Atemstörungen bei Poliomyelitis
Ein Motor für die Entwicklung der apparativen Langzeitbeatmung
Gerd Koletzko

In der Medizin- und Pharmaziehistorischen Sammlung der Universität Kiel steht eine seltsame Apparatur, bei dessen Erläuterungen durch den Museumsführer bei den Besuchern oft ein mitleidiges Seufzen zu verspüren ist. Und trotz aller Ankündigungen zur gegenwärtigen Gesundheitsreform reagieren jene Museumsbesucher erleichtert mit der Bemerkung: Gott sei Dank, dass wir heute leben.

Der medizinische Fortschritt vergangener Tage wird indessen von vielen abschätzig belächelt. Es ist tatsächlich schwer vorstellbar, wie frühere Patientengenerationen die damaligen diagnostischen und kurativen Methoden über sich ergehen lassen haben.

Bei der seltsamen Apparatur handelt es sich um eine so genannte Eiserne Lunge, ein Gerät zur Aufrechterhaltung der Atmung bei Lähmungserscheinungen der Atemmuskulatur. Die Eiserne Lunge war in der Mitte des 20. Jahrhunderts ein weltweit beachtetes Industrieprodukt, das noch heute in weiten Teilen der Bevölkerung als Synonym für künstliche Atmung steht und ähnlich dem Automobil ein Symbol für Wohlstand durch wissenschaftlichen Fortschritt war. Ihre Entwicklung und Verbreitung über die ganze Welt steht im engen Zusammenhang mit der Ausbreitung der Kinderlähmung, einer Infektionskrankheit, die durch das Poliomyelitisvirus hervorgerufen wird. In Mittel- und Westeuropa gilt sie seit spätestens Anfang der 1990er Jahre als eradiziert.

Werbeprospekt der Firma Dräger für die Eiserne Lunge (Abbildungen/Quelle: Gerd Koletzko)

Obwohl nur bei circa einem Prozent der Infizierten die für die Krankheit charakteristischen Symptome, wie schlaffe Lähmungen im Bereich der Extremitäten, bisweilen unter Beteiligung der Interkostalmuskulatur und Ausbildung einer Zwerchfelllähmung auftreten, hat es während der Epidemien eine erschreckend hohe Morbidität gegeben. Dieses genuin medizinisch, epidemische Phänomen forcierte die Konstruktion eines technischen Gerätes, das in der Lage ist, die Vitalfunktion Atmung über längere Zeit hinaus zu gewährleisten. Ohne den epidemischen Charakter der Kinderlähmung wäre die Entwicklung der Eisernen Lunge und einer Reihe anderer Beatmungsgeräte wohl nicht in dem uns bekannten Maße vorangetrieben worden.

Der Prototyp für die Eiserne Lunge, wie sie uns noch heute bekannt ist, stammt aus dem Jahre 1929 und wurde von dem Ingenieur Philip Drinker und dem Physiologen Louis Shaw in Boston (USA) entwickelt. 1931 gab es eine Poliomyelitisepidemie in New York mit 4 138 gezählten Erkrankungsfällen, von denen 88 eine Atemlähmung erlitten.¹ Dabei wurden erste klinische Erfahrungen mit der Eisernen Lunge gesammelt, die zu einigen Verbesserungen der Apparatur führten. Jedoch trugen besonders der große und schwere Stahltank und die enormen Kosten für ein solches Gerät wenig zu einer größeren Verbreitung außerhalb der USA bei. Im Zuge einer weltweit grassierenden Epidemie im Jahr 1937 konstruierte der australische Medizinphysiker Edward Thomas Both in Adelaide nach dem Vorbild der amerikanischen Eisernen Lunge ein Gerät aus Sperrholz, dessen Gewicht und Herstellungskosten weit unter dem des stählernen Prototyp lagen.

Diese „hölzerne Lunge“ fand rasche Verbreitung in Großbritannien und wurde zu Beginn des Zweiten Weltkriegs in großer Stückzahl in den Werken des britischen Automobilherstellers William Morris (alias Lord Nuffield) produziert.² Obwohl sich auch in Deutschland die Kinderlähmung zunehmend ausbreitete, war im Zusammenhang mit der Aufrüstung und dem inzwischen ausgebrochenen Zweiten Weltkrieg an eine Konstruktion dieses Beatmungsgerätes hierzulande nicht zu denken. Laut der Habilitationsschrift des Hamburger Arztes Axel Dönhardt soll es 1941 vorbereitende Besprechungen für den Bau einer deutschen Eisernen Lunge im Reichsluftfahrtministerium gegeben haben, jedoch sei eine Fabrikation nie aufgenommen worden.

