Interkostale Verdickungsfraktion fügt der Zwerchfell‑Verdickungsfraktion bei gesunden Personen unter nichtinvasiver Beatmung keinen Mehrwert hinzu

Warum der Atemaufwand wichtig ist

Wenn Menschen beim Atmen kämpfen, setzen Ärzte oft nichtinvasive Beatmung ein — eine eng anliegende Maske, die an ein Gerät angeschlossen ist — um Luft in die Lungen zu drücken, ohne einen Tubus einzuführen. Die richtige Einstellung des Geräts ist jedoch ein heikles Gleichgewicht: Zu wenig Unterstützung lässt die Patienten um Luft ringen, zu viel kann die Lunge schädigen oder die Atemmuskulatur schwächen. Diese Studie stellt eine einfache, aber wichtige Frage: Kann ein kurzer Ultraschall des Brustkorbs zuverlässig zeigen, wie stark jemand atmet, und bringt die Betrachtung mehrerer Muskelgruppen zusätzlichen Nutzen?

Der wichtigste Atemmuskel im Fokus

Das Zwerchfell, eine kuppelförmige Muskelplatte unter den Lungen, ist der Leistungsträger der normalen Atmung. Wenn es sich anspannt, wird es dicker und bewegt sich nach unten, wodurch Luft in den Brustkorb gezogen wird. Frühere Arbeiten deuteten darauf hin, dass die Messung, wie viel das Zwerchfell bei jedem Atemzug dicker wird — die sogenannte Zwerchfell‑Verdickungsfraktion — widerspiegeln könnte, wie hart eine Person arbeitet, um zu atmen. Um diese Idee kontrolliert zu testen, rekrutierten die Forscher 38 gesunde junge Erwachsene und ließen sie auf einem halb liegenden Ergometer treten, während sie eine Atemmaske trugen, die an einen Ventilator angeschlossen war.

Atemmuskeln auf dem Prüfstand

Jeder Versuchsperson durchlief drei Belastungsstufen: Ruhe, leichte Anstrengung und starke Anstrengung, basierend darauf, wie anstrengend die Aktivität empfunden wurde. Innerhalb jeder Stufe wurden die Beatmungseinstellungen zufällig durchmischt, von keiner Maschinenunterstützung bis hin zu zunehmend höherer Druckunterstützung. In jeder Phase maßen die Forscher drei Dinge: wie stark das Zwerchfell im Ultraschall verdickte, wie stark die kleinen Muskeln zwischen den Rippen nahe dem Brustbein (die parasternalen Interkostalmuskeln) verdickten, und wie groß die Veränderung des Drucks im Brustkorb bei jedem Atemzug war. Diese Druckschwankung, gemessen mit einem dünnen Ballonkatheter in der Speiseröhre, gilt als Goldstandard für den Atemaufwand, ist aber invasiv und unangenehm.

Was die Messungen zeigten

Mit steigender Belastungsintensität wurden sowohl die Zunahme der Zwerchfellverdickung als auch die Druckschwankungen im Brustkorb größer, was bedeutet, dass die Probanden tatsächlich stärker arbeiten mussten, um zu atmen. Statistische Analysen zeigten eine moderate Verbindung zwischen Zwerchfellverdickung und den Druckschwankungen über alle Beatmungseinstellungen hinweg. Mit anderen Worten: Wenn der Atemaufwand stieg oder sank, neigte auch der Zwerchfell‑Ultraschall dazu, sich entsprechend zu verändern. Der Druckkatheter trennte die verschiedenen Belastungsstufen zwar noch besser, aber der Zwerchfell‑Ultraschall konnte sie ebenfalls angemessen unterscheiden.

Warum die Rippenmuskeln wenig beitrugen

Für die Interkostalmuskeln nahe dem Brustbein sah die Lage völlig anders aus. Ihre Dicke veränderte sich kaum weder durch die Belastung noch durch verschiedene Beatmungseinstellungen, und ihre Messwerte korrelierten weder mit den Druckschwankungen noch mit der Zwerchfellverdickung. In dieser Gruppe gesunder Erwachsener mit normaler Zwerchfellfunktion lieferte das Abtasten dieser Rippenmuskeln schlicht keinen nützlichen Zusatznutzen. Ein wahrscheinlicher Grund ist, dass diese Muskeln eher der Stabilisierung des Brustkorbs dienen, statt sich bei jedem Atemzug stark zu verkürzen; ihre Dicke im Ultraschall ändert sich daher nur bei extremen Atemanstrengungen oder wenn das Zwerchfell geschwächt ist.

Was das für die Praxis bedeutet

Für den klinischen Alltag deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass ein einfacher Ultraschall des Zwerchfells Ärzten helfen könnte, relative Veränderungen des Atemaufwands einzuschätzen und nichtinvasive Beatmungseinstellungen sicherer anzupassen, ohne Patienten den unangenehmen internen Druckkatheter zumuten zu müssen. Zumindest bei gesunden Personen verbessert das Hinzuziehen des Ultraschalls der parasternalen Interkostalmuskeln diese Einschätzung nicht. Die Autoren weisen darauf hin, dass ihre Untersuchung an jungen, gesunden Freiwilligen unter streng kontrollierten Bedingungen durchgeführt wurde, nicht an kranken Patienten. Zukünftige Studien bei Menschen mit Lungenerkrankungen oder geschwächtem Zwerchfell sind nötig, um zu prüfen, ob Rippenmuskelmessungen dann an Aussagekraft gewinnen, wenn der Hauptatemmuskel die Last nicht mehr tragen kann.

Zitation: Hoermann, C., Drotleff, L.S., Link, B. et al. Intercostal thickening fraction adds no value to diaphragm thickening fraction in healthy subjects undergoing noninvasive ventilation. Sci Rep 16, 7165 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-40192-4

Schlüsselwörter: nichtinvasive Beatmung, Zwerchfell‑Ultraschall, Atemaufwand, Atemmuskulatur, Intensivmedizin