Grundlagen der maschinellen Beatmung

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4 Grundlagen der maschinellen Beatmung Einführung in die Beatmung für Ärzte und Pflegekräfte Herausgegeben von Unter Mitarbeit von Jan Baum Peter Neumann Jan-Holger Schiffmann Klaus Züchner 2., vollständig überarbeitete und erweiterte Auflage 229 Abbildungen 47 Tabellen Georg Thieme Verlag Stuttgart New York

5 Bibliografische Information der Deutschen National bibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über abrufbar.. Auflage 999 bei Aktiv und Druck Verlag (MCN) Wichtiger Hinweis: Wie jede Wissenschaft ist die Medizin ständigen Entwicklungen unterworfen. Forschung und klinische Erfahrung erweitern unsere Erkenntnisse, insbesondere was Behandlung und medikamentöse Therapie anbelangt. Soweit in diesem Werk eine Dosierung oder eine Applikation erwähnt wird, darf der Leser zwar darauf vertrauen, dass Autoren, Herausgeber und Verlag große Sorgfalt darauf verwandt haben, dass diese Angabe dem Wissensstand bei Fertigstellung des Werkes entspricht. Für Angaben über Dosierungsanweisungen und Applikationsformen kann vom Verlag jedoch keine Gewähr übernommen werden. Jeder Benutzer ist angehalten, durch sorgfältige Prüfung der Beipackzettel der verwendeten Präparate und gegebenenfalls nach Konsultation eines Spezialisten festzustellen, ob die dort gegebene Empfehlung für Dosierungen oder die Beachtung von Kontraindikationen gegenüber der Angabe in diesem Buch abweicht. Eine solche Prüfung ist besonders wichtig bei selten verwendeten Präparaten oder solchen, die neu auf den Markt gebracht worden sind. Jede Dosierung oder Applikation erfolgt auf eigene Gefahr des Benutzers. Autoren und Verlag appellieren an jeden Benutzer, ihm etwa auffallende Ungenauigkeiten dem Verlag mitzuteilen. 2. Aufl., 200, Georg Thieme Verlag KG Rüdigerstraße Stuttgart Deutschland Telefon: +49/(0)7/893-0 Unsere Homepage: Printed in Germany Umschlaggestaltung: Thieme Verlagsgruppe Umschlaggrafik: Martina Berge, Erbach Satz: medionet Ltd, Berlin gesetzt aus Indesign CS3 Druck: Grafisches Centrum Cuno, Calbe ISBN Geschützte Warennamen (Warenzeichen) werden nicht besonders kenntlich gemacht. Aus dem Fehlen eines solchen Hinweises kann also nicht geschlossen werden, dass es sich um einen freien Warennamen handelt. Das Werk, einschließlich aller seiner Teile, ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des Verlages unzulässig und strafbar. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikro-verfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen.

6 V Vorwort zur 2. Auflage Als vor fast 0 Jahren das Buch Grundlagen der maschinellen Beatmung als Neufassung der Praxis der maschinellen Beatmung erschien, war die Resonanz bei Intensivmedizinern aller Fachbereiche sowie beim intensivmedizinischen Fachpflegepersonal überaus positiv. Offenbar hatte das Buch eine Marktlücke geschlossen, denn bereits nach kurzer Zeit hatte sich das Buch einen festen Platz bei jungen intensivmedizinisch interessierten Ärzten und Pflegekräften erobert obwohl es der im Vorwort zur. Auflage angekündigte 2. Band des Werkes nie in die Buchläden schaffte. Die Gründe hierfür waren vielfältig: der Wichtigste war das zunehmende Nebeneinander unterschiedlichster Softwareversionen in äußerlich gleichen Geräten, die eine eindeutige Charakterisierung der Besonderheiten bestimmter Gerätefamilien zunehmend erschwerte und die geplante gerätebezogene Hilfestellung bei der klinischen Umsetzung therapeutischer Strategien ad absurdum führte. Neuere Erkenntnisse bei der Pathophysiologie des Lungenversagens haben die therapeutischen Strategien bei der Beatmung von Patienten mit respiratorischer Insuffizienz in den letzten Jahren grundlegend verändert, so dass eine komplette Überarbeitung der. Auflage dringend nötig erschien. Dem Trend auch anderer Bücher entsprechend habe ich namhafte Kollegen gebeten, mich bei der Überarbeitung spezieller Teilbereiche zu unterstützen. So zeichnet nunmehr Herrn Prof. Dr. Jan-Holger Schiffmann für die Überarbeitung des Kapitels Pädiatrie/Neonatologie verantwortlich, Herr Prof. Dr. Jan Baum (inzwischen verstorben) für den Beitrag Narkosesysteme. Mein langjähriger Göttinger Kollege Prof. Dr. Peter Neumann hatte sich zu meiner großen Freude bereit erklärt, nicht nur den Abschnitt Narkosebeatmung grundlegend zu überarbeiten und zu erweitern, sondern stand mir zudem bei der Überarbeitung der Kapitel 5 und 7 hilfreich zur Seite. Herrn Dr. Klaus Züchner verdanke ich wiederum die Aktualisierung und teilweise Neuerstellung der Abbildungen. Ganz herzlich danke ich auch Frau Ueckert und Frau Biehl-Vatter vom Thieme-Verlag für ihre freundliche und konstruktive Unterstützung. Wir alle hoffen, dass uns die Überarbeitung gelungen ist und wünschen uns, dass wir mit der 2. Auflage des Buches an den Erfolg der ersten Auflage anknüpfen können. Hamburg, im Januar 200

