DE102009005048A1 - Inspiratory leakage volume determining method for use during provision of artificial respiration to patient, involves determining real total volume by subtracting inspiration time from inspiratory total volume - Google Patents
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Abstract
Description
Einleitungintroduction
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines inspiratorischen Leckagevolumens bei der künstlichen Beatmung unter den Bedingungen wechselnder parasitärer Leckagen und unterschiedlicher Nominalleckagen, wobei mit Hilfe der vorgeschlagenen Berechnungen, das echte inspiratorische Leckagevolumen ermittelt wird und daraus resultierend, bezugnehmend auf das gemessene inspiratorische Volumen, das Titalvolumen (im folgenden reales Titalvolumen genannt) errechnet wird, welches tatsächlich am Gasaustausch in der Patientenlunge teilgenommen hat.The The invention relates to a method for determining an inspiratory Leakage volume in artificial respiration under the Conditions of changing parasitic leaks and different Nominal losses, using the proposed calculations to the true inspiratory leakage volume is determined and from it resulting, referring to the measured inspiratory volume, the total volume (called real total volume) is calculated which actually participated in the gas exchange in the patient's lungs Has.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Einrichtung in Form einer Steuereinheit für Beatmungsgeräte, welche das im vorgeschlagenen Verfahren ermittelte inspiratorische Leckagevolumen benutzt, um die Zufuhr von Inspirationsvolumina und Druckbegrenzungen zu steuern und zu korrigieren.The The invention further relates to a device in the form a control unit for respirators, which the determined in the proposed method inspiratory leakage volume used to increase the supply of inspiratory volumes and pressure limits to control and correct.
Definitionendefinitions
Die in den folgenden Erläuterungen genannten Fachbegriffe haben in Rahmen der vorliegenden Anmeldung und innerhalb der beschriebenen maschinellen Beatmung folgende Bedeutung und Funktionen:The have in the following explanations mentioned technical terms within the scope of the present application and within the scope of the description mechanical ventilation following meaning and functions:
Inspiratorisches Titalvolumen (Beatmungsvolumen)Inspiratory total volume (ventilation volume)
Bei der künstlichen Beatmung wird der Austausch der verbrauchten Atemluft mittels Beatmungsgerät unterstützt. Die Menge Luft, die pro Atemzug in die Lunge verbracht wird, ist das inspiratorische Titalvolumen (im folgenden „Vti” genannt).at artificial ventilation will be the replacement of the consumed Breathing air supported by ventilator. The The amount of air that is put into the lungs per breath is that inspiratory volume (hereinafter called "Vti").
Reales TitalvolumenReal tital volume
Das Beatmungsvolumen, welches bei jedem Atemzug tatsächlich in der Lunge am Gasaustausch teilgenommen hat und wieder ausgeatmet wird (im Folgenden „Vt P” genannt).The Ventilation volume, which actually every breath in the lungs participated in the gas exchange and exhaled again is called (hereinafter "Vt P").
Inspirationsdruckinspiratory pressure
Der Druck, der bei der maschinellen Beatmung bei der Einatmung in der Lunge und dem Beatmungssystem erreicht wird (im Folgenden „IPAP” genannt).Of the Pressure used in mechanical ventilation during inhalation in the Lung and the respiratory system (hereinafter referred to as "IPAP").
Inspiratorischer SpitzendruckInspiratory peak pressure
Der maximale Druck, der bei der maschinellen Beatmung bei der Einatmung in der Lunge und dem Beatmungssystem erreicht wird.Of the maximum pressure during mechanical ventilation during inhalation achieved in the lungs and the respiratory system.
Mittlerer InspirationsdruckMean inspirational pressure
Wert, der üblicherweise den mittleren Atemwegsdruck über die gesamte Inspirationszeit bis zum Ende der Exspiration angibt. Im Sinne dieser Erfindung ist jedoch nur die Druckkurve während der Inspirationszeit wichtig, weshalb hier nur der mittlere Druckwert während der Zeit Ti für Berechnungen herangezogen wird.Value, usually the mean airway pressure over indicates the total inspiratory time until the end of expiration. For the purposes of this invention, however, only the pressure curve during inspiratory time important, so here only the mean pressure value during the time Ti is used for calculations becomes.
