müssen bei klinischer Relevanz mit einer Blutgasanalyse abgeglichen werden. Außerdem braucht der Sensor nach dem Anlegen eine gewisse Zeit, bis stabile Werte vorliegen. 

Auch Hautschutz ist wichtig. Je nach Hautreife und Sensortemperatur sollte die Messstelle regelmäßig gewechselt werden. In der klinischen Praxis können Wechselintervalle von etwa drei bis sechs Stunden sinnvoll sein, abhängig vom Patienten, der Hautreife und den lokalen Standards. 

Transkutanes CO₂-Monitoring ist ein hilfreiches Werkzeug im Beatmungsmanagement von Früh- und Neugeborenen auf der NICU. Es ergänzt die Blutgasanalyse durch kontinuierliche Verlaufsinformationen. 

Besonders in dynamischen respiratorischen Situationen, bei invasiver und nicht-invasiver Beatmung, bei Hochfrequenzbeatmung und während Beatmungsumstellungen kann das Monitoring helfen, Veränderungen der Ventilation frühzeitig zu erkennen. 

Für die klinische Praxis gilt: Die Blutgasanalyse bleibt der Goldstandard. Der transkutane CO₂-Trend ist jedoch ein wertvoller Begleiter, um Beatmung sicherer, reaktionsschneller und patientenschonender zu steuern. 

Prof. Tobias Werther, MD, PhD, Neonatologe am Universitätsklinikum AKH Wien, erklärt, wie transkutanes CO₂-Monitoring das Beatmungsmanagement auf der NICU unterstützt und Veränderungen der Ventilation frühzeitig sichtbar macht.