DE102007054390A1 - Verfahren zur Erfassung eines rückgeatmeten Ausatemgasvolumens in einem Beatmungssystem - Google Patents

Verfahren zur Erfassung eines rückgeatmeten Ausatemgasvolumens in einem Beatmungssystem Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Erfassung eines rückgeatmeten Ausatemgasvolumens bereit, welches von einem Benutzer eines mit einem inspiratorischen Druck (pI) und einem exspiratorischen Druck (pE) beaufschlagten Beatmungssystems nach Ausatmung in das Beatmungssystem hinein erneut eingeatmet wird. Ein solches Beatmungssystem umfasst eine Beatmungsmaske (10), ein Gerät (12) zur Bder das Gerät (12) zur Bereitstellung von Atemgas mit der Beatmungsmaske (10) verbindet. Die durchzuführenden Verfahrensschritte umfassen das Ermitteln eines Leckageflows (FL) und eines Patientenflows (Fpat) mit anschließendem Vergleichen und Bewerten der Differenz. Ferner wird die Konzentration an Kohlendioxid (cCO2,resp) bei einer nächsten Inspiration ermittelt und mit einem Grenzwert für die Konzentration an Kohlendioxid verglichen. Bei einer Konzentration an Kohlendioxid (cCO2,resp) größer als der Grenzwert wird der Beatmungsdruck erhöht oder ein Alarm generiert.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung eines rückgeatmeten Ausatemgasvolumens in einem Beatmungssystem.
  • Offene Leckagesysteme für die NIV benötigen Minimaldrücke, um für alle möglichen Kombinationen der Größen Atemfrequenz, I:E-Verhältnis, Leckage, Druck, Volumen und Volumenstrom eine Auswaschung des CO2 zu garantieren. Diese Minimaldrücke orientieren sich naturgemäß an "worst case"-Kombinationen der eingehenden Parameter. Ein Standardwert für einen solchen Minimaldruck beträgt heutzutage bei gängigen Gerätekombinationen (Gerät + Patienten – Interface) in der nichtinvasiven Beatmung 4 hPa.
  • Beatmungsvorrichtungen für z.B. Apnoe-Patienten sind aus dem Stand der Technik bekannt. Der Patient trägt während der Zeit der Beatmung eine Beatmungsmaske, die über einen Schlauch oder ein Schlauchsystem mit einem Gerät zur Gasbereitstellung und -dosierung verbunden ist, so dass ein Atemgas, beispielsweise mit Sauerstoff angereicherte Luft, in die Atemwege des Patienten überführt werden kann. Während der Inspirationsphase nimmt der Patient das sauerstoffreiche Gas auf und atmet während der Exspirationsphase die an Sauerstoff entreicherte Luft ab. Diese gelangt, abhängig von der Gestalt der Maske, zumindest teilweise in den Maskenraum oder bis in den Schlauch und steht somit während einer nachfolgenden Inspirationsphase zur erneuten Zufuhr in die Atemwege bereit.
  • Damit die abgeatmete Luft, die einen hohen Gehalt an Kohlendioxid CO2 aufweist, nicht erneut eingeatmet wird und damit unmittelbar ihre toxische Wirkung entfaltet, weisen Beatmungsmasken Vorrichtungen auf (Leckageelement), welche dazu dienen, dass die CO2-reiche Luft möglichst direkt aus dem Maskenraum an die Umgebung abgeführt wird, so dass sie nicht im Maskenraum oder im Schlauchsystem rückgespeichert wird.
  • Eine Beatmungsmaske, die über eine solche Vorrichtung zur Abführung der verbrauchten Luft verfügt, ist in der DE 101 58 066 A1 offenbart. Die hier beschriebene Beatmungsmaske kommt mit einem Gerät zur Sauerstoffbereitstellung zum Einsatz und weist einen Maskengrundkörper auf, der über ein Kupplungselement mit einem Ausatmungselement (Leckageelement) verbunden ist, das einen spaltartigen Ausströmungskanal begrenzt.
