Der Nervus phrenicus, oft als "Lebensnerv" bezeichnet, ist ein peripherer Nerv, der aus dem Plexus cervicalis entspringt und eine entscheidende Rolle für die Atmung spielt. Er innerviert motorisch das Zwerchfell, den wichtigsten Atemmuskel, und ist zudem für die Sensibilität des Perikards (Herzbeutel), der Pleura parietalis (äußere Lunge) und einiger Abschnitte des Bauchfells (Peritoneum parietale) verantwortlich.
Anatomie
Verlauf
Der Nervus phrenicus entspringt dem Plexus cervicalis aus den Rückenmarkssegmenten C3 bis C5, wobei er Fasern aus den Segmenten C3 und C4 in größerem Umfang bezieht und Anteile aus C5 enthält. Er verlässt den Plexus bereits vor Bildung des Primärstrangs, wobei bei zweiwurzliger Entstehung die Anteile von C3 ventral und von C4 dorsal liegen.
Von dort aus verläuft er vor dem Musculus scalenus anterior und hinter der tiefen Halsfaszie sowie dem Musculus sternocleidomastoideus nach unten. Er gelangt von dorsal zum M. scalenus anterior, verläuft dort lateral der A. cervicalis ascendens und tritt über den medialen Rand des M. scalenus anterior zwischen A. subclavia und V. subclavia in das obere Mediastinum ein. Begleitet von der Arteria und Vena subclavia, tritt er in die obere Thoraxapertur ein.
Im Thorax befindet er sich zunächst vor der Pleurakuppel und zieht dann zwischen der Pleura mediastinalis und dem Herzbeutel zum Zwerchfell. Er wird dabei von der Arteria pericardiacophrenica begleitet. Auf seinem Weg gibt er Äste an den Herzbeutel (Rami pericardiaci), die Pleura mediastinalis und im Bauchraum an das Peritoneum von Leber, Bauchspeicheldrüse und der vorderen Bauchwand ab (Rami phrenicoabdominales).
Am Zwerchfell angekommen, passiert der linke Nervus phrenicus dieses zusammen mit der Speiseröhre und der rechte mit der unteren Hohlvene. Nachdem der Nerv das Zwerchfell mit motorischen und sensiblen Fasern versorgt hat, gibt er noch weitere sensible Äste, die sogenannten Rami phrenicoabdominales, zur Innervation des Bauchfells im Oberbauchbereich ab und endet dann in seinem Verlauf. Endäste sind der R. pericardiacus zur hinteren Herzspitze und Rr. phrenicoabdominales.
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Innervation
Der Nervus phrenicus innerviert motorisch das Zwerchfell, den wichtigsten Atemmuskel. Zudem ist er verantwortlich für die Sensibilität des Perikards (Herzbeutel) und der Pleura parietalis an der äußeren Lunge. Des Weiteren versorgt er einige Abschnitte des Bauchfells (Peritoneum parietale), zum Beispiel Teile der Leber oder Gallenblase, mit den Rami phrenicoabdominales sensibel. Sensible Fasern des N. phrenicus leiten Afferenzen aus der Pleurakuppe, dem Perikard, der unteren Fläche des Zwerchfells sowie der Serosa von Leber, Gallenblase und Pankreas.
Funktion
Die Hauptfunktion des Nervus phrenicus liegt in der Steuerung der Zwerchfellkontraktion, die für die Atmung unerlässlich ist. Ohne die präzise Steuerung durch den Nervus phrenicus wäre die rhythmische Kontraktion des Zwerchfells, die für das Ein- und Ausatmen notwendig ist, nicht möglich.
Neben seiner motorischen Funktion spielt der Nervus phrenicus auch eine wichtige Rolle bei der Schmerzübertragung aus den von ihm versorgten Bereichen. Reizungen des Nervs können zu Schmerzen im Schulterbereich führen, was auf die gemeinsame sensible Innervation von Zwerchfell und Schulter durch die Segmente C3-C5 zurückzuführen ist.