InspirationsdruckbegrenzungInspiration pressure relief
Vom Beatmungsgerät max. zugelassener Druck während der Inspiration, um der Lunge ein vorgegebenes Beatmungsvolumen zuzuführen (im Folgenden „Pmax” genannt).from Ventilator max. admitted pressure during inspiration to give the lungs a given volume of ventilation feed (hereinafter called "Pmax").
Exspirationsdruckexpiratory
Der Druck, der bei der maschinellen Beatmung am Ende der Ausatmung in der Lunge und dem Beatmungssystem bis zur nächsten Einatmung gehalten werden soll (im Folgenden „PEEP” genannt).Of the Pressure at machine ventilation at the end of exhalation in the lungs and respiratory system until the next inhalation held (hereinafter referred to as "PEEP").
Inspirationszeitinspiratory time
Die Zeit, in der das Beatmungsvolumen in die Lunge verabreicht wird (im Folgenden „Ti” genannt.The Time in which the ventilation volume is administered to the lungs (hereinafter called "Ti").
LeckagesLeckages
Die Öffnung innerhalb des Beatmungssystems, aus der ständig oder zeitweise ein Teil der Luft, die einer Lunge bei der maschinellen Beatmung zugeführt wird oder die von dieser ausgeatmet wird, in die Umgebung entweicht (im Folgenden „LÖ” genannt).The opening within the ventilation system, out of the permanent or temporary a part of the air that is a lung in mechanical ventilation is supplied or exhaled by this, in the Environment escapes (hereinafter called "LÖ").
Nominalleckagenominal leakage
Die Öffnung innerhalb des Beatmungssystems mit einer definierten Größe, aus der ständig ein Teil der Luft, die einer Lunge bei der maschinellen Beatmung zugeführt werden soll oder die von dieser ausgeatmet wird, in die Umgebung entweicht. Diese Nominalleckage wird bewußt in sogenannte offene Beatmungssysteme eingesetzt, um auch ohne gesteuertes Ausatemventil eine aktive Ausatmung der Lunge zu ermöglichen und das CO2 aus der Ausatemluft der Lunge auszuspülen. Dies wird durch ein passives Exspirationsventil (s. g. Whisper Swivel) mit einer oder mehrerer Öffnungen oder einer Maske mit entsprechenden Öffnungen realisiert. Dabei sind je nach Hersteller und Typ Unterschiede im Leckageflow von 10% bis zu 30% bekannt.The opening within the ventilator system with a defined size, from the constantly part of the air, which is a lung the mechanical ventilation should be supplied or the is exhaled by this, escapes into the environment. This nominal leakage is deliberately used in so-called open ventilation systems, even without a controlled exhalation valve an active exhalation of the lungs to allow and the CO2 from the exhaled air of the lungs rinse. This is done by a passive expiratory valve (see also Whisper Swivel) with one or more openings or a mask realized with corresponding openings. Depending on the manufacturer and type, there are differences in the leakage flow from 10% to 30% known.
Parasitäre LeckageParasitic leakage
Die Öffnung innerhalb des Beatmungssystems unbekannter Größe, aus der ständig oder zeitweise ein Teil der Luft, die einer Lunge bei der maschinellen Beatmung zugeführt werden soll oder die von dieser ausgeatmet wird, in die Umgebung entweicht. Bei der nichtinvasiven Beatmung (auch Maskenbeatmung genannt) treten mehr oder weniger häufig wechselnde parasitäre Leckagen an den Kontaktstellen zw. dem verwendeten Maskensystem und dem Gesicht des beatmeten Patienten auf. Bei der invasiven Beatmung (über Trachiostoma) werden teilweise bewußt parasitäre Leckagen in Kauf genommen (z. B. bei der Verwendung spezieller Beatmungskanülen, ungeblockte Kanüle bei der Beatmung von Kindern, teilweise ungeblockte Kanülen um den Patienten das Sprechen zu ermöglichen usw.). Diese Leckagen sind nicht konstant und unterliegen ständiger Veränderung.The opening within the ventilation system of unknown magnitude, from which, constantly or temporarily, part of the air which is to be supplied to a lung during mechanical ventilation or which is exhaled by it escapes into the environment. In non-invasive ventilation (also called mask ventilation), more or less frequently changing parasitic leaks occur at the contact points between the mask system used and the face of the ventilated patient. In invasive ventilation (via Trachiostoma), parasitic leaks are sometimes deliberately tolerated (eg when using special ventilation cannulas, unblocked cannula for ventilating children, partially unblocked cannulas to allow the patient to speak, etc.). These leaks are not constant and are subject to constant change.
