DE102007026035B3

DE102007026035B3 - Verfahren zum Betreiben einer Beatmungs- und/oder Anästhesievorrichtung im APRV-Modus mit %PEF-Kriterium und entsprechend betriebene Vorrichtung

Info

Publication number: DE102007026035B3
Application number: DE102007026035A
Authority: DE
Inventors: Tobias Glaw
Original assignee: Draeger Medical GmbH
Current assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 2007-06-04
Filing date: 2007-06-04
Publication date: 2008-03-27
Anticipated expiration: 2027-06-05
Also published as: CN101318046B; CN103143094A; US8695597B2; US20080295840A1; CN101318046A

Abstract

Die vorliegende Erfindung schlägt somit erstmals ein Verfahren zum Betreiben einer Beatmungs- und/oder Anästhesievorrichtung im APRV-Modus mit %PEF-Kriterium mit den Schritten: Erfassen einer spontanen Exspirationsanstrengung des Patienten und Einleiten einer Pressure Release-Phase, wenn die erfasste spontane Exspirationsanstrengung des Patienten in ein vorbestimmtes Triggerfenster (Tf<SUB>reg</SUB>) fällt, vor. Die Erfindung gibt zudem eine entsprechend betriebene Vorrichtung an.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Beatmungs- und/oder Anästhesievorrichtung im APRV-Modus mit %PEF-Kriterium gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie betrifft ferner eine Beatmungs- und/oder Anästhesievorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6.
Aus der Praxis ist ein Beatmungsmodus APRV (Airway Pressure Release Ventilation) bekannt, der ähnlich wie der CPAP-Modus ein Modus mit einem kontinuierlichen positiven Atemwegsdruck ist. Im Gegensatz zum CPAP-Beatmungsmodus wird beim APRV-Modus ein oberer Druck P_high angelegt. Dieser Druck P_high wird regelmäßig für jeweils eine kurze Zeitdauer auf ein niedrigeres Druckniveau P_low abgesenkt, wobei diese Druckabsenkung als „Pressure Release" bezeichnet wird. Der mittels APRV beatmete Patient kann jederzeit spontan atmen, eine Synchronisation des Pressure Release mit der Atemtätigkeit des Patienten erfolgt jedoch nicht. Typisch für den APRV-Modus ist, dass eine Zeitdauer T_high, während welcher der Druck P_high appliziert wird, meist länger als eine Zeitdauer T_low ist, in welcher der niedrigere Druck P_low anliegt. 1 zeigt ein Beispiel einer Beatmung im APRV-Modus in einer Simulation.
Bei der Beatmung im APRV-Modus wird der Beatmungs-Mitteldruck auf vergleichsweise hohem Niveau gehalten, was zu einer verbesserten Oxygenierung führt. Durch den Pressure Release wird die CO₂-Eliminierung unterstützt. Aufgrund der kurzen Zeitdauer T_low und der kurzen Dauer des Pressure Release wird eine Entlüftung der Lunge in einem Maße, dass Alveolen in sich zusammenfallen und nicht mehr an der Ventilation teilnehmen könnten, verhindert. Die Zeitdauer T_low wird derart eingestellt, dass eine komplette Ausatmung verhindert wird. Aus 1 ist zu erkennen, dass der Pressure Release beendet wird, bevor der Patientenflow auf 0 L/min angestiegen ist (siehe die Zeiten t = 5,5 s; t = 13 s; t = 21,5 s der 1).
In der Patentanmeldung US 2006/0174884 A1 von Nader M. Habashi wird ein neuer Einstellwert für eine APRV-Beatmung. vorgeschlagen, welcher mit "optimal flow termination based an a percentage of peak exspiratory flow" umschrieben wird. Dieser Einsteller wird im Folgenden %PEF (Peak Expiratory Flow) genannt. Der Parameter %PEF wird in Prozent eines maximalen Exspirationsflows PEF eingestellt. Der Pressure Release wird beendet, wenn der momentane Exspirationsflow des Patienten bezogen auf den maximalen Exspirationsflow unter den als %PEF eingestellten Prozentsatz abgesunken ist (siehe auch 2). Dadurch passt der Algorithmus die Zeitdauer des Pressure Release automatisch an Veränderungen der Lunge an.
