DE102005018696A1

DE102005018696A1 - Vorrichtung zur nicht-invasiven unterstützenden Beatmung

Info

Publication number: DE102005018696A1
Application number: DE200510018696
Authority: DE
Original assignee: Microcuff GmbH
Current assignee: Microcuff GmbH
Priority date: 2005-04-21
Filing date: 2005-04-21
Publication date: 2006-10-26

Abstract

Die Erfindung beschreibt eine Vorrichtung zur nicht-invasiven, unterstützenden Beatmung von Patienten mit respiratorischer Insuffizienz. Im Gegensatz zu konventionellen Masken-basierten Systemen, erfolgt die Zuführung des Atemgases über nasal eingebrachte Röhrchen, die mit Ballonelementen zur Herstellung einer Dichtung innerhalb des vorderen Abschnittes der Nasenhöhle versehen sind.

Description

Die Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung zur nicht-invasiven, unterstützenden Beatmung von respiratorisch insuffizienten Patienten.
Für die Beatmung von Patienten mit unzureichender Fähigkeit zur suffizienten Eigenatmung werden sogenannte invasive und nicht-invasive Verfahren angewandt. Bei den invasiven Techniken werden Beatmungskatheter in die tieferen Luftwege des Patienten eingebracht. Im wesentlichen werden hierzu zwei Verfahren angewendet, die tracheale Intubation und die supra-glottische Beatmung. Beide maßnahmen erfordern auf Grund ihrer Invasivität eine gewissen Sedierungs- und Analgesierungsgrad der Patienten, und sind daher für die Beatmung eines wachen, nicht medizierten oder entsprechend toleranten Patienten nicht geeignet.

Für die Beatmung eines voll orientierten und weitgehend kooperativen Patienten wurden daher sogenannte nicht-invasive Systeme entwickelt, bei denen der Patient durch Aufbringen von Maskenelementen auf Mund und/oder Nase in seiner Eigenatmung passager unterstütz werden kann. Bekannt sind in diesem Zusammenhang sogenannte CPAP-Systeme, bei denen der Patient z.B. über eine Nasenmaske, maschinell unterstützt, einatmet und anschließend über den Mund ausatmet.

Derartige Maskensysteme müssen, um effizient arbeiten zu können, gut dichtend auf Mund oder Nase aufgesetzt werden. Auch eine geringe Leckage, die z.B. durch eine mit zu geringem Anpressdruck aufgebrachte Maske verursacht werden kann oder durch eine nicht ausreichend erfassbare Gesichtsanatomie entsteht, macht das Verfahren weitgehend unwirksam. Die verschiedenen Masken bzw. die Methoden zur Fixierung der Masken sind daher in der Regel aufwendig und für den Patienten belastend. Sie fordern zudem ein hohes Maß an Kooperation und Verständnis durch den Patienten heraus, der sich in der Regel aktiv um die Dichtung des Maskenelementes und um die Aufrechterhaltung eines zur Unterstützung suffizienten Beatmungsdruckes mitbemühen muss. Bei vielen betroffenen Patienten ist jedoch wegen der respiratorischen Insuffizienz bzw. wegen zusätzlicher zugrundeliegender Erkrankungen gerade eben dieses maß an erforderlicher Mitarbeit nicht gegeben.

Es besteht demnach ein Bedürfnis nach einer Konstruktion, die zum einen eine Fixierung im Gesicht des Patienten erlaubt, die so wenig aufwendig und irritierend wie möglich ist, und zum anderen auch dann noch eine nicht-invasive Beatmung gestattet, wenn der Patient eingeschränkt kooperativ, und selbst nicht mehr in der Lage ist durch fortlaufende Korrektur der Maskenposition die Dichtung herzustellen.

Zur Lösung dieses Problems sieht die Erfindung bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung folgende Merkmale vor:

a) die Applikation des Beatmungsdruckes soll über die Nase erfolgen. Die Zuführung der Atemluft erfolgt dabei über Röhrchen, die jeweils in den vorderen Bereich der Nase eingeführt werden und an deren distalem Ende mit einem zur Nasenwand hin dichtenden Ballonelement ausgestattet sind,
b) und die Vorrichtung in Art und Weise einer Sauerstoffbrillenfixierung über die Ohren geschlungen und unter dem Kinn fixiert wird.

Die Zuführung des Atemgases erfolgt über Zwillingsröhrchen, welche vor den Nasenöffnungen, im Bereich des Nasensteges, durch ein Schlauchelement verbunden sind. Das verbinde Schlauchelement ist an einen vom Gerät her gaszuführenden Versorgungsschlauch angeschlossen. Der Versorgungsschlauch selbst kann derart ausgeführt sein, das er in Form und Art und Weise einer Sauerstoff-Brille über die Rückseite der Ohrmuscheln geführt und unter dem Kinn durch eine Schlaufenfixierung befestigt wird.