  • Eine weitere Maske ist aus der DE 199 03 732 bekannt, die einen Maskengrundkörper darlegt, der über ein Ausatmungselement (Leckageelement) mit einem Kupplungselement verbunden ist, welches über einen Beatmungsschlauch an ein Beatmungsgerät angeschlossen ist.
  • Spezielle Anwendungen, wie z.B. die pädiatrische Beatmung, erfordern exspiratorische Drücke von weniger als 4 hPa (z.B. 2 hPa). Bei "günstigen" Verhältnissen von Atemfrequenz, I:E-Verhältnis, Leckage, Druck, Volumen und Volumenstrom ist die CO2-Auswaschung über das Leckagesystem trotzdem möglich.
  • Mit aus dem Stand der Technik bekannten Beatmungsvorrichtungen werden Beatmungsverfahren realisiert, deren Durchführung im Wesentlichen auf der Steuerung und Regelung des vom Patienten benötigten, zuzuführenden Atemgasvolumens basiert. Nicht erfasst werden die vom Patienten abgeatmeten Gasvolumina, die, sofern sie in Toträumen der Beatmungsvorrichtung, insbesondere der Maske, verbleiben, vom Patienten rückgeatmet werden können und dabei ein gesundheitliches Risiko darstellen.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Erfassung eines rückgeatmeten Ausatemgasvolumens bereit zu stellen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden durch die Unteransprüche beschrieben.
  • Erfindungsgemäß wird in einem ersten Schritt die exspiratorische Leckage gegen das ausgeatmete Tidalvolumen des Patienten abgeschätzt. Ist das Tidalvolumen kleiner als die exspiratorische Leckage, so kann das ausgeatmete, CO2-angereicherte Volumen während der Exspiration komplett ausgewaschen werden.
  • Ist dies nicht der Fall, so wird eine gewisse Menge CO2 erneut eingeatmet. Die intrapulmonale CO2-Konzentration kann dann in einem 2. Schritt unter Berücksichtigung der inspiratorischen Leckage und einer Worst-Case-Betrachtung der respiratorischen Toträume ebenfalls abgeschätzt werden. Diese Konzentration wird dann mit allgemein gültigen Grenzwerten für die CO2-Belastung der Atemluft verglichen und gegebenenfalls entweder ein Alarm generiert, oder das Beatmungsdruck-Niveau angehoben (EPAP oder vorzugsweise IPAP und EPAP zur Aufrechterhaltung des effektiven Beatmungsdruckes → erhöhte Auswaschung).
  • Ferner ist vorstellbar, dass die Berechnung durch Berücksichtigung gegebener Totraumvolumina verfeinert wird, (Maskentotraum, anatomischer Totraum). Für gängige Masken können die entsprechenden Daten z.B. in einem Speicher abgelegt werden und für die Berechnung herangezogen werden. (Eingabe des verwendeten Systems am Beatmungsgerät.)
  • Das konkrete anatomische Totraumvolumen eines Patienten kann ebenfalls zu Erhöhung der Genauigkeit berücksichtigt werden. Der Totraum kann dabei zum Beispiel auf Basis des Körpergewichtes abgeschätzt werden. (z.B.: Totraumvolumen in ml entspricht etwa dem doppelten des Körpergewichtes in kg)
  • Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung offenbaren ein Verfahren zur Erfassung eines rückgeatmeten Ausatemgasvolumens. Ein Ausführungsbeispiel bezieht sich auf die Erfassung des Volumens an abgeatmetem Gas, das in das Beatmungssystem hinein ausgeatmet wird und das auf Grund der herrschenden Druckverhältnisse im System sowie der Gasflows und Volumina, die Gas aufnehmen können, verbunden mit mangelnder Gasabfuhr aus dem System über eine vorliegende Leckage, erneut wieder eingeatmet wird.
  • Das vorliegende erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Erfassung der entsprechenden Gasflohs und Leckagevolumen, wobei das tatsächlich abgeatmete Gasvolumen dem in der gegebenen Zeit abführbaren Ausatemgasvolumen und dem Leckagevolumen gegenübergestellt wird. Sofern sich ergibt, dass das abzuführende Ausatemgasvolumen nicht dem tatsächlich abgeführten entspricht, wird eine Änderung des Systemparameters Druck herbeigeführt, so dass die Verhältnisse an ausgeatmetem Gas zu aus dem System abströmendem Gas sich dahingehend verändern, dass der Patient vorteilhaft gesundheitlich geschützt wird, indem verhindert wird, dass er das CO2-reiche und toxische Ausatemgas rückatmet.