Die Beatmung im APRV-Beatmungsmodus mit %PEF-Kriterium – wie in der oben genannten US 2006/0174884 A1 beschrieben – weist jedoch folgendes Problem auf: Da der APRV-Modus nicht mit dem Patienten synchronisiert ist, kann der Patient jederzeit spontan atmen, d. h. auch in der Pressure Release-Phase. Durch eine solche spontane Atembemühung kann der Patient vor allem bei kleineren Druckdifferenzen zwischen P_high und P_low, einen stärkeren Inspirationsfluss erzeugen als den durch die Beatmungsvorrichtung generierten Exspirationsfluss. Infolge dessen herrscht statt des erwarteten Exspirationsflusses ein positiver (Inspirations-)Patientenfluss, weshalb das %PEF-Kriterium nicht erfüllt werden kann bzw. erst zu einem deutlich späteren Zeitpunkt erfüllt wird, wenn nämlich die spontane Inspiration des Patienten wieder in eine Exspiration übergeht. Bis das eingestellte %PEF-Kriterium in der letztgenannten Exspiration erfüllt wird, übt die Beatmungsvorrichtung den niedrigen Druck P_low über eine unerwünscht lange Zeitspanne aus. Eine Sicherheitseinrichtung kann zum Abbrechen der Exspiration nach Ablauf einer eingestellten maximalen Zeitdauer T_low vorgesehen sein. Es handelt sich hierbei jedoch um eine Sicherheitseinrichtung, welche eine zu starke Entlüftung der Lunge mit den oben beschriebenen Problemen und Gefährdungen während der verlängerten Exspirationszeit nicht verhindern kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben einer Beatmungs- und/oder Anästhesievorrichtung im APRV-Modus mit %PEF-Kriterium zu schaffen. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine geeignete Beatmungs- und/oder Anästhesievorrichtung anzugeben.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst das Erfassen einer spontanen Exspirationsanstrengung des Patienten, wobei der Patient sowohl ein menschlicher Patient als auch ein Tier sein kann. Eine solche spontane Exspirationsanstrengung kann beispielsweise im Rahmen einer Überwachung des Patientenflows bzw. -flusses erkannt werden. Technische Möglichkeiten hierzu sind dem Fachmann wohl bekannt. Da jedoch nicht jede erkannte, spontane Exspiration des Patienten eine Pressure Release-Phase auslösen soll, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass eine Pressure Release-Phase (kurz: ein Pressure Release) dann eingeleitet wird, wenn die erfasste, spontane Exspirationsanstrengung des Patienten in ein vorbestimmtes Triggerfenster fällt. Dieses Triggerfenster entspricht einer Zeitdauer, welche beispielsweise am Ende der Inspiration (entspricht der Phase mit dem Druck P_high) und noch vor Ablauf der Inspirationszeit beginnt. Wird in diesem Triggerfenster, bei welchem es sich um ein Zeitfenster handelt, eine spontane Exspiration erkannt, so wird ein Pressure Release ausgelöst, andernfalls beginnt ein Pressure Release regulär am Ende des Triggerfensters und somit nach Ablauf der Inspirationszeit.
Auf diese Weise ist erfindungsgemäß vorteilhaft sichergestellt, dass ein Pressure Release in einer Phase des Beatmungszyklusses, in welcher eine spontane Inspiration des Patienten zu den oben bei der Diskussion des Standes der Technik genannten Nachteilen führt, nicht auftreten kann. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht somit eine sehr gute Synchronisation zwischen Beatmung im APRV-Modus mit %PEF-Kriterium und dem Zulassen einer spontanen Inspiration des Patienten.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche.
So wird in einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen, dass das Verfahren ein Festlegen des Triggerfensters umfasst. „Festlegen" umfasst hierbei sowohl ein Festlegen der Dauer des Triggerfensters als auch dessen Lage innerhalb des Beatmungszyklusses. So lässt sich eine besonders gute Synchronisation ohne weitere Anforderungen an das Verfahren oder das System erreichen, wenn das Triggerfenster größer eingestellt ist, als die Zykluszeit des Patienten (spontane Inspiration und Exspiration). Vorteilhaft ist zudem, das Triggerfenster derart gegen Ende der Inspirationsdauer zu öffnen, dass selbst ein relativ früh zu Beginn des Triggerfensters eingeleiteter Pressure Release den Patienten noch eine ausreichende Inspirationszeit gewährt, was sich vorteilhaft auf seine Sauerstoffversorgung auswirken kann.
