DE102007052472B4

DE102007052472B4 - Verfahren zum Betreiben einer Beatmungs- und/oder Anästhesievorrichtung im APRV-Modus unter Berücksichtigung der Impedanz und/oder der Impedanzänderung

Info

Publication number: DE102007052472B4
Application number: DE102007052472.4A
Authority: DE
Inventors: Frank Ralfs; Eckhard Teschner
Original assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Current assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 2007-11-02
Filing date: 2007-11-02
Publication date: 2020-07-09
Anticipated expiration: 2027-11-03
Also published as: US20090114222A1; DE102007052472A1; US9981095B2

Abstract

Anästhesie- und/ oder Beatmungsvorrichtung (41), mit
einem Messsystem zur elektrischen Impedanztomografie (42) und
mit wenigstens einer Einrichtung, durch die die Anästhesie- und/oder Beatmungsvorrichtung in einem Airway-Pressure-Release-Ventilation-Modus (APRV-Modus) mit wenigstens einer Pressure-Release-Phase (12) betreibbar ist,
wobei von der Anästhesie- und/ oder Beatmungsvorrichtung (41) ein erster Zeitpunkt (15) zum Beenden der Pressure-Release-Phase (12) festgelegt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
durch das Messsystem zur elektrischen Impedanztomografie (42) eine Impedanz und/ oder eine Impedanzänderung einer mit der Anästhesie- und/ oder Beatmungsvorrichtung (41) beatmeten Lunge eines Patienten erfassbar ist und
der erste Zeitpunkt festgelegt wird, wenn die lokale Impedanzänderung, das ist die Impedanzänderung in einem unteren Bereich des Lungenquerschnitts, über 100 % der globalen Impedanzänderung, das ist die Impedanzänderung des gesamten Lungenquerschnitts, beträgt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Anästhesie- und/ oder Beatmungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der Praxis ist ein Beatmungsmodus APRV (Airway Pressure Release Ventilation) bekannt, der ähnlich wie der CPAP (Continuous Positive Airway Pressure)-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 Thigh, 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 soll eine Entlüftung der Lunge in einem Maße, dass Alveolen in sich zusammenfallen und nicht mehr an der Ventilation teilnehmen könnten, verhindert werden. 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 / 0 174 884 A1 von Nader M. Habashi wird ein neuer Einstellwert für eine APRV-Beatmung vorgeschlagen, welcher mit „optimal flow termination based on a percentage of peak expiratory 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. Gemäß der oben genannten US 2006 / 0 174 884 A1 soll ein Ende der Zeitdauer T_low für den Moment vorgesehen sein, zu welchem der %PEF, der in einem Einstellbereich zwischen 25 % bis 50 % des PEF (maximaler Exspirationsflow) liegen kann, den eingestellten %PEF erreicht bzw. beträgt. Zu diesem Zweck wird der exspiratorische Gasfluss überwacht, der PEF ermittelt, und die Pressure-Release-Phase abgebrochen, wenn der exspiratorische Gasfluss unter den voreingestellten Prozentwert %PEF fällt.
Ein Nachteil sowohl einer manuellen Einstellung von T_low als auch einer automatischen Anpassung von T_low an einen vorgegebenen Prozentsatz des Spitzen-Exspirationsflows - wie oben beschrieben - besteht jedoch darin, dass dieser Wert nicht das tatsächliche endexspiratorische Lungenvolumen oder das tatsächlich ausgeatmete Volumen repräsentiert, sondern lediglich einen Zeitpunkt angibt, zu welchem aufgrund des verminderten Ausatemflusses davon ausgegangen wird, dass der Patient in einem gewissen Maße ausgeatmet hat. Es kann daher nicht beurteilt werden, ob durch die Unterbrechung der Ausatmung wirksam verhindert wird, dass bspw. unter dem Einfluss hydrostatischen Drucks stehende, dorsale Bereiche der Lunge kollabieren. Zudem kann es im Falle einer vorliegenden Inhomogenität der Lungenerkrankung über das Organ hinweg daher sogar bei einer Ausatmung, die bereits bei einem hohen Prozentsatz des Spitzen-Ausatemflusses beendet wird - wie in der o. g. US-Patentanmeldung von Habashi beschrieben - weiterhin Lungenbereiche geben, die in der Exspiration bzw. während der Pressure-Release-Phase kollabieren. Dies ist nachteilig für den Patienten.
