Gerätetechnik. Beatmung. Folie 1

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1 Gerätetechnik Beatmung Folie 1

2 Gerätetechnik Inhalt Grundbegriffe der Beatmung Einteilung der Beatmung (Klassifizierung/Modi) Beurteilung der Beatmung / Spontanatmung Zusätzliche Modi / Sonderformen Technische Umsetzung Parameter der Beatmung Folie 2

3 Wettbewerber Vertrieb: Eigenständig (Evita2dura, Evita 4, Evita XL), V500, V300 Maquet Vertrieb: Eigenständig Servo i Dräger Hamilton Vertrieb: Heinen&Löwenstein Hamilton G5, C1, C2, C3, Galileo, Raphael Covidien: Vertrieb: Eigenständig Bennett 840 (520, 560) GE: Vertrieb: Eigenständig Centiva/5, Engström Carestation Folie 3

4 Atmung Folie 5

5 Modell Gastransport, -austausch. Ventilation (va) Distribution Diffusion Alveole nicht belüftet optimal Alveole nicht durchblutet Perfusion (Q) O 2 -Transport Stoffwechsel in der Zelle Shunt Alveolärer Totraum Ventilations-/Perfusions-Verhältnis Folie 6

6 Gasaustausch in Alveolen Folie 7

7 Gastransport Einatemluft Sauerstoff: 20,96 % (159,3 mmhg) Kohlendioxid: 0,04 % (0,3 mmhg) Edelgase: 1 % (7,6 mmhg) Stickstoff: 78 % (592,8 mmhg) M e t a b o l i s m u s Ausatemluft Sauerstoff: 16 % (121.6 mmhg) Kohlendioxid: 5 % (38 mmhg) Edelgase: 1 % (7,6 mmhg) Stickstoff: 78 % (592,8 mmhg) Folie 8

8 Gastransport Einatemluft Ausatemluft Totraum Alveole n Rechtes Herz Venen Arterien Linkes Herz Kapillare Gewebe Folie 9

9 Atemzentrum Chemorezeptoren (CO 2 ) Inspir. und exsp. Neuronen Kleinhirn Einatemzentrum Ausatemzentrum Anregung der Atemmuskulatur Hemmung der Atemmuskulatur Folie 10

10 Die Lunge Lungen Äußeres Pleurablatt (Rippenfell) Oberlappen Pleura Mittellappen Unterlappen Mittellappen Folie 11

11 Atmung (Respiration) Inspiration Brustmuskulatur Exspiration plus Zwerchfell-Kontraktion Zwerchfell-Erschlaffung Zwerchfellaktivitäten Folie 12

12 Spontanatmung Folie 13

13 Spontanatmung / Beatmung Intrapulmonaler Druck Intrapleuraler Druck Zeit Folie 14

14 Spontanatmung / Beatmung Unterschied: Druckverlauf Spontanatmung: Wechsel von Unterdruck und Überdruck im Thoraxraum Unterdruck durch Dehnen des Brustraumes beim Einatmen Überdruck bei der Ausatmung Beatmung: Ständiger Überdruck in der Lunge Folge: - Permanente Belastung der Alveolen, - Verengung der Blutbahnen, - Behinderung des venösen Rückstromes zum Herzen - Erhöhte Herz-Kreislauf-Belastung Folie 15

15 Spontanatmung / Beatmung Der Anfang der maschinellen Beatmung 1907 Pulmotor Poliomyelitisepedemie 1952 in Nordeuropa Folie 17

16 Wechseldruckbeatmung Eiserne Lunge: Abwechselnd positiver und negativen Druck im Innenraum Folie 18

17 Technik Atemgasquelle Beatmungsschlauch Umgebung Folie 19

18 Kurvenform Druck, Flow, Volumen Druck Flow Zeit Volumen kontrollierte Beatmung Zeit Volumen Flow Paus e Inspiration Flow Exspiration Zeit Folie 20

