DE102007006689A1

DE102007006689A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Obstruktionserkennung während Apnoephasen durch eine zusätzliche Druckstufe

Info

Publication number: DE102007006689A1
Application number: DE102007006689A
Authority: DE
Inventors: Matthias Schwaibold; Bernhard SCHÖLLER; Sergey Velykokhatko
Original assignee: Loewenstein Medical Technology GmbH and Co KG
Current assignee: Loewenstein Medical Technology SA
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2007-02-10
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2027-02-11
Also published as: US20070227539A1; DE102007006689B4

Abstract

Die Vorrichtung und das Verfahren dienen zur Erkennung von obstruktiven Apnoen. Zur Durchführung einer Beatmung werden eine Atemgasquelle, eine Verbindungsleitung sowie ein Patienteninterface verwendet. Die Atemgasquelle weist eine Steuerung zur Generierung einer stufenartigen Druckänderung sowie mindestens einen Sensor zur Flowmessung auf. Der Sensor ist an eine Auswertungseinrichtung angeschlossen, die den Flowverlauf auswertet. Ein Vergleich des Flowverlaufes mit dem Verlauf einer Druckstufe wird durchgeführt und anhand des Flowverlaufes wird ein Beatmungszustand automatisch erkannt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beatmung, die eine Atemgasquelle, eine Verbindungsleitung sowie ein Patienteninterface aufweist und die mit einer Steuerung zur Generierung einer stufenartigen Druckänderung sowie mindestens einem Sensor zur Flowmessung versehen ist.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zur Steuerung eines Beatmungsgerätes, bei dem Atemgas von einer Atemgasquelle über eine Verbindungsleitung einem Patienteninterface zugeführt wird und bei dem ein stufenförmiger Druckverlauf generiert sowie ein Flowverlauf gemessen wird.
In der Schlaftherapie vorhandene Therapiegeräte, meist mit CPAP- oder APAP-Beatmungsmustern, verwenden zur Bestimmung vorliegender Ereignisse häufig einen oszillatorischen Druckverlauf, welcher durch eine zusätzlich zur Atemgasquelle integrierte Druckoszillationsquelle erzeugt und dem Druckverlauf der Atemgasquelle überlagert wird. Die Signale, welche durch die Beschaffenheit der Atemwege und Lungenparameter an das Gerät mit einem Sensor zurückgesendet werden, werden einer Auswerteeinheit zugeführt und das vorliegende Ereignis (z.B. Apnoe, zentrale Apnoe, obstruktive Apnoe, etc.) von der Auswerteeinheit bestimmt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine möglichst einfache und kostengünstige Vorrichtung zu entwickeln, welche Patientenparameter sowie Ereignisse bestimmt und erkennt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Sensor an. eine Auswertungseinrichtung angeschlossen ist, die den Flowverlauf auswertet und den Verlauf einer Druckstufe mit einem Verlauf des Flows vergleicht.
Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der einleitend genannten Art derart zu verbessern, daß eine automatisierte Gerätesteuerung unterstützt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nach einem Vergleich des Druckverlaufes mit dem Flowverlauf meßtechnisch eine Überwachung hinsichtlich des Vorliegens einer Obstruktion durchgeführt wird.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung kommt mit nur einer Druckquelle aus. Diese wird vorzugsweise durch einen Lüfter bereitgestellt. Des Weiteren ist in die Vorrichtung ein Flowsensor eingebaut. In einer alternativen Ausführung kann der Flow aus Gebläsekenngrößen wie Drehzahl, Strom- oder Leistungsaufnahme bestimmt werden.
Bei Patienten mit Schlafapnoephasen können Zeiträume ohne eigenständige Atemtätigkeit des Patienten auftreten. In solch einem Fall erkennt dies das Gerät und sendet einen Druckstoß mit Hilfe eines Lüfters oder einer weiteren Druckquelle aus. Dieser kann beispielsweise als eine Druckstufe mit einer Dauer von 1sec und einer Amplitude von 1hPa ausgeprägt sein.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung wird eine deutlich größere Druckstufe appliziert, die neben einer verbesserten Auswertbarkeit der Flowantwort auch durch einen mandatorischen Atemzug bei zentral bedingten Atemaussetzern die Ventilation des Patienten sicherstellt. Höhe und Dauer der Druckstufe werden dabei derart automatisch bestimmt, daß eine bestimmte Mindestatmung des Patienten sichergestellt wird. Diese kann vorgegeben sein oder aus der zeitlich früher liegenden Atmungsaktivität des Patienten abgeleitet werden. In einer besonders bevorzugten Ausführung wird die Höhe der Druckstufe vergrößert, wenn bei der vorangegangenen Druckstufe das gewünschte Ausatemvolumen nicht erreicht wurde.