Inspiratorisches LeckagevolumenInspiratory leakage volume
Die Menge an Beatmungsvolumen, welche vom Beatmungsgerät in Richtung Lunge abgegeben wird jedoch auf dem Weg dorthin in die Umgebungsluft entweicht.The Amount of ventilation volume delivered by the ventilator in However, the direction of the lungs is lost on the way there Ambient air escapes.
Druckgesteuerten BeatmungPressure-controlled ventilation
Beatmungsform, bei der vom Beatmungsgerät solange ein Luftstrom zur Lunge geleitet wird, bis ein festgelegter Inspirationsdruck erreicht ist, dann entsprechend einer vorgegebenen Zeit gehalten wird, bis die Ausatmung eingeleitet wird.Ventilation mode, when the ventilator as long as a flow of air to the lungs is passed until a specified inspiratory pressure is reached, then held according to a predetermined time until the Exhalation is initiated.
Druckgesteuerte Beatmung mit ZielvolumenPressure controlled ventilation with target volume
Druckgesteuerte Beatmung, bei der das Beatmungsgerät das erreichte Inspiratorische Titalvolumen überwacht und bei Unterschreitung dessen, den Inspirationsdruck innerhalb festgelegter Grenzen erhöht, sowie bei Überschreitung wieder absenkt.pressure-controlled Ventilation, where the ventilator achieved the inspiratory Titalvolumen monitors and falls below, increases the inspiratory pressure within defined limits, as well as lowered again.
Volumengesteuerte BeatmungVolume-controlled ventilation
Beatmungsform, bei der vom Beatmungsgerät ein festgelegtes Beatmungsvolumen zur Lunge geleitet wird.Ventilation mode, for the ventilator, a set ventilation volume is conducted to the lungs.
Volumengesteuerte Beatmung mit DruckregulationVolume-controlled ventilation with pressure regulation
Volumengesteuerte Beatmung, bei der das Beatmungsgerät innerhalb festgelegter Grenzen einen höheren oder niedrigeren Grenzdruck zuläßt, je nachdem, ob das festgelegte Beatmungsvolumen verabreicht werden konnte oder nicht.volume controlled Ventilation, where the ventilator is within a fixed range Limits allow a higher or lower limit pressure, depending on whether the specified ventilation volume is administered could or not.
Druckkurvepressure curve
Der zeitlicher Verlauf des Drucks im Beatmungssystem.Of the Time course of the pressure in the ventilation system.
Flowkurveflow curve
Der zeitlicher Verlauf des Luftstroms (Flow) im Beatmungssystem.Of the Time course of the air flow (flow) in the ventilation system.
Beatmungszyklusventilation cycle
Zu einem kpl. Beatmungszyklus gehört die Inspiration, Exspiration und die Atempause bis zum Beginn der nächsten Inspiration.To a complete Ventilation cycle is the inspiration, expiration and the respite until the beginning of the next inspiration.
ResistanceResistance
Der Strömungswiderstand, den die Atemwege dem Luftstrom entgegensetzen.Of the Flow resistance that the airways oppose to the airflow.
Compliancecompliance
Die Dehnfähigkeit der Lunge.The Elasticity of the lung.
Stand der TechnikState of the art
In
den Anmeldungen
Die am Markt befindlichen Beatmungsgeräte verfügen i. d. R. über eine Berechnung und Anzeige des inspiratorischen Titalvolumens (im folgenden Vti genannt). Dieses wird mittels geräte- oder patientennah angebrachter Sensorik gemessen. Evtl. vorhandene parasitäre Leckagen bleiben dabei unberücksichtigt.The ventilators on the market i. d. R. on a calculation and display of the inspiratory Titalvolumens (hereinafter called Vti). This is done by means of or patient-mounted sensor technology. Possibly. existing parasitic leaks remain unconsidered.