  • Weitere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf die Erzeugung eines automatischen Alarms oder Signals, wenn die Flohs des Systems sich zum Nachteil des Patienten verändern.
  • Eine verbesserte Erfassung der tatsächlichen CO2-Konzentration im Falle einer Rückatmung (A > B) kann dadurch erfolgen, dass das Totvolumen mittels einer verfeinerten Betrachtung bestimmt wird; es kann neben dem Totvolumen in Verbindungsschlauch und Maske auch das Totvolumen in einem gegebenenfalls vorliegenden Ausatmungsstück sowie das ana tomische Totvolumen berücksichtigt werden. Die Bestimmung des anatomischen Totvolumens kann beispielsweise auf der Basis der vorhergehenden Bestimmung anderer anatomischer Faktoren wie des Körpergewichts erfolgen.
  • Der Zusammenhang zwischen Körpergewicht und anatomischem Totvolumen kann als Faktor bestimmt und in die Berechnungs- und Bedieneinheit eingegeben werden, so dass bei einer Gewichtsveränderung des Patienten die rechnerische Berücksichtigung des neuen anatomischen Totvolumens durch die Beatmungsvorrichtung einfach herbeigeführt wird, in dem lediglich das neue Körpergewicht, multipliziert mit dem Faktor, das neue zu berücksichtigende Totvolumen ergibt.
  • Es existieren verschiedene Wege zur Berechnung des Totraums.
    • • Zusätzlich werden Toträume (anatomischer Totraum und Toträume des verwendeten Interfaces), die zu einer zusätzlichen Pendelluftbewegung führen, abgeschätzt,
    • • Der spezifische anatomische Totraum (bezogen auf 1 kg Körpergewicht) kann über folgende Formel näherungsweise angegeben werden: Vanat. Totraum [ml/kg] = 3,28 – 0,56 × [ln (1 + Alter*)]* = Alter in Jahren nach an: Numa AH, Newth CJ. Division of Pediatric Critical Care, Children's Hospital, Los Angeles, University of Southern California 90027, USA. PMID: 8727530 (PubMed – indexed for MEDLINE]
    • • Der Arzt gibt Alter und Körpergewicht des Patienten am Gerät ein, woraus das Gerät den theoretisch vorliegenden anatomischen Totraum berechnet.
    • • Der (funktionelle) Maskentotraum kann berücksichtigt werden, in dem der Anwender den Maskentyp am Gerät eingibt (wobei abgespeicherte Parameter herangezogen werden) oder indem der Anwender (Arzt) den Totraum aufgrund der Maskengröße ggf. unter Zuhilfenahme einer GA schätzt. Beide Toträume sind zur Ermittlung der alveolären Ventilation vom ermittelten VT (Tidalvolumen) abzuziehen. Wird eine Gänsegurgel im Atemkreis verwendet, ist diese ebenfalls mit anzugeben.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung werden die rückgeatmeten Gasanteile in einem System zur Zuführung von Atemgas unter Verwendung bestimmter Atem- oder Beatmungsparameter (Druck, Frequenz, etc.) bestimmt. Während eines Atemzyklus werden der Exspirationsfluss und der Leckagefluss ermittelt. Durch die Integration dieser beiden Flüsse über die Exspirationsphase werden die sich jeweils ergebenden Exspirations- und Leckavolumina ermittelt sowie der Rückatmungsanteil (VR) als Differenz aus Exspirationsvolumen und Lekkagevolumen (VR = VE – VL).