Klinische Bedeutung
Läsionen des Nervus phrenicus
Läsionen des Nervus phrenicus können zu ernsthaften Problemen mit der Atmung führen. Er kann in seinem Verlauf zum Beispiel durch einen Tumor oder bei Verletzungen der Halswirbelsäule beschädigt werden. Eine Parese, also eine Lähmung, des Nervus phrenicus kann entweder einseitig oder beidseits auftreten, je nachdem welche Ursache dahinter steckt. Da der Zwerchfellmuskel auch motorisch von dem Nervus phrenicus versorgt wird und sich dank diesem zur Einatmung zusammenziehen kann, ist diese Funktion bei einer Nervenschädigung teilweise oder gar komplett erloschen. Bei einer einseitigen Parese ist der Hochstand des Zwerchfells somit auch nur auf der betroffenen Seite zu beobachten, macht aber bereits Probleme bei der Atmung. Eine einseitige Schädigung des Nervs kann zum Hochstand des Zwerchfells auf der betroffenen Seite führen. Bei einer Schädigung vom Nervus phrenicus auf beiden Seiten ist meist das gesamte Zwerchfell von der Lähmung betroffen. Eine beidseitige Nervenlähmung ist lebensbedrohlich. Einseitige Ausfälle des N. phrenicus sind gut zu kompensieren, doppelseitige bewirken schwere Atemstörungen.
Die Schädigung kann schon im Rückenmark oder in der entsprechenden Nervenwurzeln beim Austritt aus dem Spinalkanal erfolgen. Der Nervus phrenicus kann zum einen direkt geschädigt werden, das bedeutet zum Beispiel durch einen durchtrennenden Schnitt im Rahmen einer Operation im Brustkorb oder am Hals, oder zum Beispiel durch einen Riss bedingt durch eine Unfallverletzung. Des Weiteren kann ein Tumor oder ähnliches auf den Nerven drücken und diesen dadurch auf Dauer in Mitleidenschaft ziehen. Auch ein Bandscheibenvorfall der Halswirbelsäule oder ein ähnlich raumfordernder Prozess im Bereich der Halswirbelsäule können eine Schädigung des Nervus phrenicus hervorrufen. Die Wahrscheinlichkeit, dass der Nervus phrenicus sich nach einer Beeinträchtigung von selbst wieder erholt kommt natürlich immer auf das Ausmaß der Verletzung an.
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Neben der häufigsten Ursache von Zwerchfellparesen, den malignen Tumoren, sind auch Wurzelläsionen, neuralgische Schulteramyotrophie oder Radiatio in die Differentialdiagnose einzubeziehen.
Reizung des Nervus phrenicus
Eine Reizung des Nervus phrenicus wird häufig durch einen erhöhten Druck im Bauchraum, der auf das Zwerchfell wirkt, ausgelöst. Dies kann zum Beispiel nach einer Bauchspiegelung, bei welcher die Untersuchungsinstrumente mittels Schlüssellochtechnik in den Bauchraum eingeführt werden und der Bauch zur besseren Sicht mit Gas aufgebläht wird, auftreten. Aber auch der hastige Verzehr einer üppigen Mahlzeit kann zu den Symptomen führen.
Zu den Symptomen, die durch Reizung des Nervus phrenicus auftreten können, zählt unter anderem der Schluckauf, der in den meisten Fällen als harmlos zu betrachten ist, manchmal aber auch einen krankhaften Wert erlangen kann. Durch das ruckartige Zusammenziehen des Zwerchfells beim Schluckauf kann es, vor allem wenn er länger andauert, zu Schmerzen kommen und vom Betroffenen als äußerst unangenehm empfunden werden. Außerdem kann man sich dabei gerne mal verschlucken. Weitere Symptome, die auf den Nervus phrenicus zurückzuführen sind, sind Atembeschwerden, bedingt durch eine teilweise oder komplette Lähmung des Zwerchfells.