Das (reale) Titalvolumen (Vt P), welches aktiv am Gasaustausch in der Patientenlunge teilnimmt, stimmt unter den Bedingungen vorhandener Leckage, mit dem vom Beatmungsgerät üblicherweise ermittelten Vti nicht annähernd überein.The (real) total volume (Vt P), which is active in the gas exchange in the Patient lung participates, agrees under the conditions of existing Leakage, usually with the ventilator did not even approximate Vti.
Vereinzelt sind in den Beatmungsgeräten Leckageberechnungen integriert, die lediglich eine prozentuale Differenz zwischen dem gemessenen inspiratorischen und exspiratorischen Volumen darstellen. Diese sind nur bei Doppelschlauchsystemen anwendbar und können weder in die Anzeigen der Titalvolumina noch in die Steuerung und Regulation des Beatmungsgerätes bzgl. einer Volumen- oder Druckregulation einfließen, da die Anteile der inspiratorischen und exspiratorischen Leckage nicht ermittelt werden.Occasionally, the ventilators incorporate leakage calculations that represent only a percentage difference between the measured inspiratory and expiratory volumes. These are only applicable to double-tube systems and can not be included in the volume volume or ventilator control and regulation in terms of volume or pressure regulation, as the inspirator's contribution to volume control or pressure regulation is limited and expiratory leakage can not be determined.
Einzelne Steuerungen von Beatmungsgeräten berücksichtigen bei der Regulation des zulässigen Inspirationsdrucks oder der Abgabe eines Beatmungsvolumens die sich verändernde Resistance und/oder Compliance der Lunge. Bei auftretenden parasitären Leckagen gibt es in Abhängigkeit von deren Größe z. T. erhebliche Abweichungen von einer zuvor optimierten Beatmung. Diese Abweichungen können zu einem erheblichen Mehraufwand in der Therapieverlaufskontrolle führen, da die Abweichungen der tatsächlichen Beatmung von der medizinisch vorgegebenen nur durch zusätzliche Untersuchungen erkannt werden können. Erst im nachhinein dessen, können bisher dementsprechend manuelle Korrekturen bei den Beatmungsparametern zur Anpassung der künstlichen Beatmung bzw. der Unterstützung der Spontanatmung vorgenommen werden.Separate Take into account controls of respirators in the regulation of permissible inspiratory pressure or the delivery of a ventilation volume that is changing Resistance and / or compliance of the lung. When parasitic There are leaks depending on their size z. T. significant deviations from a previously optimized ventilation. These deviations can lead to a considerable additional effort in the course of therapy, because the deviations the actual ventilation of the medically prescribed can only be detected by additional investigations. Only in retrospect, can so far accordingly manual adjustments to the ventilation parameters to adjust the ventilation artificial respiration or the support of the Be made spontaneous breathing.
Treten bei den bekannten druckgesteuerten Beatmungen zeitgleich mit den Veränderungen der Resistance und/oder Compliance der Patientenlunge, parasitäre Leckagen im Beatmungssystem auf, werden diese Veränderungen der Resistance und/oder Compliance bei einer automatischen Korrektur eines Zielvolumens oder einer Druckbegrenzung Pmax nicht oder falsch berücksichtigt, da die Druck/Flowkurven und die gemessenen Volumina durch die Leckagen verfälscht werden.To step in the known pressure-controlled ventilations coincident with the Changes in the resistance and / or compliance of the patient lung, parasitic leaks in the respiratory system, these become Changes in resistance and / or compliance in one automatic correction of a target volume or a pressure limit Pmax is not taken into account or misinterpreted as the pressure / flow curves and the measured volumes are corrupted by the leaks become.
Bei den bekannten volumengesteuerten Beatmungen werden parasitäre Leckagen nicht ausgeglichen, da die Leckagen nicht ermittelt und somit nicht zur Korrektur der Steuerung verwendet werden können.at The known volume-controlled ventilations become parasitic Leaks are not balanced, as the leakages are not detected and thus can not be used to correct the control.