Jahre später, 1947/48, kam es in Deutschland zu einer folgenschweren Epidemie, bei der allein für den Großraum Hamburg 228 Poliomyelitiskranke im Altonaer Krankenhaus behandelt wurden, von denen nachweislich 31 schwere Atemstörungen erlitten.3 In ganz Deutschland wurden innerhalb dieser Epidemie 9 122 Erkrankungsfälle registriert.⁴ Eine Eiserne Lunge stand den behandelnden Ärzten als Therapiegerät nicht zur Verfügung.

Nach dem Ende des Zweiten Weltkrieges befanden sich die Ärzte der amerikanischen sowie britischen Besatzungsmächte in Deutschland. Sie waren seit gut einem Jahrzehnt mit der Unterdruckbeatmungstechnik vertraut. Ihre großen Lazarette hatten sie mit entsprechenden Geräten ausgestattet. Das ermutigte deutsche Ärzte, sich um die Beschaffung eines Respirators zu bemühen. Der damalige Leiter des Allgemeinen Krankenhauses Hamburg Altona, Reinhard Aschenbrenner, schrieb 1948 in der DMW: „Leider sind unsere Bemühungen, für die Hamburger Pm-Epidemie 1947 eine amerikanische oder englische Eiserne Lunge zu bekommen, erfolglos geblieben. Nachdem uns aber schließlich durch die Besatzungsbehörde die Besichtigung einer im General-Hospital Hamburg-Barmbek aufgestellten hölzernen ,Eisernen Lunge’ dankenswerterweise ermöglicht worden war, nahmen wir sofort Verhandlungen mit der Deutschen Werft, Hamburg Finkenwerder, auf, die uns bereitwilligst sofort ihre Hilfe zusagte. (...) Die erste unserer Eisernen Lungen konnte am 12.10.47 in Betrieb genommen werden, nachdem die Belegschaft der Deutschen Werft drei Tage und Nächte lang unermüdlich an ihrer Fertigstellung gearbeitet hatte.“³

Dafür mussten hohe Hürden überwunden werden, was aus heutiger Sicht besonders tollkühn erscheint. Die Hartherzigkeit der Besatzungsmächte erlaubte den deutschen Ärzten erst nach äußerst zähem und nachdrücklichem Verhandeln den Zutritt zum Lazarett. Zugelassen wurde eine einzige Besichtigung des Gerätes. Ein anderes Problem bestand in der Behebung der Materialnot. Nach Kriegsende war also Erfindungsgeist gefragt. Mit ihm wurde Erstaunliches sowie Kontradiktorisches zugleich zustande gebracht.

Der Hamburger Prototyp entstand aus Kriegsschrott. Ausgerechnet ein Torpedobehälter stellte den luftdichten Tank dar, in dem die mögliche Heilung der atemgelähmten Poliomyelitispatienten vollzogen werden sollte. Weitere Teile des Gerätes waren der Blasebalg einer Feldschmiede, ein Wendegetriebe eines havarierten Fischkutters und ein Elektromotor.⁵

Neben verschiedenen kleineren deutschen Unternehmen hatten sich zuletzt die Lübecker Dräger-Werke die einzelnen Patente gesichert. Die Dräger-Werke produzierten bis zum Beginn der 1960er Jahre serienmäßig Eiserne Lungen.

Dieses fast monströs und beängstigend wirkende Beatmungsgerät stellte für viele hilflose Patienten eine Überlebenschance dar. Es soll an dieser Stelle jedoch nicht vergessen sein, dass poliomyelitische Atemstörungen weitaus komplizierter Genese sind, als dass die Eiserne Lunge den Königsweg bei deren Behandlung darstellte. Nach Prodromalerscheinungen wie einer aseptischen Meningitis, Nackensteifigkeit, Muskelschmerzen und Fieberanstieg können die gefürchteten Lähmungen einsetzen. Je nach Ausbreitung der viralen Infektion in den Vorderhornzellen des Rückenmarks und Manifestation in höheren Ebenen bis zu den Kernen des IX. und X. Hirnnervs, schließlich Befall des Atem- und Kreislaufzentrums in der Medulla oblongata, kann das Fortschreiten der Krankheit unerwartet zum Stillstand kommen. Eine Rekonvaleszenz mit Residualschäden innerhalb einiger Monate ist möglich.