In der nachveröffentlichten DE 10 2007 026 036 B3 wird ein Verfahren beschrieben, um eine Beatmungs- und/oder Anästhesievorrichtung zu betreiben. Der Beatmungsvorgang wird eingeleitet, wenn ein gemessener Beatmungsfluss einen eingestellten Anteil eines vorgegebenen Peak-Beatmungsflusses erreicht. Zu einem späteren zweiten Zeitpunkt setzt eine Wirkung des eingeleiteten Beatmungsvorgang ein, und der Beatmungsfluss zum zweiten Zeitpunkt wird gemessen. Berechnet wird der tatsächliche Anteil, den der zum zweiten Zeitpunkt gemessene Beatmungsfluss am Peak-Beatmungsfluss erreicht. Der berechnete tatsächliche Anteil wird durch Regelung auf den eingestellten Anteil verändert oder umgekehrt.
In DE 103 01 202 B3 wird ein Messsystem beschrieben, welches mittels elektrischer Impedanztomografie (EIT) Bilder vom Körper eines Patienten erzeugt. Das Messsystem umfasst in einer Ausgestaltung eine Vielzahl von Elektroden an einem Elektrodengürtel. Zwischen diesem Messsystem und einem Beatmungssystem, welches den Patienten beatmet, wird ein bidirektionaler Datenaustausch durchgeführt. Einerseits lassen sich Signale des EIT-Messsystems auf einem Display darstellen. Andererseits ist es möglich, das Bearbeitungssystem abhängig von Signalen des EIT-Messsystems automatisch zu steuern.
In Ch. Putensen, H. Wrigge, J. Zinserling: „Electrical impedance tomography guided ventilation therapy", Current opinion in critical care, 2007, Vol. 13, pp. 344 - 350, wird ebenfalls die Elektroimpedanztomografie (EIT) beschrieben und mit der Computertomografie (CT) verglichen. Regionale Impedanzänderungen in einem Messquadranten im Vergleich zu allen vier Messquadranten ermöglicht es, verlässlich einen regionalen Kollaps von Alviolen zu ermitteln.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine verbesserte Anästhesie- und/ oder Beatmungsvorrichtung anzugeben.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch eine Anästhesie- und/oder Beatmungsvorrichtung im APRV-Modus gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung vermag einen ersten Zeitpunkt zum Beenden der Pressure-Release-Phase bzw. des Pressure Release festzulegen, wobei der erste Zeitpunkt unter Berücksichtigung einer Impedanz der Lunge des Patienten und/oder deren Impedanzänderung erfolgt. Zu diesem Zweck wird die Impedanz und/oder die Änderung der elektrischen Impedanz der Lunge gemessen. Die Messung der elektrischen Impedanz sowie deren Änderung ist ausführlich in der EP 1 000 580 A1 sowie in der DE 103 01 202 B3 beschrieben. Ihre diesbezüglichen Offenbarungsgehalte werden durch Verweis Gegenstand der vorliegenden Anmeldung.
Ein mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung verbundener Vorteil besteht in der räumlichen Erfassung von Belüftungsvorgängen innerhalb der Lunge sowie einzelner Abschnitte hiervon. Diese Belüftungsvorgänge spiegeln sich in Form der Impedanzänderung wider, was Rückschlüsse auf die Volumenänderung innerhalb der Lunge erlaubt. Auf diese Weise können nicht nur das Ausmaß, sondern vielmehr auch die räumliche Verteilung der Volumenänderung innerhalb der Lunge während der Beatmung, und insbesondere während der Pressure-Release-Phase, bewertet werden. Basierend auf diesen Informationen kann eine Optimierung von T_low erfolgen.