Die nasal eingeführten Röhrchen sind derart bemessen, dass sie in den vorderen Bereich der Nasenhöhle hineinreichen, und mit ihrer distalen Öffnung vorzugsweise im Bereich des knorpeligen Nasenseptums zu liegen kommen. Die Röhrchen sind aus einem weichen, verformbaren nicht traumatischen Material gefertigt, welches jedoch ausreichend knick- und kollabiersicher ist, und einen möglichst großen, widerstandsgünstigen Innendurchmesser aufweist. Die Röhrchen tragen jeweils einen zur Wandung des Nasenbinnenraums hin dichtenden Ballon.

Die Ballons können für den Betrieb unter anspruchsvollen CPAP-Bedingungen (kontinuierliche Beatmung auf einem erhöhten Druckniveau, Aufrechterhaltung eines positiven Fülldruckes auch in der Expirationsphase) derart auf den Röhrchen aufgebracht werden, dass sie über separate Füllleitungen mit einem zur Dichtung erforderlichen Fülldruck konstant beaufschlagbar sind. Die Leitungen schließen jeweils mit einem handelsüblichen Einwege-Ventil ab, oder sind, wie bevorzugt, miteinander kommunizierend, über ein einziges Ventil befüllbar. Der Fülldruck kann vom Patienten so leicht auf ein Niveau, welches geringfügig über dem maximalen Beatmungsdruck liegt (Spitzendruck), der jeweiligen Beatmung entsprechend, stabil und verlässlich eingestellt werden.

Alternativ sind die Röhrchen derart konstruiert, das der Atemgasstrom zum Patienten ganz oder teilweise durch den Ballon hindurch erfolgt. Das Lumen der Röhrchen ist hierzu im Bereich des ballontragenden Abschnittes ganz oder teilweise verschlossen. Das zuströmende Gas fliest über eine Öffnung im Röhrchen in den Ballon hinein, und verlässt diesen über eine zweite Öffnung, welche das Gas zurück in das Lumen des Röhrchens führt. Die Öffnungen weisen unterschiedliche Größen auf, die in ihren Abmessungen derart gestaltet sind, das die patientenferne Öffnung (vom Lumen der Röhrchen in den Ballon hinein) eine größere Querschnittfläche aufweist als die patientennahe Öffnung (vom Ballon zurück in das Lumen des Röhrchens). Die kleinere Austrittsöffnung gewährleistet, das sich der Ballon bei der Applikation eines Atemhubes durch Rückstau prall füllt und der im Ballon aufgebaute Fülldruck den sich in den Atemwegen entwickelnden Druck überschreitet, somit also in der Nase zu deren Strukturen hin verlässlich dichtend wirkt. Der so geschaffene Druckgradient kann bis zum Ende des Atemhubes bzw. sich dem dann einstellenden Druckausgleich aufrechterhalten werden. Der Ballon wirkt in der Regel auch dann noch zur Umgebung des Patienten hin dichtend, wenn der Druckausgleich zwischen den Atemwegen und dem Dichtungsballon voll erreicht ist, der Atemgasfluss also zum Stillstand gekommen ist. Dies ist vor allem dann gegeben, wenn die Ballonelemente aus einem extrem dünnwandigen Material gefertigt sind, welches in der Lage ist komplex geformte Binnenräume effizient auszufüllen und zu verschließen.

Die dichtenden Ballonelemente bestehen vorzugsweise entsprechend aus einer mikro-dünnwandigen, voll ausgeformten Ballonfolie, die im befüllten, jedoch nicht mit Druck beaufschlagten Zustand derart bemessen ist, dass sie die zu verschließenden intra-nasalen Strukturen und deren Abmessungen deutlich residual überschreitet. Die Folien sind vorzugsweise aus Polyurethan gefertigt, und weisen Wandstärken von 5 bis 15 Mikrometer auf. Durch die so erreichten Membraneigenschaften entfaltet sich der Ballon in seine dichtende Konfiguration bereits bei geringstem anlastendem Fülldruck.