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8 VII Vorwort zur. Auflage Maschinelle Beatmung gehört heute zur täglichen Routine bei der intensivmedizinischen Behandlung schwerstkranker Patienten. Vom Arzt wird daher die Bedienung hochentwickelter Respiratoren ebenso wie die Kenntnis und sichere Anwendung moderner Beatmungsstrategien erwartet. Nicht nur der Berufsanfänger steht hier vor fast unüberwindlichen Problemen: er soll sich zwar in kurzer Zeit mit einer Vielzahl unterschiedlicher Beatmungsformen und -muster vertraut machen, muss aber feststellen, dass die gängigen Lehrbücher der Intensivmedizin diesen Bereich oftmals nur unzureichend abdecken. Mittlerweile sind zwar auch Lehrbücher speziell zu diesem Thema erhältlich; die Fülle der hier angebotenen Informationen trägt jedoch oftmals nicht zum Verständnis der Gesamtproblematik bei und überfordert und entmutigt den nicht speziell an Beatmungsfragen interessierten Leser. Andererseits ist das Thema der maschinellen Beatmung zu komplex geworden, um es gleichsam nebenbei am Krankenbett zu erlernen. Beatmung ist zwar nur ein Bestandteil im intensivmedizinischen Gesamtkonzept: Unstrittig ist jedoch, dass Behandlungsdauer, Komplikationen und damit letztlich auch das Outcome der Patienten zu einem großen Teil auch von der Beatmungsstrategie abhängen. Grundlegende Kenntnisse über Prinzipien, Indikationen und Grenzen der Beatmung sind daher unabdingbare Voraussetzungen für eine erfolgreiche Intensivmedizin. Fortschritte in der Gerätetechnologie, neue Beatmungsformen ebenso wie differenzierte Strategien bei der Behandlung respiratorischer Störungen erforderten die komplette Neufassung des vor fast 0 Jahren erschienenen Buches Praxis der maschinellen Beatmung. Der zunehmenden Bedeutung der maschinellen Beatmung in Intensivmedizin und Anästhesiologie entsprechend wurde den theoretischen Grundlagen sowie praktischen Anwendungshinweisen erheblich mehr Raum gewidmet. Die Fülle des Stoffes machte die Aufteilung des Buches in 2 Bände notwendig. Im nunmehr vorliegenden. Band werden die theoretischen Grundlagen erläutert, die für die erfolgreiche Behandlung von Patienten mit respiratorischer Insuffizienz unumgänglich sind. Der 2. Band soll einen Überblick über die charakteristischen Merkmale und Einsatzbereiche gängiger Respiratoren liefern, ihre Funktionsweise erläutern und als Hilfestellung bei der praktischen Handhabung dienen. Dabei kann und will das Buch kein umfassendes Beatmungs-Lehrbuch im klassischen Sinne sein. Durch die inhaltliche Beschränkung auf die wesentlichen theoretischen und technischen Grundlagen, die zum Verständnis und zur adäquaten Durchführung der Beatmung unerlässlich sind, soll dem Anfänger vielmehr der Einstieg in die komplexe Materie der Beatmung erleichtert werden. Auf die ausführliche Darstellung von Randgebieten der Beatmung wurde auch in dieser Auflage bewusst verzichtet; sie werden in den bekannten intensivmedizinischen Lehrbüchern ausreichend behandelt. Zur Verdeutlichung der inhaltlichen Zusammenhänge wurden zahlreiche Abbildungen erstellt, wichtige Zusammenhänge wurden in Merksätzen einprägsam zusammengefasst. Mit gekennzeichnete Textstellen weisen den Leser auf die vertiefende Behandlung der Thematik an anderer Stelle hin, so dass Wiederholungen weitgehend vermieden werden konnten. Jedem Kapitel wurde ein ausführliches Literaturverzeichnis mit Hinweisen auf weiterführende Literatur nachgeordnet. Das Buch wendet sich damit nicht nur an den Arzt in der Weiterbildung, der Intensivmedizin zeitweise und oftmals eher nebenbei betreibt, sondern gleichermaßen auch die Schwestern und Pfleger in der Intensivmedizin und Anästhesie. Durch ihre kontinuierliche Anwesenheit am Bett des Patienten obliegt ihnen die Verantwortung für die engmaschige Überwachung von Atmung und Beatmung. Dabei müssen respiratorische Veränderungen des Patienten und bedrohliche Kompli-