Eine Kalibrierung der Impedanzmessung kann hierbei durch das Beziehen einer globalen Impedanzänderung auf das während der Spontanatmung auf dem Druckniveau P_hoch geatmete Volumen erfolgen. Dabei kann das um eine Schlauchsystem-Compliance und eventuelle Leckagen korrigierte Volumen berücksichtigt werden, welches tatsächlich zur Füllung der Lungen des Patienten zur Verfügung steht. Auf diese Weise ist es dem Anwender möglich, ein tatsächliches Ausatemvolumen vorzugeben, welches nicht überschritten werden darf. Bei Erreichen der entsprechenden globalen Impedanzänderung kann die Exspiration vorteilhaft beendet werden.
Mittels der vorliegenden Erfindung lässt sich auch eine Begrenzung der Exspiration bzw. ein Beenden des Pressure Release vornehmen, wenn eine ermittelte Impedanz - global oder lokal bzw. regional - unter einen gewissen Wert fällt bzw. aus einem vorgegebenen Bereich heraustritt oder -getreten ist.
Unter dem „ersten Zeitpunkt“ wird erfindungsgemäß jener Zeitpunkt verstanden, zu welchem an der Vorrichtung erstmals Maßnahmen innerhalb eines Beatmungszyklusses ergriffen werden, welche mit der Beendigung der Pressure-Release-Phase einhergehen, und welche den Übergang zu einer Inspiration bedeuten. Ein Beenden der Pressure-Release-Phase kann bspw. durch das Schließen eines Exspirations-Ventils der verwendeten Beatmungs- und/ oder Anästhesievorrichtung zum festgelegten, ersten Zeitpunkt erfolgen. Das Beenden der Pressure-Release-Phase kann auch durch ein Applizieren eines Inspirationsflows oder dergleichen „eingeläutet“ werden. Unter „erstem Zeitpunkt“ kann jedoch auch jener Zeitpunkt verstanden werden, an welchem die Feststellung getroffen wurde, dass der Pressure Release nun abzubrechen sei. Ferner kann unter „erstem Zeitpunkt“ ein solcher Zeitpunkt verstanden werden, zu welchem nicht unbedingt die erste, wohl aber eine wesentliche Maßnahme zur Beendigung des Pressure Release bzw. der Pressure-Release-Phase vorgenommen wird.
Unter dem Patienten wird erfindungsgemäß sowohl der humane Patient, als auch ein zu behandelndes Tier verstanden.
Unter „Messen der Änderung der Impedanz und/oder der Impedanzänderung“ wird erfindungsgemäß ein einmaliger oder mehrmaliger Messvorgang verstanden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind hierbei jeweils Gegenstand der Unteransprüche.
So ist in einer weiter bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform der Vorrichtung vorgesehen, den ersten Zeitpunkt, zu welchem die Pressure-Release-Phase beendet werden soll, auf jenen Zeitpunkt zu legen, an welchem eine regionale Impedanzänderung in der Lunge eine globale Impedanzänderung der Lunge um ein vorbestimmtes Maß übersteigt.
Um eine regionale Impedanzänderung der Lunge handelt es sich, wenn sich die Impedanz in einem bestimmten (Teil-) Bereich der Lunge ändert. Dieser Bereich kann vom Benutzer vorgegeben werden. Der (Teil-) Bereich kann bestimmten anatomischen Strukturen, wie dem Lobus inferior der Pulmo dexter und/oder dem Lobus inferior der Pulmo sinister entsprechen. Er kann aber auch einer funktionellen Einheit oder einfach einer beliebigen Festlegung, z. B. einem dorsalen Randbereich der Lunge, welcher einer Liegefläche für den beatmeten Patienten am nächsten ist, entsprechen. Der (Teil-) Bereich kann auch eine sich von Atemzug zu Atemzug verändernde Schicht oder ein sich veränderndes Volumen in der Lunge sein, welche sich bspw. durch besonders große Änderungen in der Impedanz, bezogen auf andere Bereiche der Lunge, auszeichnen können.