Treten bei Volumenmodi mit Druckregulation eines Pmax zeitgleich mit den Veränderungen der Resistance und/oder Compliance der Lunge parasitäre Leckagen im Beatmungssystem auf, können die Beatmungsgeräte diese Veränderungen nicht mehr qualifizieren, da die gemessenen Druck/Flowkurven und die gemessenen Volumina durch die parasitären Leckagen verfälscht werden. Das gemessene Vti stimmt mit dem tatsächlichen Volumen, welches am Gasaustausch teilnimmt, nicht überein, was zwangsläufig zu einer Fehlbeurteilung eines zu regulierenden Inspirationsvolumens und/oder Inspirationsdrucks führt. Aus diesen Gründen sind bisher jegliche Volumenbeatmungen nur unzureichend für die nichtinvasive Beatmung geeignet.To step in volume modes with pressure regulation of a Pmax simultaneously with the Changes in the resistance and / or compliance of the lungs parasitic leaks in the respiratory system the ventilators do not do these changes qualify more because the measured pressure / flow curves and the measured Volumes corrupted by the parasitic leaks become. The measured Vti agrees with the actual Volume, which participates in the gas exchange, do not match, which inevitably leads to a misjudgment of one to be regulated Inspiratory volume and / or inspiratory pressure leads. For these reasons, so far are any volume of ventilation insufficiently suitable for non-invasive ventilation.
Aufgabenstellungtask
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur automatischen Ermittlung der inspiratorischen Leckage und damit zur Darstellung des realen Titalvolumens (Vt P), welches bei jedem Atemzug am Gasaustausch in der Lunge teilnimmt, zu schaffen.It Object of the present invention, a method for automatic Determination of the inspiratory leakage and thus for display the real tital volume (Vt P), which at each breath on the gas exchange in the lungs participates, to create.
Weiterhin soll diese Vt P zur automatischen Beeinflussung der Steuerung der Beatmung genutzt werden. Die Einrichtung zur automatischen Steuerung einzelner Beatmungsparameter unter Berücksichtigung des neuen Vt P soll zu einer stabileren Versorgung der Lunge mit frischem Atemgas führen.Farther This Vt P is supposed to automatically affect the control of the Ventilation be used. The device for automatic control individual ventilation parameters taking into account the new Vt P is said to provide a more stable supply of fresh lung to the lungs Lead breathing gas.
Ausführungsbeispielembodiment
Die Erfindung bzgl. der Verfahren wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels in den Zeichnungen beschrieben.The The invention with reference to the method will be described below with reference to an embodiment described in the drawings.
Die
Die
prinzipiellen Funktionen eines herkömmlichen Beatmungsgerätes
(
Im
Programmteil
Im
nächsten Schritt wird im Programmteil
Beschreibung der EinrichtungDescription of the facility
Die erfindungsgemäße Einrichtung ist so ausgeführt, dass das ermittelte Vti Leckage zur Berechnung des Vt P genutzt und dieses im Monitoring automatisch zur Anzeige gebracht wird, was eine genauere Verlaufskontrolle der künstlichen Beatmung ermöglicht.The Device according to the invention is designed that the determined Vti leakage is used to calculate the Vt P and this is automatically displayed in the monitoring, which allows a more accurate follow-up of artificial respiration.