9 VIII Vorwort zur. Auflage kationen nicht nur rechtzeitig erkannt, sondern ebenso die erforderlichen Therapiemaßnahmen unverzüglich eingeleitet werden. Im allgemeinen Teil werden daher in knapper und verständlicher Form einige wesentliche Grundlagen zur Physiologie und Pathophysiologie der Atmung vermittelt, die als Basiswissen unerlässlich sind. Danach werden die derzeit gängigen Beatmungsformen und -muster ausführlich beschrieben und kritisch bewertet. In gesonderten Kapiteln werden die technischen Prinzipien bei der Messung atemmechanischer Parameter sowie bei der Bestimmung von Gaskonzentrationen in den Atemgasen erläutert. Besonders eingegangen wird auf Überwachungsverfahren wie Pulsoximetrie und Kapnometrie sowie die graphische Darstellung und Interpretation von Druck-, Flow- und Volumenkurven. Nicht vernachlässigt werden klinisch relevante Probleme wie Atemgasklimatisierung und Hygiene. Einen breiten Raum nimmt die Beschreibung aktueller Beatmungs- und Therapiekonzepte ein, wie sie derzeit an der Göttinger Universitätsklinik bei Patienten mit unterschiedlichsten Formen der respiratorischen Insuffizienz durchgeführt werden. Dazu gehören auch Besonderheiten der Analgosedierung, der Ernährung sowie der Pflege des beatmeten Patienten. Den Besonderheiten der Beatmung in der Pädiatrie sowie in der Notfallmedizin sind eigene Kapitel gewidmet. Das Kapitel Narkosebeatmung dürfte auch für den nicht speziell anästhesiologisch ausgerichteten Leser von Interesse sein. An dieser Stelle möchte ich Herrn Ralf Köster und Frau Marianne Gehrkens aus der Betriebseinheit Medien in der Medizin der Universität für die konstruktive Kritik sowie die unermüdliche Hilfe beim Umbruch sowie bei der graphischen Ausgestaltung des Buches danken. Auch die Unterstützung durch den Verlag Aktiv-Druck soll nicht unerwähnt bleiben, die den finanziellen Rahmen für die aufwendigen mehrfarbigen Graphiken geschaffen hat. Vor allem aber möchte ich Herrn Dr. rer. nat. Klaus Züchner aus dem Zentrum Anaesthesiologie, Rettungs- und Intensivmedizin der Universität Göttingen danken, der als Herausgeber nicht nur technischen Beistand geleistet, sondern zusätzlich unermüdlich an der Gestaltung der Abbildungen und Inhalte mitgearbeitet hat. Ohne seine engagierte Hilfe und Unterstützung wäre dieses Buch nicht möglich gewesen. Gemeinsam mit ihm hoffe ich, dass die Lektüre des Buches dem Leser nicht nur das nötige Rüstzeug für die sichere Durchführung der Beatmung von Patienten in Intensivmedizin und Anästhesie vermittelt, sondern zugleich den Anstoß gibt für die intensivere Beschäftigung mit der Thematik. Göttingen, im März 999

10 Anschriften Herausgeber: Prof. Dr. med. Albertinenkrankenhaus Abt. Anästhesie und operative Intensivmedizin Süntelstraße a Hamburg Autoren: Prof. Dr. med. Jan Baum ( ) Zuletzt Abt. Anästhesiologie und Intensivmedizin Krankenhaus St. Elisabeth ggmbh Lindenstraße Damme Prof. Dr. med. Peter Neumann Klinische Anästhesiologie und Operative Intensivmedizin Ev. Krankenhaus Göttingen-Weende e.v. An der Lutter Göttingen Prof. Dr. med. Jan-Holger Schiffmann Zentrum für Neugeborene, Kinder und Jugendliche Klinikum Nürnberg Breslauerstraße Nürnberg Dr. rer. nat. Klaus Züchner Medizintechnischer Service Georg-August-Universität Bereich Humanmedizin Robert-Koch-Straße Göttingen