Zur Auswaschung von verbrauchter, mit CO2-angereicherter Atemluft aus dem Beatmungssystem befindet sich meist in Patientennähe eine konstante Öffnung, welche einen ständigen Leckageflow zulässt.
Bei einer obstruktiven Apnoe reicht die als Beispiel oben erwähnte Druckerhöhung nicht aus, die Obstruktion zu lösen; der Leckageflow erhöht sich demnach auf ein konstantes, gegenüber dem Zustand vor der Druckstufe erhöhtes Plateau.
Bei einem konstanten Leckageflow liegt somit eine obstruktive Apnoe vor. Als Reaktion auf das Erkennen dieses Ereignisses kann nach der Apnoe der CPAP-Druck erhöht werden, um die Atemwege offen zu halten und zukünftige Apnoen zu vermeiden.
Bei einer zentralen Apnoe ist die Atemtätigkeit durch das Nervensystem gehemmt; generiert man in diesem Fall eine Druckstufe, so breitet sich der Druck bis in die Alveolen fort und es kommt zu einer leichten Aufblähung/Aufdehnung der Lunge. Dies wird im veränderten Flowverlauf deutlich. An Hand der Kurvenform kann man die Fläche, welche sich oberhalb des Plateaus befindet, als ein Maß für die Compliance und die Höhe des Scheitelpunktes über dem Plateau als ein Maß für die Resistance bestimmen.
Als Reaktion auf das Erkennen einer zentralen Apnoe kann das Gerät entweder nichts tun (klassisches APAP), oder den CPAP-Druck auf ein Druckniveau anpassen, bei dem der Patient eine minimale Anzahl zentraler Apnoen aufweist oder vom CPAP-Modus in einen Beatmungsmodus (BiLevel) umschalten, um auch zentrale Ereignisse konkret therapieren zu können.
Die zusätzliche Druckstufe kann vorzugsweise mindestens einmal pro Apnoephase angewendet werden. Bei der Ausführung, in der die Druckstufe als mandatorischer Atemzug dient, erfolgt die Applikation der Druckstufe vorzugsweise mehrfach pro Apnoe in bestimmten Zeitabständen.
Dieses Verfahren kann aber auch bei normaler Atmung, sei es bei einer Schlaftherapie, einer Intensivbeatmung oder einer Heimbeatmung oder einer anderen Anwendung zur Zuführung von Atemgas, erfolgen. Durch minimale Druckstufen von vorzugsweise 0,5–2,0 mbar und einer minimalen Zeitdauer von vor zugsweise 0,5–2; sec, je nach vorher aufgenommenem inspiratorischen und exspiratorischen Verlauf, können weitere Parameter bestimmt werden; dies geschieht über die Auswertung der Flowantwort auf die Druckstufe.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann das obige Verfahren auch nach Erkennen von Flattening angewandt werden.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:
1 einen schematischen Aufbau der Vorrichtung mit einer definierten Öffnung zur Generierung eines Leckageflows und
2 unterschiedliche Flowverläufe als Antwort auf eine stufenartige Druckveränderung.
1 zeigt schematisch ein Beatmungsgerät (1) mit einer steuerbaren Druckgasquelle (2). Die Druckgasquelle ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel als ein steuerbarer Lüfter mit Elektroantrieb ausgebildet. Das Beatmungsgerät (1) weist darüber hinaus eine Auswertungseinheit (3) auf, die an einen Drucksensor (4) sowie einen Flowsensor (5) angeschlossen ist.
Das Beatmungsgerät (1) ist über eine Atemgasleitung (6) mit einem Patienteninterface (7) verbunden. Im Bereich der Atemgasleitung (6) oder des Patienteninterfaces (7) ist eine Leckageöffnung (8) positioniert.
Zur Vervollständigung der Darstellung sind auch Luftwege (9) und eine Lunge (10) eines nicht dargestellten Patienten sowie eine Obstruktion (11) im Bereich des Luftweges (9) veranschaulicht.
Wie in 2 zu sehen, gibt es kleine Schwingungen auf dem Flow. Diese entstehen durch das System Patient (Atemwege), Maske, Schlauch, Blower, Druckregler, die sich alle auf den neuen Druck einstellen müssen. Aus diesen Überschwingern lassen sich die Systemparameter ebenfalls schätzen (Eigenschwingfrequenz), z. B. aus der Frequenz der Überschwinger. Sie unterscheidet sich zwischen zentralen und obstruktiven Apnoen.
Als ein Ausführungsbeispiel können die Flowwerte kurz vor dem Drucksprung (ca. 0.3 s) Bemittelt werden, um dadurch ein Ausgangsniveau zu erhalten, sowie am Ende des Drucksprungs Bemittelt werden (ca. letzte 0.3 s), um das erhöhte Auslassflow-Niveau zu bestimmen. Dann lassen sich Höhe und Fläche des Überschwingers leicht ermitteln, sowie der Abstand der lokalen Maxima oder Nulldurchgänge bei Überschwingern, um die Systemparameter (siehe oben) aus der Eigenschwingfrequenz zu schätzen.
In einer bevorzugten Ausführung wird nach Erkennen einer Obstruktion mindestens ein Druckwert erhöht, vorzugsweise der am Ende der Exspiration des Patienten applizierte Druckwert. In einer ebenfalls bevorzugten Ausführung wird nach Erkennen einer zentral bedingten Atempause die Differenz zweier Druckniveaus verändert, vorzugsweise wird die Differenz zwischen einem inspiratorischen und einem exspiratorischen Druckniveau vergrößert.