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden geräteseitig die Volumina über die Erfassung des Absolutflusses (Qabs = QLunge + QLeckage) ermittelt. Bei Unterschreiten des Nullwertes dieses Absolutflusses wird das gebildete Volumen (VA) als Maß für die im System vorübergehend gespeicherte Exspirationsluft berechnet. Das beim nachfolgenden Überschreiten des Nullwertes des Absolutflusses bis zum Beginn der nächsten Inspiration gebildete Volumen (VB) gilt als Maß für das aus dem System wieder ausgewaschene Volumen. Aus diesen beiden Volumina kann das Differenzvolumen VR = VA – VB gebildet werden.
  • Ist das VR > 0, wird der Anteil an CO2 in der nachfolgenden Inspiration, der sich endinspiratorisch durch die Vermischung rückgeatmeter Luft mit Frischluft im Verhältnis zum gesamten inspirierten Volumen in der Lunge bildet (FiCO2), abgeschätzt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird bei Überschreitung eines kritischen Wertes für die ermittelte FiCO2 oder bei VR > 0 ein Alarm generiert, welcher den Anwender oder Nutzer des Gerätes auf den kritischen Zustand aufmerksam machen soll.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird bei Überschreitung eines kritischen Wertes für die ermittelte FiCO2 oder bei VR > 0 der Therapiedruck zur Erhöhung des Leckagevolumens und zur Verminderung des rückgeatmeten Gases mindestens zeitweise während einer Atemphase vergrößert.
  • Zur Abschätzung der FiCO2 innerhalb der Alveolen können die anatomischen sowie systematischen Toträume in der Weise berücksichtigt werden, als dass der systembedingte Totraum (z.B. Maske, Schlauch) und/oder der anatomische Totraum anfangsinspiratorisch sein Volumen aus dem Ende der vorherigen Exspiration mit CO2-reicher Luft gefüllt ist.
  • Des weiteren kann der systembedingte Totraum und/oder der anatomische Totraum endinspiratorisch zwar als O2 -reich und CO2 – arm angesehen werden, aber bei der Ermittlung der FiCO2 beispielsweise innerhalb der Alveolen nicht berücksichtigt werden, da dieses Gas nicht am alveolären Gasaustausch teilnimmt.
  • Die zu obigen Verfahren ausgelegte Vorrichtung zur Zuführung von Atemgas weist zumindest eine Quelle (Druck oder Flowquelle) zur Bereitstellung eines Atemgases und zumindest einen Sensor zur Erfassung von Atemflüssen sowie optionale weitere Sensoren zur Messung von Druck und weiteren Beatmungsparametern und Mittel zur Regelung und Steuerung von Beatmungsparametern auf.
  • Der Flow sowie der Druck können entweder am Geräteausgang, im Gerät oder direkt am Patienteninterface gemessen werden.
  • Weitere Ausführungsbeispiele, sowie einige der Vorteile, die mit diesen und weiteren Ausführungsbeispielen verbunden sind, werden durch die nachfolgende ausführliche Beschreibung, unterstützt durch die Figuren, deutlich und besser verständlich. Die Figuren sind lediglich schematische Darstellungen von Ausführungsbeispielen der Erfindung. Es zeigt:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Beatmungsgerätes mit Beatmungsmaske,
  • 2a eine Grafik zur Darstellung der Verläufe von Gesamtflow und Leckageflow während einer Inspirations-Exspiration-Phase,
  • 3a eine Grafik zur Darstellung des Verlaufs des Gesamtflows während einer Inspirations-Exspirations-Phase,
  • 3b eine Grafik zur Darstellung des Verlaufs des Drucks während einer Inspirations-Exspirations-Phase,
  • 4 eine Grafik zur Darstellung einiger Komponenten der Erfindung.
  • 1 zeigt einen grundsätzlichen Aufbau einer Beatmungsvorrichtung. Das Gerät zur Atemgasbereitstellung umfasst ein Gerätegehäuse 1 mit Bedienfeld 2 sowie Anzeige 3 und hat eine in seinem Innenraum angeordnete Atemgaspumpe. Über eine Kopplung 4 wird ein Verbindungsschlauch 5 angeschlossen. Entlang dieses Verbindungsschlauches 5 kann ein zusätzlicher Druckmessschlauch 6 verlaufen, der über einen Druckeingangsstutzen 7 mit dem Gerätegehäuse 1 verbindbar ist. Zur Ermöglichung einer Datenübertragung weist das Gerätegehäuse 1 eine Schnittstelle 8 auf.