Unter „globaler Impedanzänderung“ wird die Impedanzänderung der Gesamtlunge, wahlweise auch die Impedanzänderung nur aller übrigen Lungenbereiche, d. h. ohne Einbezug des - regionalen - Lungen(teil)bereichs verstanden.
Es ist erfindungsgemäß somit möglich, bspw. ein drohendes Kollabieren von Alveolen in einem regionalen Bereich aufgrund der dort übermäßig stark ansteigenden Impedanzänderung oder aufgrund des Erreichens absoluter Impedanzwerte frühzeitig zu erkennen und geeignete Maßnahmen, wie bspw. ein Abbrechen der Pressure-Release-Phase, einzuleiten. Auf diese Weise wird ein maximaler Gasaustausch erlaubt, während ein Kollabieren von Alveolen in bestimmten regionalen Arealen vermieden wird.
Ändert sich die Impedanz im Wesentlichen über die gesamte Lunge gleichmäßig, so wird davon ausgegangen, dass die Volumenänderung aufgrund tidaler Ventilation erfolgt. Die Gefahr eines Kollabierens wird hier somit als geringer erkannt. Der Pressure Release muss nicht vorzeitig abgebrochen werden.
Die oben gemachten Ausführungen gelten auch für den Fall, dass eine regionale Impedanz ein vorbestimmtes Maß einer globalen Impedanz übersteigt.
Nach dem Kriterium einer weiter bevorzugten Ausführungsform, wonach eine regionale Impedanzänderung in Bezug zu einer globalen Impedanzänderung gesetzt wird und diese ein vorbestimmtes Maß nicht übersteigen darf, wird bei einer Impedanzänderung bspw. in einem unteren Bereich des Lungenquerschnitts über 100 %, 120 %, 125 % oder 130 % oder mehr - insbesondere aber 125 % - der Impedanzänderung des gesamten Lungenquerschnitts der erste Zeitpunkt als erreicht festgelegt und der Pressure Release abgebrochen. Dieser Wert wurde von den Erfindern als besonders vorteilhaft und sicher für den Patienten zum Schutz von Kollabieren von dorsalen Alveolen erkannt.
In einer wiederum weiter bevorzugten Ausführungsform wird der erste Zeitpunkt auf jenen Zeitpunkt festgelegt, zu welchem die globale Impedanzänderung und/oder die globale Impedanz einen durch einen Anwender vorgegebenen Betrag übersteigt.
Dies kann durch die Angabe eines Wertes für die zulässige Impedanzänderung und/ oder Impedanz selbst sein. Diesen Wert kann bspw. die globale Impedanzänderung, also die Impedanzänderung die gesamte Lunge betreffend, oder eine regionale Impedanzänderung, also eine Impedanzänderung nur eines Bereichs - wie oben beschrieben - betreffen.
In dieser Ausführungsform kann zudem - wie in jeder anderen Ausführungsform ungeachtet weiterer Merkmale - der Abbruch der Pressure-Release-Phase bzw. das Versetzen des ersten Zeitpunkts dann geschehen, wenn ein absoluter Wert für die Impedanz - im Gegensatz zu einer Impedanzänderung - überschritten wird.
Gibt der Anwender hingegen ein auszuatmendes Volumen für die Pressure-Release-Phase an, so kann dieses, durch einen Bezug auf die während einer vorangegangenen Ventilation aufgetretene Impedanz- und Volumenänderung, in eine Impedanzänderung oder in einen absoluten Wert für eine Impedanz umgerechnet werden, und die Beatmungs- bzw. Anästhesievorrichtung entsprechend betrieben werden.
In einer wiederum weiter bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird die Impedanz und/oder die Impedanzänderung der Lunge aus wenigstens einem Impedanztomogramm ermittelt.