Die Einrichtung ist so ausgeführt, dass für die Steuerung von Druckbeatmungsmodi mit integriertem Ziel-Vt bei Benutzung dieser Funktion, nunmehr zur Anpassung des Pmax, nicht wie bisher das evtl. fehlerbehaftete Vti, sondern das ermittelte Vt P berücksichtigt wird. Die automatische Anpassung, infolgedessen sich das Vti beim nächsten Atemzug ändert, kann nunmehr unter objektiven Gesichtspunkten erfolgen. Die Schritte zur Anpassung des Pmax sind dabei nicht kleiner als 0,5 mbar und nicht größer als 3 mbar, je nach Höhe der Abweichung. Weicht das ermittelte Vt P trotz Korrekturregelung bei mind. 3 Beatmungszyklen hintereinander um mehr als 10% vom Ziel-Vt ab, wird ein akustischer- und optischer Alarm als Hinweis für den Nutzer/Bediener von der Einrichtung erzeugt. Eine variabel einstellbare Alarmgrenze bezüglich der Höhe der Abweichung ist vorgesehen. Die Funktion der automatischen Anpassung des Pmax, auf der Grundlage des errechneten Vt P ist deaktivierbar für die Fälle, in denen durch med. Probleme des beatmeten Patienten diese Funktion nicht erwünscht und/oder kontraindiziert ist.The Device is designed to be used for the controller of pressure ventilation modes with integrated target Vt using this Function, now for the adaptation of the Pmax, not as hitherto possibly faulty Vti, but the determined Vt P is taken into account. The automatic adjustment, as a result, the Vti at the next Breath changes, can now be considered objectively respectively. The steps for adjusting the Pmax are not smaller than 0.5 mbar and not more than 3 mbar, depending on Amount of deviation. Deviates the determined Vt P despite corrective control at least 3 ventilation cycles in a row by more than 10% of the target Vt off, an audible and visual alarm as an indication of generates the user / operator of the device. A variably adjustable Alarm limit regarding the amount of deviation is planned. The function of automatic adjustment of Pmax, on the basis of the calculated Vt P is deactivatable for the cases where med. Problems of the ventilated patient This feature is not desired and / or contraindicated is.
Für die Steuerung von Volumenbeatmungsmodi ist die Einrichtung nach so ausgeführt, dass das ermittelte Vt P zur automatischen Anpassung des ursprünglich vorgegebenen Vt genutzt wird. Die Schritte zur Anpassung sind dabei nicht kleiner als 5% und nicht größer als 10% des vorgegebenen Vt, in Abhängigkeit von der Höhe der Abweichung. Volumenmodi, die bereits Algorithmen zur Anpassung des zulässigen Inspirationsdrucks Pmax beinhalten, w. z. B. PRVC, werden so gesteuert, dass zur Beurteilung, ob das Vt durch Veränderungen der Resistance und/oder Compliance nicht erreicht wurde, oder ob diese Messergebnisse durch Leckagen verfälscht wurden, dass das berechnete Vt P genutzt wird. Die automatische Anpassung eines Pmax erfolgt unter objektiven Gesichtspunkten durch Vergleich des Vt und des Vt P. Die Schritte zur Anpassung sind dabei nicht kleiner als 0,5 mbar und nicht größer als 3 mbar, in Abhängigkeit von der Höhe der Abweichung.For the control of volume ventilation modes is the device according to executed so that the determined Vt P for automatic Adjustment of the originally given Vt is used. The adjustment steps are not less than 5% and not greater than 10% of the given Vt, depending on from the amount of deviation. Volume modes that already have algorithms for adjusting the allowable inspiratory pressure Pmax, w. z. B. PRVC, are controlled so that to judge whether the Vt due to changes in resistance and / or compliance was not achieved, or whether these measurements are due to leaks that the calculated Vt P is used. The automatic adaptation of a Pmax takes place under objective aspects by comparing the Vt and the Vt P. The steps to adapt are not smaller than 0.5 mbar and not larger than 3 mbar, depending on the amount of deviation.
Weicht das ermittelte Vt P trotz Korrekturregelung bei mind. 3 Beatmungszyklen hintereinander um mehr als 10% vom Ziel-Vt ab, wird ein akustischer- und optischer Alarm als Hinweis für den Nutzer/Bediener von der Einrichtung erzeugt. Eine variabel einstellbare Alarmgrenze bezüglich der Höhe der Abweichung ist vorgesehen. Die Funktion der automatischen Anpassung des Pmax auf der Grundlage des errechneten Vt P ist deaktivierbar, für die Fälle, in denen durch med. Probleme des beatmeten Patienten diese Funktion nicht erwünscht und/oder kontraindiziert ist.differs the determined Vt P despite corrective control for at least 3 ventilation cycles consecutively by more than 10% from the target Vt, an acoustic and visual alarm as an indication to the user / operator generated by the device. A variably adjustable alarm limit in terms of the amount of deviation is provided. The function of automatically adjusting the Pmax based on the calculated Vt P is deactivatable, for the cases in which med. Problems of the ventilated patient this function not wanted and / or contraindicated.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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- - DE 102005061439 B3 [0025] - DE 102005061439 B3 [0025]
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