19 Beatmungs-Druckkurve Druck Spitzendruck Pausendruck Endexspirationsdruck Flow Gasfluss Pause Ausatmung Zeit Zeit Inspirationszeit offen zu Exspirationszeit zu Inspirationsventil zu zu offen Exspirationsventil Folie 22

20 Lunge beatmet Druck Flow Zeit Zeit Folie 23

21 Compliance (statische) Druck Volumen Definition bei Gasfluss v = 0 Folie 24

22 Compliance Applikation: identisches Volumen Compliance Dehnbarkeit Elastance Steifigkeit Folie 25

23 Surfactant Surfactant: surface active agent (grenzflächenaktive Substanz) Eiweishaltige Substanz im Inneren der Alveolen Aufgaben: Erhöhung der Lungen Dehnbarkeit (Compliance) Senkung des Eröffnungsdrucks kleiner Alveolen Verhinderung des Alveolenkollaps am Ende der Ausatmung Folie 26

24 Compliance C lungs C thorax Gemessene Compliance besteht aus: LungenAnteil Thorax-Anteil 1/C total = 1/C lungs + 1/C thorax Folie 27

25 volume Compliance (Druck-Volumen-Diagramm) D V Compliance C = D P DP DV Oberer und unterer Bereich: geringe Compliance mittlerer Bereich: optimale Compliance Pressure Optimierter Druckbereich für die Beatmung!!! Einstellung am Beatmungsgerät Folie 29

26 Compliance Neugeborene 3-5 ml/mbar Säuglinge ml/mbar Kleinkinder ml/mbar Erwachsene ml/mbar Richtwert: 1 2 ml/mbar je Körpergewicht Folie 30

27 Resistance Folie 31

28 Resistance laminarer Flow turbulenter Flow a b R abhängig von: Länge Durchmesser!!! Verzweigungen Wandstruktur a: turbulente Strömung b: laminare Strömung Art des Flows Sekretion Fremdkörper Folie 32

29 Resistance Neugeborene mbar/l/s Säuglinge mbar/l/s Kleinkinder 20 mbar/l/s Erwachsene 1 3 mbar/l/s Intubierter Erw. 2 4 mbar/l/s Folie 33

30 Zeitkonstanten R 1 R 2 C 1 C 2 Zeitkonstante: τ = C x R s Links: Erhöhter Widerstand Damit rechte Seite schnelleres belüften Führt zu schädlichen mechanischen Belastungen Folie 34

31 Zeitkonstante Normal (Erwachsene) Intubiert COPD ARDS Neugeborene 0,2 sec 0,3 sec 0,9 sec 0,18 sec 0,14 sec Folie 35

32 Lungenvolumina Atemzugvolumen AZV Funktionelle Residualkapazität FRC oder FRK Inspiratorisches Reservevolumen IRV Residualvolumen RV Exspiratorisches Reservevolumen ERV FRC ca. 2,5 ltr FRC: Volumen, das in der Lunge nach normaler Ausatmung verbleibt Folie 37

33 Funktionelle Residual Kapazität FRC O 2 : In Umgebungsluft 20,96 % Puffervolumen Mischung O 2 und CO 2 O 2 : In Alveolen 13,3 % Konstante hohe O 2 Konzentration in Alveolen erwünscht Alveolen auch am Ende der Exspiration offen halten Je größer Volumen (FRC), desto besser ist dieses Ziel erreichbar Folie 38

34 Synchronisierte Beatmung 100 % aufgebrachte Atemarbeit des Patienten 0 % aufgebrachte Atemarbeit des Beatmungsgerätes Mandatorische Ventilation Synchronisierte mandatorische Ventilation Spontane Ventilation reine Spontanatmung Folie 39

35 Klassifizierung der Beatmung Volumenorientierte Beatmung Atemvolumen einstellen Resultierender Beatmungsdruck muß überwacht werden Druckorientierte Beatmung Beatmungsdruck einstellen Resultierendes Atemvolumen muß beobachtet (überwacht) werden Spontanatmung mit Druckunterstützung Zusätze sind möglich z.b. SIMV, BIPAP.! Folie 40