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12 IX Abkürzungsverzeichnis A/C Assist-Control Ventilation, kontrollierte Beatmung, bei der die einzelnen Beatmungshübe patientengetriggert (assistiert) abgegeben werden AaDO 2 alveolo-arterielle Sauerstoffgehaltsdifferenz AF Atemfrequenz ALI Acute Lung Injury, akute respiratorische Insuffizienz ALV Adaptive Lung Ventilation, Weiterentwicklung des MMV-Modus zu einem komplexen rückkoppelnden Beatmungsverfahren, basiert auf dem druckkontrollierten volumengeregelten APV-Modus AMV Atemminutenvolumen AMV mandatorische Mindest-Ventilation (Augmented Minute Volume), Kombination von Spontanatmung und maschineller Beatmung mit garantiertem maschinellem Minutenvolumen AO 2 O 2 -Angebot (Synonym: O 2 -Transportkapazität), entspricht DO 2 APRV Airway Pressure Release Ventilation, Kombination von freier Spontanatmung und druckkontrollierter Beatmung APV Adaptive Pressure Ventilation, optionale druckkontrollierte zeitgesteuerte/patientengetriggerte volumengeregelte Beatmung ARDS Acute Respiratory Distress Syndrome, akutes Lungenversagen ARF Acute Respiratory Failure, akute respiratorische Insuffizienz ARI akute respiratorische Insuffizienz ASB Assisted Spontaneous Breathing, Synonym für druckunterstützte Spontanatmung ASV Adaptive Support Ventilation, Weiterentwicklung des MMV-Modus zu einem komplexen rückkoppelnden Beatmungsverfahren, basiert auf dem druckkontrollierten volumengeregelten APV-Modus ATC Automatic Tube Compensation, automatische Tubuskompensation AutoFlow druckorientierte volumenkonstante Beatmung AvDO 2 arterio-venöse Sauerstoffgehaltsdifferenz AZV Atemzugvolumen (Tidalvolumen) BE Base Excess, Basenüberschuss im Blut BGA arterielle oder venöse Blutgasanalyse BiPAP Bi-Level Positive Airway Pressure, druckunterstützte, nichtinvasive Beatmung für den Heimbeatmungsbereich BIPAP Biphasic Positive Airway Pressure, Kombination von freier Spontanatmung und druckkontrollierter Beatmung BiLevel BiLevel Pressure Controlled Ventilation, entspricht BIPAP BiLevel-VG BiLevel Pressure Controlled Ventilation-Volume Guarantee, druckregulierte volumenkonstante Beatmung auf BIPAP-Basis BPD Bronchopulmonale Dysplasie bpm breaths per minute, Atemzüge pro Minute C Compliance (Dehnbarkeit), Maß für die elastischen Eigenschaften des Atem apparates cao 2 arterieller Sauerstoffgehalt (Oxigen Content) CC Closing Capacity, Verschlusskapazität der Lunge, Summe aus Verschlussvolumen und Residualvolumen C dyn dynamische Compliance, definiert durch die Steilheit der Geraden, die bei normaler Ruheatmung den endexspiratorischen mit dem endinspirato-

13 X Abkürzungsverzeichnis rischen Punkt auf der Ruhedehnungskurve verbindet C ges Gesamtcompliance aus thorakaler und pulmonaler Compliance CL isolierte Compliance des Lungengewebes CMV Continuous Mandatory Ventilation, Synonym für kontrollierte Beatmung COHb Carboxyhämoglobin COPD Chronic Obstructive Pulmonary Disease, chronisch obstruktive Lungenerkrankung, Synonym: COLD (Chronic Obstructive Lung Disease) CPAP Continuous Positive Airway Pressure, Spontanatmung mit PEEP CPPV Continuous Positive Pressure Ventilation, Synonym für kontrollierte Beatmung mit PEEP C stat statische Compliance C Th Compliance des knöchernen Thorax sowie der muskulären Strukturen CV Closing Volume, Verschlussvolumen der Lunge. Das Unterschreiten dieses Volumens während der Exspiration führt zum Verschluss kleiner Luftwege D Diffusion, Grundlage für den Gasaustausch in Alveolen und Gewebe D L Diffusionskapazität, Maß für die Diffusionsfähigkeit des Lungengewebes DO 2 O 2 -Angebot, entspricht AO 2 E Elastance, Lungensteifigkeit (/C) ECCO 2 -R Extracorporeal CO 2 -Removal, extrakorporale CO 2 -Elimination ECMO Extracorporeal Membran Oxigenation, extrakorporale Membranoxigenierung ELA Extracorporeal Lung Assist, extrakorporales Lungenersatzverfahren ELV Ein-Lungen-Ventilation EMMV Extended Mandatory Minute Volume, Synonym für mandatorische Mindest- Ventilation, Kombination von Spontan atmung und maschineller Beatmung mit garantiertem Minutenvolumen ERV exspiratorisches Reservevolumen EVLW extravaskuläres Lungenwasser FiO 2 Fraction of inspired Oxigen, O 2 -Anteil (Fraktion) im inspiratorischen Gasgemisch FRC funktionelle Residualkapazität HFJV High Frequency Jet Ventilation HFO High Frequency Oscillation HFPPV High Frequency Positive Pressure Ventilation HFV High Frequency Ventilation HZV Herzzeitvolumen IA Inspiratory Assist, Synonym für druckunterstützte Spontanatmung IBW Ideal Body Weight, ideales Körpergewicht ICP Intracranial Pressure, intrakranieller Druck ICR Interkostalraum (Zwischenrippenraum) IFA Inspiratory Flow Assistance, Synonym für druckunterstützte Spontanatmung IHS Inspiratory Help System, Synonym für druckunterstützte Spontanatmung IK inspiratorische Kapazität ILA Interventional Lung Assist, extrakorporales Lungenersatzverfahren mit passiv perfundiertem arterio-venösem Membranoxigenator ILV Independent Lung Ventilation, seitengetrennte Beatmung IMPRV Intermittend Mandatory Pressure Release Ventilation, BIPAP-Modus, bei der jeder spontane Atemzug mit inspiratorischer Druckunterstützung augmentiert wird IMV Intermittent Mandatory Ventilation, intermittierende mandatorische Beatmung, Kombination von Spontanatmung und maschineller Beatmung IMV-BIPAP BIPAP-Variante, bei der Spontanatmung praktisch nur auf dem (verlängerten) unteren Druckniveau möglich ist IPPV Intermittent Positive Pressure Ventilation, Synonym für kontrollierte Beatmung IPS Inspiratory Pressure Support, Synonym für druckunterstützte Spontanatmung IR Infrarot IRV-BIPAP Inverse Ratio-Biphasic Positive Airway Pressure, BIPAP, bei der das obere Druckplateau länger ist als das untere IRV Inverse Ratio Ventilation, Beatmung mit umgekehrtem Atemzeitverhältnis