Der Schluckauf entsteht durch das plötzliche, reflexartige und nicht willentlich beeinflussbare Zusammenziehen des Zwerchfells, was zur Einatmung führt und dem abrupten Schluss der Stimmlippen, der den Vorgang beendet. Meist tritt der Schluckauf mehrfach hintereinander auf und kann dementsprechend eine gewisse Zeit andauern. Als Ursache wird eine Reizung des Nervus phrenicus, welcher das Zwerchfell motorisch versorgt, vermutet. Die vorübergehende Reizung wird als harmlos eingestuft. Eine krankheitsbedingte, chronische Reizung muss hingegen abgeklärt werden und kann zu schwerwiegenden Komplikationen führen. Schluckauf durch vorübergehende Reizung kann zum Beispiel durch eine verstärkte Dehnung des Magens nach Nahrungsaufnahme oder durch den Verzehr von scharfem Essen ausgelöst werden. Auch Aufregung oder heftiges Lachen können einen Schluckauf bedingen, da der Nervus phrenicus dadurch gereizt werden kann. Wird der Nerv in seinem Verlauf durch einen krankhaften Vorgang gereizt, etwa durch eine Entzündung im Bauchraum oder etwa des Magens und der Speiseröhre, kann der Schluckauf chronischer Natur sein.
Entzündung des Nervus phrenicus
Eine Entzündung des Nervus phrenicus kann zur schlaffen Lähmung des Zwerchfells führen, insbesondere wenn der Nerv beidseits betroffen ist. Hier wären das Guillain-Barré-Syndrom, Multiple Sklerose und Erreger, wie Borrelien, zu erwähnen. Bei einer Entzündung können die Beschwerden durch die Behandlung der Ursache wieder rückläufig werden.
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Phrenicusparese nach Kryoballon-Pulmonalvenenisolation (PVI)
Die elektrische Isolation der Pulmonalvenen (PVI) ist eine effektive Therapieoption in der Behandlung von Vorhofflimmern. Die Kryoballon-Technologie ermöglicht die Isolation von Pulmonalvenen (PV) mit einer singulären Energieabgabe. Die rechtsseitige Phrenicusparese (PP) ist die häufigste Komplikation der Kryoballon PVI. Die stärkere Gewebekühlung betrifft potentiell auch Strukturen, die an die PV angrenzen, wie den Nervus phrenicus.
In einer Studie wurde ein Vergleich der Häufigkeit Kryoballon-induzierter PP mit dem Ballon der 1. bzw. der 2. Generation (KB1 bzw. KB2) durchgeführt. Es zeigte sich, dass nach PVI mit dem KB2 transiente bzw. persistierende PP in einer Häufigkeit von 6% bzw. 3,5% auftraten. Die Zeitspanne bis zur Erholung der Phrenicus-Funktion war nach Verwendung des KB2 länger im Vergleich zum KB1.
Während der Ablation an den septalen Pulmonalvenen wurde der rechte N. phrenicus kontinuierlich über einen Katheter in der V. cava superior stimuliert. Die Kontraktion der rechten Zwerchfellhälfte wurde dabei manuell palpiert. Im Falle einer Abschwächung bzw. des Verlusts der Kontraktion wurde die Ablation sofort unterbrochen und es erfolgte keine weitere Energieabgabe an der entsprechenden Pulmonalvene.
Stimulation des Nervus phrenicus
Die Stimulation des Nervus phrenicus ist ein neuer Ansatz im Rahmen der künstlichen Beatmung und besitzt das Potential aktuell auftretende Nebenwirkungen (z.B. VIDD) zu reduzieren. Durch die Aktivierung des Nervus phrenicus wird das Zwerchfell aktiv gehalten und eine natürliche Atembewegung erzeugt. Die Stimulation kann elektrisch mittels Oberflächenelektroden im Halsbereich durchgeführt werden. Die Identifizierung optimaler Stimulationssequenzen ist eine aktuelle Herausforderung und wird durch Modellierungs- und Simulationsstudien unterstützt.