36 Terminologie Volumenorientiert GE VCV Maquet VC Covidien VC Hamilton CMV ViaSys Volume Dräger IPPV (Intermittend Positve Pressure Venilation) Folie 41

37 Terminologie Neue Terminologie: Druckkontrolliert Volumenkontrolliert Spontanatmung Folie 42

38 Klassifizierung der Verfahren 1. Anteil der maschinellen Atemarbeit 2. Parameter, der die Ventilation bestimmt Folie 43

39 Klassifizierung der Verfahren Folie 44

40 Philosophie der Beatmung Vermeidung hoher Spitzendrücke Anwendung von Beatmungsmethoden, die eine gleichmäßige Gasverteilung in der Lunge ermöglichen Frühzeitiger Übergang auf die Spontanatmungsmischformen wie ASB (PS oder VS), SIMV, BIPAP (Bi Level),...,CPAP Folie 45

41 Philosophie der Beatmung Klassische Entwöhnung (Weaning) Keine Eigenatmung des Patienten: Mandatorische Beatmung Patient ist meist sediert. Kein eigener Atemantrieb vorhanden Beginnende Eigenatmung: Synchronisierte Beatmung Eigener Atemantrieb des Patienten reicht nicht aus, wird aber zur Steuerung der Beatmung genutzt Eigenatmung vorhanden: Unterstützung durch Gerät Eigener Atemantrieb wird bis zur Extubation durch Gerät unterstützt Extubation Folie 46

42 Mandatorische Beatmung 100 % aufgebrachte Atemarbeit des Patienten aufgebrachte Atemarbeit des Beatmungsgerätes 0 % Mandatorische Ventilation Synchronisierte mandatorische Ventilation Spontane Ventilation reine Spontanatmung Folie 47

43 Mandatorische Beatmung Volumenorientierte Beatmung Atemvolumen einstellen Resultierender Beatmungsdruck muß überwacht werden Folie 48

44 Mandatorische Beatmung IPPV: Intermittent Positive Pressure Ventilation Drucklimitierung Inspirationsflow : konstant Inspirationsflow: dezeleriert Folie 49

45 Synchronisierte Beatmung 100 % aufgebrachte Atemarbeit des Patienten 0 % aufgebrachte Atemarbeit des Beatmungsgerätes Mandatorische Ventilation Synchronisierte mandatorische Ventilation Spontane Ventilation reine Spontanatmung Folie 50

46 Synchronisierte mandatorische Beatmung SIMV Synchonized Intermittend Mandatory Ventilation Mit der Eigenatmung des Patienten synchronisierte Beatmung P AW [mbar] Kontrollierter Hub P Trigger f IMV Spontanatmung Folie 51

47 Synchronisierte mandatorische Beatmung SIMV Synchonized Intermittend Mandatory Ventilation Mit der Eigenatmung des Patienten synchronisierte Beatmung P AW [mbar] Aktives Zeitfenster P Trigger T Trigger Folie 52

48 Synchronisierte mandatorische Beatmung SIMV Synchonized Intermittend Mandatory Ventilation Mit der Eigenatmung des Patienten synchronisierte Beatmung P AW [mbar] Trigger aktiviert P Trigger T Trigger Trigger: engl. Auslöser, Schalter, auslösen Folie 53

49 Triggerarten Drucktrigger Auslöserkriterium: Druckgrenze Flowtrigger Auslöserkriterium: Flowgrenze Volumentrigger Auslöserkriterium: Volumengrenze Gradiententrigger Auslöserkriterium: Steilheit des Anstieges Folie 54

50 Synchronisierte mandatorische Beatmung SIMV Synchonized Intermittend Mandatory Ventilation Mit der Eigenatmung des Patienten synchronisierte Beatmung P AW [mbar] Synchronisierter Hub (durch Spontanatmung) P Trigger T Trigger Unsynchronisierter Hub (ohne Spontanatmung) Folie 55