Claims

Vorrichtung zur Beatmung, die eine Atemgasquelle, eine Verbindungsleitung sowie ein Patienteninterface aufweist und die mit einer Steuerung zur Generierung einer stufenartigen Druckänderung sowie mindestens einem Sensor zur Flowmessung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (5) an eine Auswertungseinrichtung (3) angeschlossen ist, die den Flowverlauf auswertet und den Verlauf einer Druckstufe mit einem Verlauf des Flows vergleicht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertungseinrichtung einen Analysator zur Durchführung einer Apnoeerkennung in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Analysator zur Unterscheidung einer obstruktiven von einer zentralen Apnoe in Abhängigkeit vom gemessenen Flowverlauf ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Analysator zur Auswertung einer Flowantwort als Reaktion auf eine stufenartige Druckänderung ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Verbindungsleitung eine Leckageöffnung (8) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerung der Atemgasquelle zur Generierung eines Druckstoßes als Antwort auf eine vom Analysator erkannte Atmungsdeaktivität ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Analysator zur Detektion einer obstruktiven Apnoe bei Messung eines konstanten Leckageflows ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Atemgasquelle zur stufenweisen Druckerhöhung bei Erkennung einer obstruktiven Apnoe ausgebildet ist.
Verfahren zur Steuerung eines Beatmungsgerätes, bei dem Atemgas von einer Atemgasquelle über eine Verbindungsleitung einem Patienteninterface zugeführt wird und bei dem ein stufenförmiger Druckverlauf generiert sowie ein Flowverlauf gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Vergleich des Druckverlaufes mit dem Flowverlauf messtechnisch eine Überwachung hinsichtlich des Vorliegens einer Obstruktion durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß basierend auf der Auswertung des Flowverlaufes gerätetechnisch zwischen der Erkennung einer obstruktiven sowie einer zentralen Apnoe unterschieden wird.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Flowantwort als Reaktion auf eine stufenartige Druckänderung gemessen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein konstanter Leckageflow generiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer erkannten Atmungsdeaktivität ein Druckstoß generiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß aus einem konstanten Leckageflow automatisch die Erkennung einer obstruktiven Apnoe generiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Erkennung einer obstruktiven Apnoe eine stufenartige Druckerhöhung generiert wird.