Die Arbeit „Activation thresholds for electrical phrenic nerve stimulation at the neck: evaluation of stimulation pulse parameters in a simulation study” stellt ein anatomisch detailliertes Modell von Hals und Nervus phrenicus vor und evaluiert verschiedene Stimulationssignale. Das Modell zeichnet sich durch mehrere Skalierungsebenen aus, welches sowohl die makroskopische Anatomie des Halses als auch den mikroskopischen Aufbau der Faszikel und Nervenfasern repräsentiert. Damit werden verschiedene Stimulationssequenzen im Hinblick auf den notwendigen Aktivierungsstrom evaluiert sowie potentiell co-aktivierte Nerven im Halsbereich ausgewertet. Die Publikation gibt Einblicke in die Physiologie des Nervus phrenicus und hebt Eigenschaften der Stimulationssignale hervor, um die Nervenfasern mit einem möglichst kleinen elektrischen Strom zu aktivieren.
Ein neuer Therapieansatz für die Behandlung der zentralen Schlafapnoe ist der implantierbare, transvenöse Nervus-Phrenicus-Stimulator. In einer Pilotstudie konnte gezeigt werden, dass durch eine Therapie der zentralen Schlafapnoe mittels Stimulation des Nervus Phrenicus positive Effekte auf den kardiovaskulären Funktionsstatus nachzuweisen sind. Bei Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz und zentraler Schlafapnoe führte die Nervus-Phrenicus-Stimulation zu einer Stabilisierung der Atmung, einer Verbesserung der systolischen und diastolischen Herzfunktion sowie einer Reduktion des NT-proBNP-Wertes.
Diagnostik
Zur Diagnostik einer Parese des Nervus phrenicus kann man sich einer Röntgenaufnahme des Brustkorbs bedienen, bei welcher der Hochstand des Zwerchfells gut zu beurteilen ist. Außerdem kann man bei der körperlichen Untersuchung anhand der erschwerten Atmung die gesteigerte Aktivität der Atemhilfsmuskulatur zwischen den Rippen erkennen. Theoretisch kann man zusätzlich mittels Elektroneurographie und Elektromyographie die Funktion des Nervus phrenicus testen, praktisch ist diese Untersuchung jedoch schwierig umzusetzen.
Therapie
Liegt eine Parese des Nervus phrenicus vor, so können als Therapie gegen die Atembeschwerden bestimmte Atemübungen gemacht werden, in schlimmeren Fällen ist eine künstliche Beatmung notwendig. Ist der Nervus phrenicus allerdings beidseits vor der Versorgung des Zwerchfells geschädigt und fällt aus, so kann es zu einer vollständigen Parese des Zwerchfells, also einem Unvermögen sich bei der Einatmung zusammen zu ziehen, um der Lunge Platz zu machen, und zu damit einhergehenden lebensgefährlichen Problemen der Atmung kommen. Mit speziellen Atemübungen im Rahmen einer Physiotherapie kann die Problematik der Einatmung durch eine Nervus phrenicus Parese angegangen werden und zu einer Besserung führen. Wenn ein entzündlicher Prozess hinter der Parese steckt, kann die Therapie der Entzündung, beispielsweise mit Antibiotikum, antiviralen Mitteln, Cortison oder einer Plasmaseparation, erfolgen. Um einer Reizung des Nervus phrenicus durch zu hastiges Essen entgegenzuwirken, kann zunächst versucht werden langsamer zu essen. Bei den restlichen Schädigungen des Nervus phrenicus ist eine Prophylaxe schwierig umzusetzen, da die Folgen im Voraus nicht immer auszumachen sind, zum Beispiel bei einer OP.