Dabei kann, wie in einer wiederum weiter bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen wird, die in einem Bildabschnitt des Impedanztomogramms gemessene Impedanzänderung und/oder Impedanz als lokale Impedanzänderung oder Impedanz verwendet werden. Die im Impedanztomogramm der gesamten Lunge gemessene Impedanzänderung bzw. Impedanz kann dabei als globale Impedanzänderung bzw. Impedanz verwendet werden.
Dabei kann, wie in einer wiederum weiter bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, die in einem unteren Viertel des Impedanztomogramms oder des Lungenquerschnitts gemessene Impedanzänderung als lokale Impedanzänderung verwendet werden. Dasselbe gilt auch für die Impedanz im Gegensatz zur Impedanzänderung. Eine solche Unterteilung des Lungenquerschnitts in Viertel ist hierbei jedoch willkürlich. Auch eine Unterteilung in Drittel oder Fünftel und dgl. ist von der vorliegenden Erfindung umfasst. Bei der Unterteilung in Viertel - oder beliebig andere Teile - kann dies erfindungsgemäß die gesamte Fläche des Impedanztomogramms betreffen. Es kann jedoch auch auf die tatsächlich vorliegende Lungenfläche im Querschnitt - wie im Tomogramm dargestellt - bezogen sein.
Geht man in einem Beispiel davon aus, dass das Abbruchkriterium für die Pressure Release Phase auf z. B. 125 % eingestellt ist, wie oben beschrieben, so wird im APRV-Modus der Pressure Release beendet, wenn das Verhältnis der gemessenen Impedanzänderungen (regional zu global) diesen Wert annimmt. In diesem Moment muss das Exspirationsventil geschlossen und ein Inspirationsflow appliziert werden, um einen Druckanstieg im Atemsystem zu erzielen. Aus der Praxis ist bekannt, dass sich ein Ventil jedoch stets mit einer Zeitverzögerung schließt bzw. öffnet. Zudem sind Systemverzögerungen bei der Verarbeitung und Weiterleitung von Informationen, wie etwa das Signal an das Exspirationsventil, zu beobachten. Diese Verzögerungen führen in ihrer Summe dazu, dass sich die Lunge während der Zeit, welche durch diese Verzögerungen bedingt ist, weiter entleeren kann. Der tatsächliche Schließwert des Exspirationsventils könnte in dem Beispiel der eingestellten 125 % somit deutlich über diesem Wert liegen. Da eine beliebige Entleerung aus den oben genannten Gründen jedoch nicht erfolgen darf, wird in einer weiter bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Regelung vorgeschlagen, mit welcher vorteilhaft sichergestellt werden kann, dass die Beendigung der Pressure-Release-Phase zum beabsichtigten Zeitpunkt auch tatsächlich erfolgt. Vorteilhafte Weiterbildungen dieser Vorrichtung sind wiederum Gegenstand der folgenden Unteransprüche.
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 Darstellung eines Impedanztomogramms zur Verwendung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung (3a und 3b) und gibt entsprechende Druck,- Flow- und Volumenverhältnisse wieder (3c); und
4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

1 zeigt ein Beispiel einer Beatmung im APRV-Modus in einer Simulation, wobei die obere Darstellung der 1 den 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 hierbei über eine Zeitdauer Thigh angelegt, das untere Druckniveau P_low über eine Zeitdauer T_low. In der unteren Darstellung der 1 ist eine von drei 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 - in diesem Fall in Höhe von - 100 L/min - erreicht wird. Zudem weist 2 einen Zeitpunkt 15 auf, zu welchem die Pressure-Release-Phase 12 bei einem eingestellten %PEF von 50 % abgebrochen wird.