  • Im Bereich einer dem Gerätegehäuse 1 abgewandten Ausdehnung des Verbindungsschlauches 5 ist ein Ausatmungselement 9 angeordnet. Ebenfalls kann ein Ausatmungsventil mit einem Leckageelement (nicht gezeigt) verwendet werden.
  • Die in 1 gezeigte Beatmungsmaske ist als Nasalmaske 10 ausgebildet. Vorliegend ist sie über eine Kopfhaube 11 am Kopf eines Patienten befestigt. Im Bereich ihrer dem Verbindungsschlauch 5 zugewandten Ausdehnung weist die Nasalmaske 10 ein Kupplungselement 12 auf. Der Verbindungsschlauch verbindet somit die Nasalmaske und das Gerätegehäuse 1, wodurch der Atemgasstrom in die Maske gelangt.
  • Beispielhaft zeigt die Figur 2a die Verläufe der einzelnen Flows über einen Inspirations-Exspirations-Zyklus. Es wird der Gesamtflow FG gezeigt, der in der Inspirationsphase zunächst stark ansteigt, ein Plateau erreicht und beim Übergang zur Exspirationsphase sprunghaft fällt, wobei die Nulllinie unterschnitten wird. Im Verlauf der Exspirationsphase steigt der Flow an, wobei er in den positiven Bereich gelangt. Der Leckageflow FL,I verläuft während der Inspirationsphase konstant auf einem Niveau, dessen Höhe sich nach dem eingestellten Druck pI richtet. Da der in der Exspirationsphase anliegende Druck pE niedriger ist, verläuft der Leckageflow FL,E während einer Exspirations-Phase auf niedrigerem Niveau, jedoch ebenfalls konstant. Wird der jeweilige Leckageflow zu jedem Zeitpunkt von Gesamtflow abgezogen, so erhält man den inspiratorischen bzw. den exspiratorischen Flow FI,FE.
  • Der in 3a gezeigte Kurvenverlauf des Gesamtflows FG zeigt, abhängig vom realen Tidalvolumen, eine Variation des in 2a gezeigten Gesamtflows FG über dem Leckageflow FL, der analog zu dem in 2a gezeigten Flow verläuft. 3b zeigt die angelegten Drücke pI,pE. Die 3a und 3b machen deutlich, dass eine Rückatmung in das Beatmungssystem, also in die Maske oder in den Schlauch, erst bei einem Gesamtflow FG erfolgt, der kleiner ist als Null. Dieses trifft genau dann zu, wenn das Leckagevolumen in Bezug zum Gesamtflow FG zu klein ist, um den exspiratorischen Flow FE abzuführen; vgl. 3a.
  • Wenn also der geräteseitig gemessene Flow kleiner als Null wird, was beim ersten Schneiden der Gesamtflow-Kurve mit der Nulllinie der Fall ist, so wird bis zum erneuten, positiven Durchlaufen (zweiter Schnittpunkt) der Nulllinie die Fläche A, wie in 3a gezeigt, erfasst. Von diesem zweiten Schnittpunkt der Gesamtflowkurve mit der Nulllinie bis zum Schnittpunkt der Gesamtflowlinie mit der nach (1) berechneten Leckageflow-Linie wird die Fläche B erfasst.
  • Wenn die Fläche A größer ist als die Fläche B, so wurde das vom Patienten ausgeatmete Gas nicht vollständig über die Leckage abgeführt. Es liegt eine Rückatmung vor, d. h. der Patient atmet einen Teil seiner CO2-angereicherten eigenen Ausatemluft wieder ein. Dies ist dann nachteilig, wenn die Ausatemluft des Patienten eine höhere CO2-Konzentration enthält, als eine unter derzeitigen Maßstäben als gesundheitlich unbedenklich angesehene Umgebungsluft Neben den oben genannten CPAP- und BIPAP-Anwendungen könnte das erfindungsgemäße Verfahren auch bei den medizintechnischen Geräten wie APAP-, Bilevel-, Titrations-, Heimbeatmungs-, Notfall-, oder Klinikbeatmungsgeräten zum Einsatz kommen.