Unter Festlegen des Triggerfensters können erfindungsgemäß auch das Festlegen der Bedingungen an die erfasste, spontane Exspirationsanstrengung des Patienten zu verstehen sein, aufgrund welcher ein Pressure Release innerhalb des Triggerfensters eingeleitet wird. So kann vorgesehen sein, dass nicht nur beim Start einer Spontanexspiration innerhalb des Triggerfensters ein Pressure Release ausgelöst wird, sondern auch dann, wenn im Triggerfenster eine spontane Exspiration erkannt wird, deren Beginn zeitlich außerhalb des Triggerfensters und vor dessen Beginn liegt. Anders ausgedrückt muss eine spontane Exspirationsanstrengung des Patienten ihren Beginn nicht innerhalb des Triggerfensters haben, wenn die Rahmenbedingungen des Triggerfensters entsprechend festgelegt sind. Ein hiermit verbundener Vorteil besteht darin, dass sich die Mindestanforderung an die Dauer des Triggerfensters auf diese Weise vorteilhaft verkürzen lässt. Dies trägt zur Gewährung einer längeren Inspirationszeit mit den oben beschriebenen vorteilhaften Wirkungen für die Oxygenierung bei.
Eine weiter bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Einleiten der Pressure Release-Phase, wenn ein Patientenfluss innerhalb des Triggerfensters kleiner als ein vorbestimmter Wert ist. Nimmt der Patientenflow nach Öffnen des Triggerfensters bzw. dessen Beginn einen Wert von unterhalb beispielsweise 1 L/min an, so wird der Pressure Release begonnen bzw. eingeleitet. Dies ermöglicht das Einleiten des Pressure Release nicht nur während der spontanen Exspiration des Patienten, sondern selbst in der inspiratorischen Pause und/oder der exspiratorischen Pause des Patienten. Dieses Verfahren erlaubt der Beatmungs- und/oder Anästhesievorrichtung (kurz: Beatmungsvorrichtung) vorteilhaft, in einem größtmöglichen Zeitraum des Atemzyklusses ein Pressure Release starten zu können, wobei noch immer das Kriterium der Synchronisation, nämlich ein Verhindern, dass ein Pressure Release mit der spontanen Einatembemühung des Patienten zusammenfallt, erfüllt ist.
Eine weiter bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verlängern der Inspirationsdauer (T_high) eines Beatmungszyklusses über eine voreingestellte Inspirationsdauer (T_high) hinaus um jene Zeitdauer, um welche in einer vorangegangenen Inspirationsphase eine Pressure Release-Phase im Triggerfenster vor Ablauf der Inspirationsphase aufgetreten ist.
Auf diese Weise wird jener nicht für eine Inspiration zur Verfügung stehende Anteil der voreingestellten Inspirationsdauer (T_high) der durch Pressure Release vorzeitig beendeten Inspirationsphase zur Verlängerung einer zeitlich später erfolgenden Inspirationsdauer genutzt. Dies stellt vorteilhaft sicher, dass die Inspirationsdauer im Mittel konstant ist und zu besserer Oxygenierung führen kann.
Eine wiederum weiter bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Verschieben des Beginns des Triggerfensters auf einen Zeitpunkt nach Ablauf sowohl einer minimalen Inspirationszeit und nach Ablauf einer kompensatorischen Zeitdauer. Auch dieser Verfahrensschritt stellt die Beibehaltung einer im Mittel konstanten Inspirationsdauer sicher und dient der verbesserten Oxygenierung verglichen mit dem Fall, dass die Verlängerung einer Inspirationsdauer eines Beatmungszyklusses zur Kompensation eines im Triggerfenster ausgelösten Pressure Release einer vorangegangenen Inspiration erneut vorzeitig durch ein Pressure Release abgebrochen würde und dem Patienten die erforderliche, mittlere Inspirationszeit nicht zur Verfügung stehen könnte.
Die vorliegende Aufgabe wird auch gelöst durch die Anästhesie- und/oder Beatmungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 6. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Anästhesie- und/oder Beatmungsvorrichtung sind auch hier jeweils Gegenstand der Unteransprüche. Da mittels der erfindungsgemäßen Anästhesie- und/oder Beatmungsvorrichtung ungeschmälert alle oben diskutierten Vorteile erzielbar sind, wird zur Vermeidung von Wiederholungen an dieser Stelle explizit auf deren obige Diskussion verwiesen. Erfindungsgemäß wird somit eine Vorrichtung mit Einrichtungen zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen.