14 Abkürzungsverzeichnis XI IRV inspiratorisches Reservevolumen KG Körpergewicht MAC minimale alveoläre Konzentration MAK minimale Arbeitsplatzkonzentration MetHb Methämoglobin MMV Mandatory Minute Ventilation, Minimal Minute Volume, mandatorische Mindest-Ventilation, Kombination von Spontanatmung und maschineller Beatmung mit garantiertem Minutenvolumen NAVA Neurally Adaptive Ventilatory Assist, Steuerung des Beatmungsgerätes proportional zur elektrischen Aktivierung des Zwerchfells NIV Non-Invasive Ventilation, nichtinvasive Beatmung via Gesichtsmaske oder Helm NO Stickstoffmonoxid O 2 Hb oxigeniertes Hämoglobin O 2 phys physikalisch gelöster Sauerstoff im Blut P Druck p Partialdruck, Partialdruckgradienten sind die treibende Kraft für den Gasaustausch zwischen arteriellem und venösem Blut in Lunge und Gewebe ΔP Druckdifferenz p(a-et)co 2 arteriell-endtidaler CO 2 -Gradient paado 2 alveolo-arterielle O 2 -Partialdruckdifferenz paco 2 arterieller CO 2 -Partialdruck paco 2 alveolärer CO 2 -Partialdruck pao 2 alveolärer O 2 -Partialdruck pao 2 arterieller O 2 -Partialdruck P atm Atmosphärendruck PAV Proportional Assist Ventilation, Maschinelle Unterstützung der Spontanatmung proportional zur Atemanstrengung P AW Atemwegsdruck, wird fälschlicherweise häufig mit dem Beatmungsdruck gleichgesetzt PCA Patient Controlled Analgesia, patientenkontrollierte Analgesie PC-CMV Pressure Controlled Continuous Mandatory Ventilation, druckkontrollierte Beatmung PC-IRV druckkontrollierte IRV-Beatmung PC-S-IMV S-IMV mit druckkontrollierten maschinellen Beatmungshüben PCV Pressure Controlled Ventilation, druckkontrollierte Beatmung, Synonym für PC-CMV peco 2 endexspiratischer CO 2 -Partialdruck im Atemgas PEEP Positive End-Expiratory Pressure, positiv endexspiratorischer Druck P endex Druck in den Atemwegen zum Ende der Exspiration petco 2 in der Atemluft gemessener endtidaler CO 2 -Partialdruck ph 2 O Wasserdampf-Partialdruck PIP Positive Inspiratory Pressure, Beatmungsdruck PLV Pressure Limited Ventilation, drucklimitierte Beatmung P max inspiratorischer Spitzendruck PNPV Positive Negative Pressure Ventilation, Wechseldruckbeatmung P oes Ösophagusdruck, wird bei atemmechanischen Manövern gelegentlich als Äquivalent des Pleuradrucks gemessen P Plat inspiratorischer Plateaudruck bei Beatmung P pleu negativer Druck im Pleuraspalt, abhängig von Thoraxexkursionen, elastischen Rückstellkräften des Lungengewebes sowie Strömungswiderständen PPS Proportional Pressure Support, entspricht PAV P pulm intrapulmonaler Druck, Druckdifferenz zwischen Alveolen und Umgebungsatmosphäre, entspricht etwa dem Druck in den Atemwegen PRVC Pressure Regulated Volume Controlled, druckregulierte volumenkontrollierte Beatmung PS Pressure Support, Synonym für druckunterstützte Spontanatmung PSV Pressure Support Ventilation, Synonym für druckunterstützte Spontanatmung PSV-BIPAP BIPAP mit Augmentierung der Spontanatmung auf dem unteren Druckniveau durch inspiratorische Druckunterstützung ptcco 2 transkutan gemessener CO 2 -Partialdruck ptco 2 transkutan gemessener O 2 -Partialdruck