Die 3a zeigt eine mehr oder weniger homogen belüftete Lunge im Querschnitt in einer impedanztomografischen Darstellung 19. Es wird angesichts der Darstellung der 3a von einer tidal ablaufenden Ventilation ausgegangen. Mit den kurzzeitigen „Releases“, welche zwischen den Markierungen A und B der 3c - welche die Druck-, Flow- und Volumenverhältnisse in der Lunge bzw. dem Beatmungssystem darstelltdargestellt sind, wird einerseits die Belüftung gefördert, durch die Begrenzung von T_low auf den Zeitraum zwischen A und B andererseits auch ein Derecruitment vermieden. Ein solches Derecruitment beginnt üblicherweise in den dorsalen Regionen der Lunge eines liegenden Patienten, wie im unteren Bereich der Darstellung der 3b an der gegenüber der 3a veränderten Helligkeit der Darstellung bzw. der farbkodiert dargestellten Impedanzänderung in den unteren, dorsalen Bereichen 20 zu erkennen ist.
Setzt man die relative Änderung der Impedanz in einem unteren Bereich 20 (in den 3a und 3b von gestrichelten Linien umgeben) ins Verhältnis zur Änderung der Gesamtimpedanz (oder globalen Impedanz) - gemessen im nicht gestrichelt umgebenen Bereich 22 - so kann frühzeitig erkannt werden, bei welchem T_low sich dorsale Atelektasen zu bilden beginnen. Entsprechend kann T_low derart geregelt werden, dass der Gasaustausch maximiert, das Derecruitment jedoch minimiert wird.
4 zeigt exemplarisch ein externes erstes Messsystem 42 für die elektrische Impedanztomografie (abgekürzt: EIT), welches mittels einer elektrischen Leitungsverbindung 47 mit einem Beatmungssystem 41 verbunden ist. Diese elektrische Verbindung dient dem bidirektionalen Datenaustausch und optional der Energieversorgung des EIT-Messsystems 42. Das EIT-Messsystem 42 weist mehrere, vorzugsweise in einem Elektrodengürtel angeordnete, Elektroden E1 bis En auf, insbesondere 16 oder 32, die insbesondere äquidistant am Thorax des Patienten befestigt werden können. Jeweils ein umlaufend geschaltetes Elektrodenpaar dient zur Einspeisung eines schwachen Wechselstroms von wenigen Milliampere, während die jeweils übrigen Elektroden zur Messung der Oberflächenpotentiale dienen, um letztlich die Impedanzverteilung im Körper, bezogen auf eine Schnittebene der Elektroden, zu berechnen.
Die Elektroden E1 bis En sind mittels analoger Verbindungsleitung 43 mit einer Analog-Digital-Anpassungsschaltung (Interface) 44 verbunden, welche im Allgemeinen Stromquellen, Messverstärker, Analog-Digital- und Digital-AnalogWandler sowie Recheneinheiten enthält. Das Interface 44 ist mittels einer ersten digitalen Verbindungsleitung 45 mit einem Monitor 46 des EIT-Messsystems 42 verbunden, so dass die Impedanzwerte auf dem Bildschirm dargestellt werden können. Die Darstellungen lassen örtlich und zeitlich aufgelöste Verteilungen der Belüftung der Lunge als auch Blut- oder Serumverschiebungen erkennen, sodass physiologische Veränderungen beim Patienten festgestellt und gegebenenfalls überwacht werden können.
Das schematisch dargestellte Beatmungssystem 41 dient zur Beatmung eines Patienten und weist im Allgemeinen eine Atemgasdosierung und/ oder eine Atemgasfördereinrichtung und Mess- und Steuereinrichtungen auf, um den Patienten gemäß einem vorgegebenen, gespeicherten Beatmungsverlauf, zum Beispiel druck- oder volumengesteuert, zu beatmen. Mittels der elektrischen Leitungsverbindung 47 können bidirektional Daten zwischen dem EIT-Messsystem 42 und dem Beatmungssystem 41 ausgetauscht werden. So können zum Beispiel Impedanzdaten vom EIT-Messsystem 42 an das Beatmungssystem 41 übertragen werden.
Die elektrische Leitungsverbindung 47 weist vorzugsweise sowohl im EIT-Messsystem 42 als auch im Beatmungssystem 41 jeweils einen standardisierten Schnittstellenbaustein, wie beispielsweise Ethernet, auf.