Die vorliegende Erfindung wird anhand eines Beispiels mit Bezug auf die angehängte Zeichnung detailliert erläutert. In der Zeichnung gilt:
1 zeigt eine Simulation einer Beatmung im APRV-Modus;
2 zeigt ein Beatmungsschema im APRV-Modus mit einem %PEF-Kriterium;
3 zeigt eine veränderliche Länge der Inspirationsdauer bei Anwendung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
4 zeigt eine erfindungsgemäße Beatmungsvorrichtung in exemplarisch vereinfachter Darstellung.
1 zeigt ein Beispiel einer Beatmung im APRV-Modus in einer Simulation, wobei die obere Darstellung der 1 einen Atemwegsdruck 1 in mbar, die untere Darstellung den zugehörigen Patientenflow 3 in L/min, jeweils über der Zeit, angibt. Der Atemwegsdruck 1 variiert hierbei zwischen einem oberen Druckniveau P_high und einem unteren Druckniveau P_low. Das Druckniveau P_high wird hierzu über eine Zeitdauer T_high angelegt, das untere Druckniveau P_low über eine Zeitdauer T_low. In der unteren Darstellung der 1 ist eine von drei dargestellten Pressure Release-Phasen mit Pfeil markiert.
2 zeigt den Patientenflow 3 über der Zeit in einer Simulation einer APRV-Beatmung. In 2 ist ein Zeitpunkt 11 angegeben, zu welchem eine Pressure Release-Phase 12 begonnen wird. 2 weist ferner einen Zeitpunkt 13 auf, an welchem ein Maximalflow – von in diesem Fall –100 L/min – erreicht wird. Zudem ist in 2 ein Zeitpunkt 15 markiert, zu welchem die Pressure Release-Phase 12 bei einem eingestellten %PEF von 50 % abgebrochen wird.
3 zeigt eine veränderliche Länge der Inspirationsdauer bei Anwendung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. So ist in 3 eine erste Inspirationsdauer T_{high_1} dargestellt. Sie setzt sich zusammen aus einer in den in 3 dargestellten Inspirationsdauern T_{high_1}, T_{high_2}, T_{high_3} enthaltenen, voreingestellten, konstanten, minimalen Inspirationszeit T_{insp_min}, welche in dem in 3 dargestellten Beispiel 75 % der Länge von T_{high_1}‚ beträgt, und aus einem Triggerfenster Tf_reg, welches hier 25 % der ersten Inspirationsdauer T_{high_1} ausmacht und sich nach Beendigung der minimalen Inspirationszeit T_{insp_min} öffnet. Spätestens nach Ablauf der regulären Triggerzeit Tf_reg wird der Pressure Release ausgelöst.
Die zweite in 3 dargestellte Inspirationsdauer T_{high_2}, setzt sich wiederum aus der minimalen Inspirationszeit T_{insp_min} und einem Triggerfenster zusammen. Dieses Triggerfenster Tf_kurz ist jedoch gegenüber dem regulären Triggerfenster Tf_reg verkürzt aufgrund nicht dargestellter spontaner Exspirationsbemühungen des Patienten oder Abfall des Patientenflusses unter einen eingestellten Mindestwert wie oben beschrieben. 3 ist gut zu entnehmen, dass aufgrund des verkürzten Triggerfensters die gesamte Inspirationsdauer T_{high_2} kürzer als die erste Inspirationsdauer Thigh_1 ausfällt.
Die dritte, in 3 dargestellte Inspirationsdauer T_{high_3} ist zur Kompensierung der Verkürzung der dem Patienten insgesamt zur Verfügung stehenden Inspirationszeit aufgrund der Verkürzung der Inspirationsdauer T_{high_2} um eine Zeitdauer T_komp verlängert. Die gesamte Dauer der Inspirationsdauer T_{high_3} setzt sich daher aus der Inspirationszeit T_{insp_min}, der regulären Triggerzeit Tf_reg und der Zeitdauer T_komp zusammen. Das Triggerfenster öffnet sich somit erst nach Ablauf der Inspirationszeit T_{insp_min} und der Zeitdauer T_komp.