51 Spontanatmung / CPAP 100 % aufgebrachte Atemarbeit des Patienten 0 % aufgebrachte Atemarbeit des Beatmungsgerätes Mandatorische Ventilation Synchronisierte mandatorische Ventilation Spontane Ventilation reine Spontanatmung Beatmungsgeräte: CPAP als Option Demand-Flow- System mit / ohne Basis-Flow Folie 57

52 Spontanatmung / CPAP PEEP = Positive End Expiratory Pressure PEEP meist im Sprachgebrauch maschineller Beatmung Folie 58

53 Spontanatmung CPAP Weicher Beutel (Faltenbalg) mit großer Compliance: Glättung von Druckschwankungen vom Patienten Continuous-Flow-CPAP: Floweinstellung: ca. 1.5 x AMV Folie 59

54 Spontanatmung CPAP Frischgas CPAP: Continous Positive Airway Pressure Inspiration Exspiration Atemwegsdruck Folie 60

55 Spontanatmung CPAP Verbesserung der Oxygenierung durch Verminderung der Kollapsneigung der Alveolen Verringerung der Atemarbeit Verbesserung der FRC Verbesserung des Ventilations/Perfusionsverhältnis aber Erhöhung des intrathorakalen Druck Folie 61

56 Spontanatmung mit Druckunterstützung Trigger ASB Assisted spontaneous breathing z.b. 25% Insp. Flow Neu: AC Assisted controlled Folie 62

57 Druckkontrollierte Beatmung Druckkontrollierte Beatmung Beatmungsdruck einstellen Resultierendes Atemvolumen muss überwacht werden Folie 64

58 Druckorientierte Beatmung Bessere Gasverteilung bei inhomogenen Lungen V-kontrollierte Beatmung Druckspitze! Folie 65

59 Druckkontrollierte Beatmung PCV: Pressure Controlled Ventilation steiler Druckanstieg langsamer Druckanstieg Druck t Flow dezelerierend t akzelerierend Folie 66

60 BIPAP (Biphasic Positiv Airway Pressure) P Exp. Trigger Insp. Trigger Trig. Fenster Trig. Fenster t Inspiration und Exspiration patientenabhängig Weiche Zeitsteuerung Folie 67

61 BIPAP (Biphasic Positiv Airway Pressure) Spontanatmung PCV T Folie 68

62 APRV APRV: Airway Pressure Release Ventilation IRV = Inverse Ratio Ventilation Folie 70

63 APRV Für Patienten mit gestörtem Gasaustausch niedrige Spitzendrücke vergleichbare Mitteldrücke periodische Druckentlastung zur CO 2 - Elimination kontinuierliche Spontanatmung Folie 71

64 Mischformen Mischformen / Rückkoppelnde-Systeme MMV Mindest-Minuten-Ventilation Dräger PAV Proportional Assist Ventilation (Bennett) Dräger (PPS) Auto Flow Automatic Flow Dräger PRVC Pressure Regulated Volumen Contolled Maquet VC+ Volumen Controlled Bennett Auto Mode Automatic Mode Maquet APV Adaptive Pressure Ventilation Hamilton ASV (ALV) Adaptive Support Ventilation Hamilton Open lung Maquet Folie 72

65 MMV MMV Mandatory Minute Volume Ventilation (Mindest Minuten Volumen) Folie 73

66 PAV oder PPS PAV Proportinal Assist Ventilation Unterstützung entsprechend den Eigenaktivitäten des Patienten (Rückkopplungssystem) Starke Atmung: Gerät unterstützt mit viel Druck Geringe Atmung: Gerät unterstützt mit wenig Druck Keine Atmung: keine Unterstützung durch Gerät Folie 74