Eine Bestimmung des optimalen Zeitpunktes als ersten Zeitpunkt zur Beendigung der Exspiration, d. h. des Endes der Zeit T_low während einer Beatmung im APRV-Modus nach der vorliegenden Erfindung, kann basierend auf einer globalen Impedanzänderung geschehen, welche basierend auf einem vom Anwender eingegebenen exspiratorischen Tidalvolumen und einer „Kalibrierung“ der Impedanzänderung pro Einheit der Tidalvolumenänderung basierend auf dem Fluss und Volumen erfolgt.
Der erste Zeitpunkt kann jedoch auch dadurch festgelegt werden, dass der Anwender eine zuvor als optimal erkannte globale Impedanzänderung an der Beatmungsvorrichtung festsetzt (bspw. durch Eingeben), nachdem er zuvor die Zeit T_low manuell optimiert hat. Somit kann das während der manuellen Optimierung bestimmte endexspiratorische Lungenvolumen mittels Überwachung der globalen Impedanz bzw. deren Änderung gleichmäßig beibehalten werden, indem eine entsprechende Begrenzung der Impedanzänderung vorgesehen wird. Dasselbe gilt für die Impedanz als Referenzwert (im Gegensatz zur Impedanzänderung).
Integriert man den Patienten-Gasfluss während einer Einatmung und setzt diesen in Beziehung zu der globalen Impedanzänderung desselben Atemzuges, so erhält man einen Wert V_pat/Z_global. Unter Berücksichtigung dieser Beziehung kann T_low derart gesteuert werden, dass sich ein durch den Anwender explizit vorgegebenes exspiratorisches Tidalvolumen Vex ergibt. Der Vorteil der Nutzung der Impedanzänderung in Abgrenzung zur Volumenänderung besteht - eine valide Bestimmung von V_pat/Z_global vorausgesetzt - in der Unabhängigkeit von Störgrößen wie Leckagen oder Schlauch-Compliance, da die Impedanzänderung proportional zum tatsächlich - bezogen auf die Lunge des Patienten - bewegten Volumen ist.
Die vorliegende Erfindung gibt eine Beatmungs- und/oder Anästhesievorrichtung an, die sich im APRV-Modus mit wenigstens einer Pressure-Release-Phase betreiben lässt und ein Verfahren mit dem Schritt Festlegen eines ersten Zeitpunkts zum Beenden der Pressure-Release-Phase, Messen der elektrischen Impedanz und/ oder Impedanzänderung der Lunge und Festlegen des ersten Zeitpunktes unter Berücksichtigung der gemessenen Impedanz und/ oder Impedanzänderung durchzuführen vermag.

Claims

Anästhesie- und/ oder Beatmungsvorrichtung (41), mit einem Messsystem zur elektrischen Impedanztomografie (42) und mit wenigstens einer Einrichtung, durch die die Anästhesie- und/oder Beatmungsvorrichtung in einem Airway-Pressure-Release-Ventilation-Modus (APRV-Modus) mit wenigstens einer Pressure-Release-Phase (12) betreibbar ist, wobei von der Anästhesie- und/ oder Beatmungsvorrichtung (41) ein erster Zeitpunkt (15) zum Beenden der Pressure-Release-Phase (12) festgelegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Messsystem zur elektrischen Impedanztomografie (42) eine Impedanz und/ oder eine Impedanzänderung einer mit der Anästhesie- und/ oder Beatmungsvorrichtung (41) beatmeten Lunge eines Patienten erfassbar ist und der erste Zeitpunkt festgelegt wird, wenn die lokale Impedanzänderung, das ist die Impedanzänderung in einem unteren Bereich des Lungenquerschnitts, über 100 % der globalen Impedanzänderung, das ist die Impedanzänderung des gesamten Lungenquerschnitts, beträgt.