4 stellt eine schematisch vereinfachte erfindungsgemäße Beatmungs- und/oder Anästhesievorrichtung 21 für die Beatmung eines Patienten 23 dar. Die Vorrichtung 21 weist eine Einrichtung 25 zum Festlegen des Triggerfensters innerhalb der Inspirationsdauer, eine Einrichtung 27 zum Bestimmen, ob die spontane Exspirationsanstrengung in ein vorbestimmtes Triggerfenster fallt, und eine Einrichtung 29 zum Erfassen einer spontanen Exspirationsanstrengung des Patienten 23 auf. Die Vorrichtung 21 weist zudem eine Einrichtung 31 zum Einleiten der Pressure Release Phase, wenn ein Patientenfluss im Triggerfenster kleiner als ein vorbestimmter Wert ist oder eine spontane Exspirationsbemühung erkannt wird, auf.
Die vorliegende Erfindung schlägt somit erstmals ein Verfahren zum Betreiben einer Beatmungs- und/oder Anästhesievorrichtung im APRV-Modus mit %PEF-Kriterium mit den Schritten: Erfassen einer spontanen Exspirationsanstrengung des Patienten und Einleiten einer Pressure Release-Phase, wenn die erfasste spontane Exspirationsanstrengung des Patienten in ein vorbestimmtes Triggerfenster fallt, vor. Die Erfindung gibt zudem eine entsprechend betriebene Vorrichtung an.

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Beatmungs- und/oder Anästhesievorrichtung (21) im APRV-Modus mit %PEF-Kriterium (15), gekennzeichnet durch die Schritte Erfassen einer spontanen Exspirationsanstrengung des Patienten (23); Einleiten einer Pressure Release-Phase (12), wenn die erfasste spontane Exspirationsanstrengung des Patienten (23) in ein vorbestimmtes Triggerfenster (Tf_reg) fällt.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den Schritt Festlegen des Triggerfensters (Tf_reg).
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch den Schritt Einleiten der Pressure Release-Phase (12), wenn ein Patientenfluss (3) innerhalb des Triggerfensters (Tf_reg) kleiner als ein vorbestimmter Wert ist oder eine spontane Exspirationsbemühung erkannt wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch den Schritt Verlängern der Inspirationsdauer (T_{high_3}) eines Beatmungszyklusses über eine voreingestellte Inspirationsdauer (T_{insp_min} + Tf_reg) hinaus um jene Zeitdauer (T_komp), um welche in einer vorangegangenen Inspirationsphase (T_{high_2}) das Triggerfenster (Tf_kurz) aufgrund einer Pressure Release-Phase (12) vor dessen Ablauf verkürzt wurde.
Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch den Schritt Verschieben des Beginns des Triggerfensters (Tf_reg) auf einen Zeitpunkt nach Ablauf der minimalen Inspirationszeit (T_{insp_min}) und nach Ablauf der Zeitdauer (T_komp).
Beatmungs- und/oder Anästhesievorrichtung (21) zur Beatmung eines Patienten (23) im APRV-Modus mit %PEF-Kriterium (15), gekennzeichnet durch eine Einrichtung (29) zum Erfassen einer spontanen Exspirationsanstrengung des Patienten (23); eine Einrichtung (27) zum Bestimmen ob die spontane Exspirationsanstrengung in ein vorbestimmtes Triggerfenster (T_reg) fällt.
Vorrichtung (21) nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (25) zum Festlegen des Triggerfensters (T_reg) innerhalb der Inspirationsdauer (T_{high_1}).
Vorrichtung (21) nach wenigstens einem der Ansprüche 6 oder 7, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (31) zum Einleiten der Pressure Release-Phase, wenn ein Patientenfluss im Triggerfenster (T_reg) kleiner als ein vorbestimmter Wert ist oder eine spontane Exspirationsbemühung erkannt ist.
Vorrichtung (21) nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Verlängern der Inspirationsdauer (T_high) eines Beatmungszyklusses über eine voreingestellte Inspirationsdauer (T_high) hinaus um jene Zeitdauer, um welche in einer vorangegangenen Inspirationsphase eine Pressure Release-Phase (12) im Triggerfenster (Tf_kurz) vor dessen Ablauf aufgetreten ist.
Vorrichtung (21) nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 9, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Verschieben des Beginns des Triggerfensters (Tf_reg) auf einen Zeitpunkt (T_{insp_min} + T_komp) nach nach Ablauf der minimalen Inspirationszeit (T_{insp_min}) und nach Ablauf der Zeitdauer (T_komp).