Weitere Merkmale, Einzelheiten Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sowie anhand deren Zeichnungen. Hierbei zeigt:
1 eine Darstellung der Erfindung;
2 eine Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
3 detaillierte Darstellung der nasalen Röhrchen mit Ballon und Ein- und Austrittsöffnungen
4 eine Darstellung des patientenfernen Teils der Vorrichtung
1 stellt die patientennahen Komponenten der Erfindung in einer Übersicht dar.
Das Schlauchelement 2 trägt die zueinender parallel angeordneten Nasenröhrchen 1 und ist zu beiden Seiten mit atemgaszuführenden Schläuchen 3 verbunden. Die Nasenröhrchen 1 tragen an ihrem distalen, patientennahen Ende und der dortigen Öffnung des Röhrchenlumens 4 jeweils ein dichtendes Ballonelement 5. Das Ballonelement kann über eine in die Wandung des Röhrchens 1 integriertes Füllumen 6 und der sich daran anschließenden Fülllinie (Schlauch mit abschließendem Ballonelement und darin eingesetztem Einwegeventil) 7, vom Hauptlumen des Röhrchens 1 befüllt werden.
2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der der Ballon 5 mit dem Lumen des Röhrchens 4 über eine Eintrittsöffnung 8 und eine Austrittsöffnung 9 kommunizieren. Das Lumen 4 des Nasenröhrchens 1 ist im Bereich zwischen den Öffnungen 8 und 9 durch eine Formation 10 verschlossen. Die Füllung des Ballons erfolgt bei dieser Ausführung durch das applizierte Beatmungsgas derart, das der Gastrom durch den Ballon 5 hindurch geführt wird. Die Eintrittsöffnung in den Ballon 8 ist dabei in seiner Querschnittsfläche größer, als die Austrittöffnung 9. Die unterschiedlichen Größen von Öffnungen gewährleisten das sich der Ballon 5 bei anlastendem Fluss prall füllt und dichtend wirkt. Neben der totalen Umleitung des Gasstroms durch den Ballon ist auch eine partielle Umleitung denkbar, bei der die Formation 10 durch ein oder mehrere Fenster durchbrochen ist und einen direkten Gasübertritt erlaubt.
3 zeigt das Verhältnis der Flächen der zu- und abführenden Öffnungen zwischen dem Lumen der Nasenröhrchen 1 und dem Ballon 5.
Bei der Dimensionierung der verschiedenen Öffnungen ist darauf zu achten, das die individuellen Querschnittflächen so gewählt werden, das es zu einem dichtungseffizienten Auf- oder Rückstau von Gas im Dichtungsballon kommt Die Gesamtfläche der Öffnung 9 und der Fensterung(en) Formation 10 soll kleiner sein als die Öffnungsfläche der Öffnung 8. Bevorzugt wird ein Größenverhältnis gewählt, bei dem die Fläche von 9 addiert zur Fläche der Fensterungen in 10 ca. 50 bis 75% der Fläche von 8 beträgt.
4 zeigt die patientenferne Zusammenführung der beidseits am Schlauchelement 2 angebrachten gaszuführenden Schläuche 3. Die Schläuche sind großlumig und weisen einen Durchmesser von ca. 10 bis 12 mm auf.
Die Führung der Schläuche 3 erfolgt beidseits über die Rückseite der Nasenmuschel und von dort zum Kinn, wo beide Schläuche über eine Stellhülse 11 unter Zug genommen und, für den Patienten wenig irritierend, fixiert werden können. Die Schläuche 3 werden dann in einen aufnehmenden Standardkonnektor 12 zum Anschluss an ein Beatmungs- oder CPAP-Gerät geführt.

Claims

Vorrichtung zur nicht-invasiven, unterstützenden Beatmung über die beiden Nasenöffnungen eines Patienten, dadurch gekennzeichnet, dass a) das Atemgas über nasal eingebrachte Röhrchen zugeführt wird, die an ihrem distalen Ende ein gegen die Strukturen des Nasenbinnenraumes hin dichtendes Ballonelement tragen, und b) die Nasenröhrchen über ein vor den Nasenöffnungen verlaufendes Schlauchelement kommunizieren.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dichtenden Ballonelemente vom Lumen der Röhrchen getrennt, durch separate Füllleitungen befüllt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der ballontragende Teil der Röhrchen eine Ein- und Austrittsöffnung aufweist, die jeweils mit dem Lumen der Röhrchen verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Lumen der Röhrchen im Bereich zwischen den Ein- und Austrittsöffnungen vollständig verschlossen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungsfläche der zuführenden Öffnung größer ist als die Öffnungsfläche der aus dem Ballon abführenden Öffnung.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Lumen der Röhrchen im Bereich zwischen den Ein- und Austrittsöffnungen teilweise verschlossen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungsfläche der zuführenden Öffnung größer ist als die Öffnungsfläche der aus dem Ballon abführenden Öffnung plus der gesamten Öffnungsoberfläche der lumen-verschließenden Struktur nach Anspruch 4.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, wobei das vor der Nasenöffnung platzierte, die beiden Nasenröhrchen verbindende Schlauchelement, nach lateral hin in zuführende Schläuche fortgeführt wird, die jeweils über die Rückseiten der Ohrmuscheln geführt und unter dem Kinn schließlich durch ein Stellelement in Art und Weise einer Sauerstoffbrille fixiert werden.