  • 4 zeigt eine Grafik zum einfacheren Verständnis der Vorrichtung sowie des Verfahrens. Neben der Auswerteeinheit für das exspiratorisches Volumen befindet sich im Gerät eine Auswerteeinheit für das exspiratorische Leckagevolumen. Die Werte dieser Auswerteeinheiten werden der Berechnungseinheit zur CO2-Konzentrationsbestimmung zugeführt. Ist der Rückatemanteil größer 0 oder der FiCo2 oberhalb eines bestimmten Grenzwertes, so kann ein Alarm ausgegeben oder eine Druckanpassung durchgeführt werden. Ersteres um die Anwender auf die Alarmsituation hinzuweisen, Letzteres, um die Höhe der CO2-Anreicherung durch Änderung von Systemparametern zu senken. KURZBEZEICHNUNGEN
    CO2 Kohlendioxid
    cCO2 Kohlendioxidkonzentration
    cCO2, resp Respirat. CO2- Konzentration
    PE Druck, exspiratorisch, geräteseitig
    PI Druck, inspiratorisch, geräteseitig
    VT Tidalvolumen
    Vtot Totraumvolumen
    VG = VL + VT Gesamtvolumen an Gas
    VG,E= V T,E + VT,E Gesamtvolumen an Gas, das während Exsp. abfließt
    FGI = FLI + FpatI Inspiratorischer Flow
    FGE = FLE + FpatE Exspiratorischer Flow
    FL Leckageflow
    FG = FL + Fpat Gesamtflow, gilt bei Inspiration und Exspiration
    FT,I Inspiratorischer Patientenflow
    FT,E Exspiratorischer Patientenflow
    FL,E Exspiratorischer Leckageflow
    FL,I Inspiratorischer Leckageflow
    FG,E Exspiratorischer Gesamtflow
    Fpat Patientenflow
    VE Exspirationsvolumen (VT)
    VL Leckagevolumen
    VR Rückatemanteil
    Qabs Absolutfluss(am Gerät gemessen/bestimmt)
    QLunge Absolutfluss der Leckage
    QLeckage Absolutfluss des Patienten

Claims (20)

  1. Verfahren zur Bestimmung rückgeatmeter Gasanteile in einem System zur Zuführung von Atemgas unter Verwendung bestimmter Atem- oder Beatmungsparameter (Druck, Frequenz, etc.), indem während eines Atemzyklus der Exspirationsfluss und der Leckagefluss erfasst werden, dadurch gekennzeichnet, dass die sich durch Integration dieser beiden Flüsse jeweils ergebenden Exspirations- und Leckavolumina ermittelt werden und der Rückatmungsanteil (VR) als Differenz aus Exspirationsvolumen und Leckagevolumen ermittelt wird (VR = VE – VL).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Volumina über die Erfassung des Absolutflusses (Qabs = QLunge + QLeckage) er folgt, wobei bei Unterschreiten des Nullwertes dieses Absolutflusses das gebildete Volumen (VA) als Maß für die im System vorübergehend gespeicherte Exspirationsluft gebildet wird und dass das beim nachfolgenden Überschreiten des Nullwertes des Absolutflusses bis zum Beginn der nächsten Inspiration gebildete Volumen (VB) als Maß für das aus dem System wieder ausgewaschene Volumen verwendet wird und ein Differenzvolumen VR = VA – VB gebildet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei VR > 0 der Anteil an CO2 in der nachfolgenden Inspiration, der sich endinspiratorisch durch die Vermischung rückgeatmeter Luft mit Frischluft im Verhältnis zum gesamten inspirierten Volumen in der Lunge bildet (FiCO2), abgeschätzt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreitung eines kritischen Wertes für die ermittelte FiCO2 oder bei VR > 0 ein Alarm generiert wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreitung eines kritischen Wertes für die ermittelte FiCO2 oder bei VR > 0 der Therapiedruck zur Erhöhung des Leckagevolumens und zur Verminderung des rückgeatmeten Gases mindestens zeitweise während einer Atemphase vergrößert wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschätzung der FiCO2 unter Berücksichtigung anatomischer Toträume durchgeführt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die anatomischen Toträume bestimmt und/oder mit Hilfe von Näherungsfunktionen und Patienteninformationen (Alter und/oder Gewicht und/oder Geschlecht und/oder Körpergröße) abgeschätzt werden.