15 XII Abkürzungsverzeichnis P tp transpulmonaler Druck, Druckdifferenz zwischen intrapulmonalem Druck und intrapleuralem Druck Q Perfusion (Durchblutung) Q s Shuntanteil des Herzminutenvolumens Q s/q t intrapulmonaler Rechts-Links-Shunt R Resistance, Atemwegswiderstand, resultiert aus dem Verhältnis zwischen intrapulmonalem Druck und Atemstromstärke RDS Respiratory Distress Syndrome, Atemnotsyndrom des Neugeborenen Re Reynolds-Zahl, oberhalb eines kritischen Wertes geht eine laminare in eine turbulente Strömung über RQ respiratorischer Quotient, Verhältnis von CO 2 -Elimination zur O 2 -Aufnahme RV Residualvolumen SaO 2 Sauerstoffsättigung im arteriellen Blut SBT Spontaneous Breathing Trial, Spontanatmungsversuch S-CMV Synchronized CMV, kontrollierte Beatmung, bei der die einzelnen Beatmungshübe patientengetriggert (assistiert) abgegeben werden S-IMV Synchronized IMV, patientengetriggerte IMV-Beatmung S-IPPV Synchronized IPPV, Synonym für kontrollierte Beatmung, bei der die einzelnen Beatmungshübe patientengetriggert (assistiert) abgegeben werden SIRS Systemic Inflammatory Response Syndrome SMI Sustained Maximal Inspiration, maximale vertiefte Inspiration durch Atemtrainer SpO 2 Pulsoximetrisch gemessene Sauerstoffsättigung SV Spontaneous Ventilation, Spontanatmung SvO 2 Sauerstoffsättigung im venösem Blut SνO 2 Sauerstoffsättigung im gemischt-venösen Blut der A. pulmonalis TK totale Lungenkapazität V Atemvolumen ΔV Volumendifferenz V Atemvolumen pro Zeiteinheit (Flow) V A alveoläre Ventilation V A/Q Ventilations-Perfusions-Verhältnis VALI Ventilator Associated Lung Injury VC-CMV Volume Controlled Continuous Mandatory Ventilation, volumenkontrollierte maschinelle Beatmung VC-IRV volumenkontrollierte IRV-Beatmung VC-S-IMV S-IMV mit volumenkontrollierten maschinellen Beatmungshüben VCV Volume Controlled Ventilation, Synonym für volumenkontrollierte Beatmung V D Totraumventilation V D Totraumvolumen (Volume of Dead Space) V D /V T Totraumquotient, Verhältnis von Totraum zu Atemzugvolumen V E Gesamtventilation der Lungen VILI Ventilator Induced Lung Injury VK Vitalkapazität V O 2 Sauerstoffaufnahme pro Zeiteinheit VPS Variable Pressure Support, entspricht VS VS druckkontrollierte, volumenorientierte patientengetriggerte MMV-Variante auf der Basis von PSV, erweitert durch die Voreinstellung weiterer Zielparameter V T Tidalvolumen (Atemzugvolumen) WOB Work of Breathing, Atemarbeit

16 XIII Inhaltsverzeichnis Physiologie und Pathophysiologie der Atmung Anatomie des Respirationstraktes.... Luftröhre und Bronchialsystem Alveolen Lunge Konditionierung der Atemgase Mukoziliäre Clearance Atemantrieb und -regulation Atmungszentren Mechanisch-reflektorische Kontrolle der Atmung Chemische Kontrolle der Atmung Atmung und Säure-Basen-Haushalt 0.3. Regulation des ph-wertes Respiratorische Azidose Respiratorische Alkalose Metabolische Azidose Metabolische Alkalose Atemmechanik Atempumpe Resistance Compliance Atemarbeit Alveoläre Ventilation, Totraumventilation Lungenfunktion Lungenvolumina Lungenfunktionsmessungen Lungenfunktionsparameter Erkrankungen mit patho logischen Veränderungen der Lungenvolumina Restriktive Lungenerkrankungen Obstruktive Lungenerkrankungen Der alveolo-kapilläre Gasaustausch Perfusion und Ventilation Diffusion Störungen des alveolo-kapillären Gasaustausches Sauerstoffbindung und Sauerstoffsättigung Sauerstoffbindungskurve Zyanose Kohlenmonoxidintoxikation Methämoglobinämie O 2 -Gehalt des Blutes Sauerstofftransportkapazität Hypoxie, Hypoxämie und Sauerstoffangebot CO 2 -Elimination: Normoventilation Hypoventi lation Hyperventilation Weiterführende Literatur Grundlagen der maschinellen Beatmung Beatmungszyklus und Beatmungsmuster Beatmungsmuster Beatmungszyklus Einstellparameter am Respirator Sauerstoffkonzentration FiO Atemfrequenz/Beatmungsfrequenz Tidalvolumen (Atemzugvolumen), Atemminutenvolumen Positiv endexspiratorischer Druck, PEEP Atemzeitverhältnis, I/E-Ratio, In- und Exspirationszeit, inspiratorische Pause Inspirationsflow Triggerempfindlichkeit Hilfsfunktionen Inspiratorischer Hold