In existenzieller Abhängigkeit eines Menschen. Künstliche Beatmung während einer folgenschweren Poliomyelitisepidemie 1952 in Kopenhagen

Damit diese Phase der Erkrankung überhaupt erreicht werden kann, ist es gegebenenfalls nötig, die zwischenzeitliche Atemlähmung mithilfe künstlicher Beatmung zu überbrücken. Die häufigste Todesursache ist die der Bulbärparalyse. Durch die dabei auftretenden Störungen der Schluckbewegung ist eine Zwangsbeatmung mit der Eisernen Lunge kontraindiziert, da die Gefahr besteht, dass Schleim und Speichel geradezu in die Lungen eingesogen werden. Das führt zu Atelektase und Pneumonie und die Remission der gestörten Atmung wird stark beeinträchtigt. Diese klinischen Erfahrungen erforderten eine Sekretabsaugvorrichtung an der Eisernen Lunge. Ein durch Tracheotomie eingeführter Schlauch, verbunden mit der Absauganlage, in die oberen Luftwege kann die Atemwegsverlegung verhindern.

Ein ganz anderer Weg der apparativen Beatmung wurde 1952 bei einer verheerenden Poliomyelitisepidemie in Dänemark eingeschlagen. Am zuständigen Blegdam-Krankenhaus in Kopenhagen wurden im Jahr 1952 (zwischen Juli und Dezember) 2 722 Poliomyelitiskranke aufgenommen, von denen 866 eine Atemlähmung aufwiesen.6 Im Blegdam-Krankenhaus gab es eine Eiserne Lunge und sechs Cuirass-Respiratoren. Der Cuirass-Respirator war eine Art Saugglocke, die auf die Brust geschnallt wurde. Durch intermittierenden Über- und Unterdruck verhalf sie der Lunge zum Atmen. Angesichts der großen Patientenzahl und der hohen Mortalität waren möglichst unkonventionelle Lösungen gefragt, wollte man alle gegen den Erstickungstod ringenden Patienten gleichzeitig behandeln.

Der damalige Leiter des Krankenhauses H. C. A. Lassen zog seinen Anästhesisten Bjørn Ibsen zu Rate, der empfahl die Patienten zu tracheotomieren und mithilfe eines von Hand betriebenen Pendelatemsystems zu behandeln. Diese Methode war in der in der Chirurgie seit längerem bekannt. Sie diente zur kurzzeitigen Beatmung bei der Anwendung von Relaxantien. In der damaligen Fachpresse ist von mehreren Hundert Medizinstudenten die Rede, die in verschiedenen Tagesschichten die atemgelähmten Patienten über Wochen und Monate ununterbrochen beatmeten und dadurch die Mortalität stark zurückdrängten.

Die Geschichte der Poliomyelitis skizziert eindrucksvoll die Entwicklung der apparativen Langzeitbeatmung. Letztlich mündete sie in der Etablierung des verhältnismäßig jungen Faches der Intensivmedizin.

In retrospektiver Betrachtung scheinen verschiedene Ideen und Entwicklungen bescheiden gewesen zu sein. Trotzdem waren sie innovativ. In ihrer Wirkung haben sie sich mehr als beeindruckend bewiesen.

Das außerordentlich emotionale Engagement der Kieler Museumsbesucher gegenüber jenen, die mit der Eisernen Lunge beatmet worden sind, zeigt das vielfach fehlende Bewusstsein gegenüber dem harten Überlebenskampf früherer Patientengenerationen, sowie dem teils hilflosen und dennoch kämpferisch innovativen Handeln der damaligen Ärzte. Die Frage, wer gegenwärtig vollumfänglich den Fortschritt der modernen Intensivmedizin beanspruchen darf, entscheidet inzwischen weniger eine materielle Not, denn mehr die finanzielle Ausstattung unseres Gesundheitssystems. Ein nicht unlösbares Problem, entgegen der entscheidenden Frage, wie lange überhaupt eine technische Assistenz zur Aufrechterhaltung der Vitalfunktionen gewährleistet sein soll.
Gerd Koletzko, Münsterberger Weg 60, 12621 Berlin

Literatur

1. Landon, John Fitch:An Analysis of 88 Cases of Poliomyelitis treated in the Drinker Respirator with a Control Series of 68 Cases. in: The Journal of Pediatrics 5 1934
   
2. Hicks, Megan: The Story of the Both Portable Cabinet Respirator. In: The HaMMer 24
   Aschenbrenner, Reinhard; Dönhsrdt, Axel: Klinik und Therapie der Atemstörungen bei der Poliomyelitis. in DMW 73,1948 S. 509
   
3. Pöhn, Hans Philipp; Rasch, Gernot: Statistik meldepflichtiger Infektionskrankheiten. München 1994 S.70
   
4. Balzereit,F.; Heene,D.L.: Laudatio. in Intensivmedizin 27 1990 S 113
   
5. Böhrer,H.; Goering,M.: Poliomyelitis und Beatmung. in: Anästhesiologie Intensivmedizin, Notfallmedizin Schmerzmedizin 1996 S. 316.317