67 PAV / PPS Einstellung des Verstärkungsfaktors erfolgt getrennt nach Resistance R Compliance C Folie 75

68 Auto Flow... Volumenkontrollierte Beatmung jedoch ohne Druckspitze (Compliance wird gemessen und der Druck entsprechend gesetzt) Druckänderung max. 3 mbar Spontanatmung möglich = PRVC; VC+ jedoch ohne Spontanatmung Folie 76

69 Auto Mode Der Ventilator beatmet im unterstützenden Modus solange der Patient spontan atmet. Wenn der Patient aufhört zu atmen, wechselt der Ventilator automatisch zur kontrollierten Beatmung Gilt für Druck- und Volumenkontrollierter Beatmung Kontrollmodus: VC Unterstützungsmodus: VS Kontrollmodus: PC Unterstützungsmodus: PS Kontrollmodus: PRVC Unterstützungsmodus: VS Folie 77

70 Automatische Entwöhnung Die Steuerung basiert auf drei Parametern: - Frequenz - Tidalvolumen - etco2 f Die Ober- und Untergrenze dieser drei Parameter definiert die Komfort - Zone Die Druckunterstützung wird so geregelt, dass Frequenz, Tidalvolumen und etco2 des Patienten stabil in normalen Grenzen bleiben CO2 Reduziert die Druckunterstützung schrittweise, sobald der Patient stabil in der Komfort - Zone ist. VT Folie 78

71 Zwei-Seiten-Beatmung ILV = Independent Lung Ventilation Lungenseiten werden getrennt beatmet z.b. Thoraxchirurgie Folie 79

72 Seufzer (interm. PEEP) Folie 80

73 Diagnoseverfahren Messverfahren zur Beurteilung der Atmung / Beatmung Maskenbeatmung Automatische Tubuskompensation Folie 81

74 Intrinsic PEEP (wirklicher PEEP) Zeit (I : E Verhältnis richtig eingestellt?) Exp.-zeit - muss lang genug sein, um das gesamte V TE abzuatmen z.b. bei COPD: Nicht ausreichende Exspirationszeit erzeugt ein gefangenes Volumen Folie 82

75 Okklusionsdruck P0.1 Ermittlung: Neuromuskulärer Antrieb Folie 83

76 Okklusionsdruck P0.1-0,7 mbar Zustand des Patienten hat sich nicht gebessert bleibt im Krankenhaus -3,0 mbar Besserung des Patienten verlässt das Krankenhaus -6,0 mbar Patient hyperventiliert zu hoher Atemantrieb; Ermüdung ist Folge bleibt im Krankenhaus Patient ist schwach Patient hat Energie Patient ist schwach Folie 84

77 NIV / Maskenbeatmung Einschaltbar nur im standby! Folie 85

78 NIV / Maskenbeatmung NIV optimierte Leckageadaptierung NIV optimiertes Monitoring unmissverständliches Farbschema (Symbole) Grenzwerte abschaltbar Folie 86

79 Tubus Tubus = Zusätzlicher Widerstand Unterschiedlicher Druckverlauf durch Tubus Druck im Atemschlauch Druck in Lunge Druckdifferenz zwischen Atemsystem und Lunge Folie 87

80 ATC Der spontanatmende intubierte Patient muss zur Überwindung des Tubuswiderstandes Atemarbeit aufbringen ATC nimmt dem Patienten die tubusbedingte Atemarbeit ab Der Patient atmet als wäre er nicht intubiert Ohne ATC mit ATC WOB: Atemarbeit Folie 88

81 Tubuskompensation P1 P 1 : Druck vor dem Tubus P 2 : Druck hinter dem Tubus Größe von R abhängig vom Durchmesser Tubu s D P ETT = P 1 P 2 P2 Nach Hagen- Poiseuille R = 1/r 4 Zusätzlicher R Folge: Erhöhung der Atemarbeit Folie 89

82 ATC ATC kann in jedem Beatmungsmodus eingesetzt werden Größe des Tubus Kompensationsgrad Art des Tubus Folie 90