17 XIV Inhaltsverzeichnis Exspiratorischer Hold Manual Breath Seufzer-Funktion Überwachung der Beatmung Grafische Darstellungen ventilatorischer Parameter Errechnete lungenmechanische Größen Pulsoximetrie Transkutane po 2 -Messung Pulsoximetrie oder transkutane O 2 -Messung? Transkutane pco 2 -Messung Kapnometrie Steuerung des Respirators Drucksteuerung Flowsteuerung Volumensteuerung Zeitsteuerung Triggerung der Inspiration Anhang: Versorgung mit medizinischen Gasen Zentrale Gasversorgungsanlage Dezentrale Gasversorgung Dezentrale Sauerstoffversorgung durch O 2 -Konzentratoren Weiterführende Literatur Beatmungsformen Terminologie Kontrollierte Beatmungsverfahren Volumenkontrollierte Beatmung, VC-CMV Assistierte Beatmung, A/C Druckkontrollierte Beatmung, PC-CMV Beatmung mit umgekehrtem Atemzeitverhältnis, IRV Fighting the respirator Wechseldruckbeatmung, PNPV Maschinell unterstützte Spontanatmung Druckunterstützte Spontanatmung, PSV Intermittierende mandatorische Beatmung, IMV Airway Pressure Release Ventilation, APRV Biphasische positive Druckbeatmung, BIPAP Proportional Assist Ventilation, PAV Spontanatmung Automatische Tubuskompensation, ATC Continuous Positive Airway Pressure, CPAP Rückkoppelnde Systeme: Hybridverfahren Mandatorische Mindest-Ventilation, MMV Volume Support, VS Druckregulierte, volumenkontrollierte Beatmung, PRVC Kontrolliert adaptive Beatmung, APV AutoFlow Druckregulierte volumenkonstante Beatmung: BiLevel-VG Adaptive Support Ventilation, ASV AutoMode SmartCare/PS Neurally Adjusted Ventilatory Assist, NAVA Biologically Variable Ventilation, BVV Nichtinvasive Beatmung, NIV Indikationen Kontraindikationen Durchführung CPAP-Therapie bei Schlafapnoe-Syndrom Heimbeatmung mit BiLevel und BiPAP Alternative Beatmungs verfahren: Hochfrequenzbeatmung, HFV HF-Überdruckbeatmung, HFPPV (High Frequency Positive Pressure Ventilation) HF-Jetbeatmung, HFJV (High Frequency Jet Ventilation) Hochfrequenzpulsation, HFP (High Frequency Pulsation)

18 Inhaltsverzeichnis XV Hochfrequenz-Jet-Oszillation, HFJO (High Frequency Jet Oscillation) Forcierte Diffusionsventilation, FDV (Forced Diffusion Ventilation) HF-Oszillation, HFOV (High Frequency Oscillation Ventilation) Kombinierte HF-Systeme, CHFV (Combined High Frequency Ventilation) Superponierte Jet-Ventilation, SHFJV (Superimposed High Frequency Jet Ventilation) Technische Bewertung der HF-Beatmung Indikationen für HF-Beatmung Ein-Lungen-Ventilation und seitengetrennte Beatmung Ein-Lungen-Ventilation Seitengetrennte Beatmung Weiterführende Literatur Atemgaskonditionierung in der Intensivmedizin Aktive Befeuchter Vernebler Verdunster Sprudler Passive Befeuchter: Heat and Moisture Exchanger, HME Funktionsprinzip Hinweise für den Einsatz von HME Weiterführende Literatur Akute respiratorische Insuffizienz und akutes Lungenversagen und Peter Neumann 5. Akute respiratorische Insuffizienz Therapiestrategien Indikation zur Intubation und Beatmung Lungenprotektive Beatmung Akutes Lungenversagen, ARDS Auslöser des ARDS ALI oder ARDS? Klinischer Verlauf Probleme bei der Beatmung Zusätzliche Behandlungs- und Beatmungsstrategien bei schweren Formen von ALI und ARDS Alveoläre Rekruitmentstrategien Inhalation vasoaktiver Substanzen Surfactant-Substitution Glukokortikoide Lagerungsbehandlung Flüssigkeitsbilanzierung Extrakorporale Lungenersatzverfahren Weiterführende Literatur Extrapulmonale Störungen der Ventilation Therapie bei ventilatorischer Insuffizienz Ursachen der ventilatorischen Insuffizienz Chronisch-ventilatorische Insuffizienz Kurzzeitbeatmung / postoperative Nachbeatmung Besonderheiten bei Patienten mit erhöhtem intrakraniellem Druck Besonderheiten bei Patienten mit Thoraxtrauma Diagnostik Therapie Weiterführende Literatur Respiratorentwöhnung und Extubation und Peter Neumann 7. Die einfache Entwöhnung Die schwierige Entwöhnung Ursachen für die schwierige Entwöhnung Der Weg zur Extubation welches Verfahren ist das richtige? Prädiktoren, Spontanatmungsversuch, Protokolle Beatmungsformen Automatisierte Weaning-Modes