Anästhesie- und/ oder Beatmungsvorrichtung (41) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Zeitpunkt festgelegt wird, wenn die Impedanzänderung in einem unteren Bereich des Lungenquerschnitts über 110 %, über 120% die der Impedanzänderung des gesamten Lungenquerschnitts beträgt.
Anästhesie- und/ oder Beatmungsvorrichtung (41) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Zeitpunkt festgelegt wird, wenn die Impedanzänderung in einem unteren Bereich des Lungenquerschnitts über 125 % der Impedanzänderung des gesamten Lungenquerschnitts beträgt.
Anästhesie- und/ oder Beatmungsvorrichtung (41) nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Zeitpunkt festgelegt wird, wenn die globale Impedanzänderung einen durch den Anwender vorgegebenen Betrag übersteigt und/oder die globale Impedanz über einen vorgegebenen Betrag steigt.
Anästhesie- und/ oder Beatmungsvorrichtung (41) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein auszuatmendes Volumen für die Pressure-Release-Phase vorgegeben wird und von der Anästhesie- und/ oder Beatmungsvorrichtung (41) das auszuatmendes Volumen durch einen Bezug auf die während einer vorangegangenen Ventilation aufgetretene Impedanz- und Volumenänderung in eine Impedanzänderung umgerechnet wird und die Anästhesie- und/ oder Beatmungsvorrichtung (41) abhängig von dieser Impedanzänderung betrieben wird.
Anästhesie- und/ oder Beatmungsvorrichtung (41) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von der Anästhesie- und/ oder Beatmungsvorrichtung (41) die Impedanz und/ oder der Impedanzänderung der Lunge aus wenigstens einem Impedanztomogramm (19) ermittelt wird und von der Anästhesie- und/ oder Beatmungsvorrichtung (41) - die in einem Bildabschnitt des Impedanztomogramms (19) gemessenen Impedanz und / oder Impedanzänderung als lokale Impedanz und/ oder Impedanzänderung verwendet wird und - die im Impedanztomogramm (19) der gesamten Lunge gemessenen Impedanz und/ oder Impedanzänderung als globale Impedanz und / oder Impedanzänderung verwendet wird.
Anästhesie- und/ oder Beatmungsvorrichtung (41) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von der Anästhesie- und/ oder Beatmungsvorrichtung (41) die in einem unteren Viertel des Impedanztomogramms (19) oder des Lungenquerschnitts gemessenen Impedanz und/ oder Impedanzänderung als lokale Impedanz und/ oder Impedanzänderung verwendet wird.
Anästhesie- und/ oder Beatmungsvorrichtung (41) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von der Anästhesie- und/ oder Beatmungsvorrichtung (41) ein Beatmungsvorgang (12) zum ersten Zeitpunkt von der Anästhesie- und/ oder Beatmungsvorrichtung (41) eingeleitet wird, wobei wenigstens eine Wirkung des Beatmungsvorgangs (12) zu einem nach dem ersten Zeitpunkt (15) gelegenen zweiten Zeitpunkt einsetzt, von der Anästhesie- und/ oder Beatmungsvorrichtung (41) die tatsächlichen Impedanz zum zweiten Zeitpunkt gemessen wird, von der Anästhesie- und/ oder Beatmungsvorrichtung (41) - die tatsächliche Impedanz (Imp_gemessen) auf die eingestellte Impedanz (Imp_eingestellt) geregelt wird oder - die eingestellte Impedanz (Imp_eingestellt) auf die tatsächliche Impedanz (Impgemessen) geregelt wird.
Anästhesie- und/ oder Beatmungsvorrichtung (41) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass von der Anästhesie- und/ oder Beatmungsvorrichtung (41) durch zeitliches Vorverlegen des Einleitens des Beatmungsvorgangs (12) auf einen dritten Zeitpunkt derart, dass die Wirkung des Beatmungsvorgangs (12) zum ersten Zeitpunkt (15) einsetzt, die tatsächlichen Impedanz (lmp_gemessen) auf die eingestellte Impedanz (Imp_eingestellt) geregelt wird.