  8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschätzung zusätzlich unter Berücksichtigung systembedingter Toträume (z.B. Maske, Schlauch) durchgeführt wird.
  9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der systembedingte Totraum und/oder der anatomische anfangsinspiratorische Totraum in der Weise berücksichtigt wird, dass sein Volumen aus dem Ende der vorherigen Exspiration mit CO2 reicher Luft gefüllt ist.
  10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der systembedingte Totraum und/oder der anatomische Totraum endinspiratorisch zwar als O2 -reich und CO2 – arm anzusehen ist, aber bei der Ermittlung der FiCO2 nicht berücksichtigt wird, da dieses Gas nicht am alveolären Gasaustausch teilnimmt.
  11. Vorrichtung zur Zuführung von Atemgas, die über zumindest eine Quelle (Druck oder Flowquelle) zur Bereitstellung eines Atemgases und über zumindest einen Sensor zur Erfassung von Atemflüssen sowie optionalen weiteren Sensoren zur Messung von Druck und über Mittel zur Regelung und Steuerung von Beatmungsparametern verfügt und in der während eines Atemzyklus der Exspirationsfluss und der Leckagefluss erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass die sich durch Integration dieser beiden Flüsse jeweils ergebenden Exspirations- und Leckavolumina ermittelt werden und der Rückatmungsanteil (VR) als Differenz aus Exspirationsvolumen und Leckagevolumen ermittelt wird (VR = VE – VL).
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Volumina über die Erfassung des Absolutflusses (Qabs = QLunge + QLeckage) mittels eines geräteseitigen Flusssensors erfolgt, wobei bei Unterschreiten des Nullwertes dieses Absolutflusses das gebildete Volumen (VA) als Maß für die im System vorübergehend gespeicherte Exspirationsluft gebildet wird und dass das beim nachfolgenden Überschreiten des Nullwertes des Absolutflusses bis zum Beginn der nächsten Inspiration gebildete Volumen (VB) als Maß für das aus dem System wieder ausgewaschene Volumen gebildet wird und ein Differenzvolumen VR = VA – VB gebildet wird.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei VR > 0 der Anteil an CO2 in der nachfolgenden Inspiration, der sich endinspiratorisch durch die Vermischung rückgeatmeter Luft mit Frischluft im Verhältnis zum gesamten inspirierten Volumen in der Lunge bildet (FiCO2), abgeschätzt wird.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreitung eines kritischen Wertes für die ermittelte FiCO2 oder bei VR > 0 ein Alarm generiert wird.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreitung eines kritischen Wertes für die ermittelte FiCO2 oder bei VR > 0 der Therapiedruck zur Erhöhung des Leckagevolumens und Verminderung des rückgeatmeten Gases mindestens zeitweise während einer Atemphase vergrößert wird.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschätzung der FiCO2 unter Berücksichtigung anatomischer Toträume durchgeführt wird.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die anatomischen Toträume bestimmt und/oder mit Hilfe von Näherungsfunktionen und Patienteninformationen (Alter und/oder Gewicht und/oder Geschlecht und/oder Körpergröße) abgeschätzt werden.
  18. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschätzung zusätzlich unter Berücksichtigung systembedingter Toträume (z.B. Maske, Schlauch) durchgeführt wird.
  19. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der systembedingte Totraum anfangsinspiratorisch in der Weise berücksichtigt wird, dass sein Volumen aus dem Ende der vorherigen Exspiration mit CO2 reicher Luft gefüllt ist.
  20. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass der systembedingte Totraum endinspiratorisch zwar als O2 -reich und CO2 – arm anzusehen ist, aber bei der Ermittlung der FiCO2 nicht berücksichtigt wird, da dieses Gas nicht am alveolären Gasaustausch teilnimmt.
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