19 XVI Inhaltsverzeichnis 7.4 Weaning-Versagen Tracheotomie Ernährung bei prolongierter Entwöhnung Besonderheiten der Pflege des intubierten Patienten Weiterführende Literatur Ventilator-assoziierte Pneumonie Pathophysiologie Diagnostik Therapeutische und präventive Maßnahmen Antibiotische Therapie Hygienemaßnahmen Elimination von Keimreservoiren Präventive Maßnahmen Weiterführende Literatur Beatmung in der Neonatologie und pädiatrischen Intensivmedizin Jan-Holger Schiffmann 9. Definitionen Altersgruppen Respiratorische Kenngrößen Indikationen zur Beatmung Airway-Management Praxis der maschinellen Beatmung Respiratoren in der pädiatrischen Intensivmedizin Respiratoren in der Neonatologie Druckkontrollierte Beatmungsformen Druckunterstützte Beatmungsformen, PSV, PAV Volumenkontrollierte Beatmungsformen, VC-CMV Hybridbeatmungsformen High Frequency Oscillation Ventilation, HFOV Komplikationen der Beatmung Akute Desaturierung Pulmonal-interstitielles Emphysem (PIE), Pneumomediastinum, Pneumoperikard Atemgasklimatisierung Monitoring der Beatmung Monitoring der O 2 - und CO 2 -Partialdrücke Pulsoximetrie Erstversorgung des Neugeborenen und häufige Krankheitsbilder in der Neonatologie Postnatale Adaptationsverzögerung Früh- und Neugeborener Erstversorgung des Neugeborenen Besondere Situationen der Erstversorgung Respiratorische Insuffizienz des Frühgeborenen Bronchopulmonale Dysplasie, BPD Mekonium-Aspirations-Syndrom, MAS Spezielle Krankheitsbilder der pädiatrischen Intensivmedizin Bronchiolitis Krupp-Syndrom Epiglottitis Weiterführende Literatur Beatmung in der Rettungsmedizin Verbesserung des pulmonalen Gasaustauschs bei Notfallpatienten O 2 -Insufflation Indikation zur Intubation Besonderheiten bei Patienten mit chronisch ventilatorischer Insuffizienz Präoxigenierung PEEP-Beatmung in der Notfallmedizin Die Beatmung in der Rettungsmedizin immer invasiv? Atemgasklimatisierung bei Notfallpatienten

20 Inhaltsverzeichnis XVII 0.7 Notfallrespiratoren Weiterführende Literatur Narkoseapparate und -systeme, Narkosebeatmung , Jan Baum, Peter Neumann. Dosierung der Frischgaszufuhr Dosierung und Applikation volatiler Anästhetika Narkosemittelverdunster/ -verdampfer Pharmakokinetik und -dynamik der volatilen Anästhetika Sicherheitsvorschriften für Narkosemitteldosier vorrichtungen Narkosesysteme Jan Baum,.3. Differenzierung der Narkosesysteme nach technisch-konstruktiven Kriterien Differenzierung der Narkosesysteme nach funktionellen Kriterien Narkosesysteme unter technischen und funktionellen Aspekten Kohlendioxidabsorption Trägergaszusammensetzung Niedrigfluss-Inhalations narkosen Narkosen mit normal flow Narkosen mit low flow Narkosen mit minimal flow Narkosen im geschlossenen System Beatmungsmodule zur manuellen / maschinellen Beatmung Dräger Kreissystem 7a/8 ISO Narkoserespiratoren ohne Frischgasflow-Kompensation Narkosegeräte mit Frischgasflow- Kompensation Closed-Loop-Feedback-Systeme Spontanatmungs-/ Handbeatmungssysteme zum externen Anschluss an Narkoseapparate Narkosegeräte und Patientensicherheit Sicherheitstechnische Anforderungen Narkosesysteme und -respiratoren für Säuglinge und Kleinkinder Handbeatmung oder maschinelle Beatmung? Praktisches Vorgehen Umgebungsbelastung durch Inhalations anästhetika Narkosegasfortleitung Atemgasklimatisierung während der Narkose Kontamination und Kreuzinfektion durch Narkosesysteme Hygiene-Richtlinien Atemsystemfilter, ASF Empfehlungen für die Praxis Narkosebeatmung Peter Neumann,.. Beatmungsformen während der Narkose Pathophysiologische Besonderheiten der Narkosebeatmung Einstellung der Ventilationsparameter Anästhesierelevante Besonderheiten bei Kleinkindern und Säuglingen Anhang: Prüfung des Narkosegerätes auf Betriebsbereitschaft und Funktionssicherheit Weiterführende Literatur