DE102016008142A1 - Vorrichtung zum Bereitstellen zyklischer Beatmung und Verfahren zum Ermitteln der Parameter einer zyklischen Beatmung - Google Patents

Vorrichtung zum Bereitstellen zyklischer Beatmung und Verfahren zum Ermitteln der Parameter einer zyklischen Beatmung Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bereitstellen zyklischer Beatmung mit zumindest zwei unterschiedlichen vorgebbaren Drücken und umfasst eine Patientenschnittstelle und eine Leitung zum Liefern einer gesteuerten Zufuhr von Atemgas an den Patienten eine steuerbare Gebläseeinrichtung, die an die Leitung gekoppelt ist, um die Versorgung mit Atemgas zu erzeugen, zumindest eine Sensoreinrichtung die konfiguriert ist, um ein Maß der Patienten-Atmung zu erfassen einen Prozessor, gekoppelt mit der Sensoreinrichtung und über einen Controller mit der Gebläseeinrichtung, um die Zufuhr von Atemgas zu dem Patienten zu steuern, wobei der Prozessor eingerichtet ist, die normale Ventilation des Patienten aus dem Signal der Sensoreinrichtung zu erfassen und abrufbar zu speichern, wobei der Prozessor ferner eingerichtet ist, um zyklische Beatmung abgeleitet von der normalen Ventilation des Patienten zu berechnen und dem Controller zur Steuerung der Gebläseeinrichtung vorzugeben dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor die zyklische Beatmung derart berechnet, dass die resultierende Ventilation, im Vergleich zur normalen Ventilation des Patienten, eine zumindest zeitweise Hyperventilation ist. Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls das zugrundeliegende Verfahren zur Ermittlung der Parameter der zyklischen Beatmung.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bereitstellen zyklischer Beatmung und ein Verfahren zum Ermitteln der Parameter einer zyklischen Beatmung mit wenigstens einer Gebläseeinrichtung zur Erzeugung eines Atemgasstroms für die Beatmung. Bestehende Beatmungslösungen sind noch nicht geeignet, eine zumindest phasenweise Hyperventilation des Patienten vorzugeben.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Bereitstellen zyklischer Beatmung sowie ein Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche die normale Patientenatmung verbessert. Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Einige Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Weitere Vorteile und Merkmale sind in der allgemeinen Beschreibung und der Beschreibung der Ausführungsbeispiele angegeben. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bereitstellen zyklischer Beatmung mit zumindest zwei unterschiedlichen vorgebbaren Drücken ausgebildet, und umfasst:
    eine Patientenschnittstelle und eine Leitung zum Liefern einer gesteuerten Zufuhr von Atemgas an den Patienten
    eine steuerbare Gebläseeinrichtung, die an die Leitung gekoppelt ist, um die Versorgung mit Atemgas zu erzeugen,
    zumindest eine Sensoreinrichtung die konfiguriert ist, um ein Maß der Patienten-Atmung zu erfassen
    einen Prozessor, gekoppelt mit der Sensoreinrichtung und über einen Controller mit der Gebläseeinrichtung, um die Zufuhr von Atemgas zu dem Patienten zu steuern,
    wobei der Prozessor eingerichtet ist, die normale Ventilation des Patienten aus dem Signal der Sensoreinrichtung zu erfassen und abrufbar zu speichern,
    wobei der Prozessor ferner eingerichtet ist, um zyklische Beatmung abgeleitet von der normalen Ventilation des Patienten zu berechnen und dem Controller zur Steuerung der Gebläseeinrichtung vorzugeben dadurch gekennzeichnet, dass
    der Prozessor die zyklische Beatmung derart berechnet, dass die resultierende Ventilation, im Vergleich zur normalen Ventilation des Patienten, eine zumindest zeitweise Hyperventilation ist. Ein Vorteil der Erfindung ist, dass der Prozessor eingerichtet ist, aus der normalen Ventilation des Patienten die zeitliche Abfolge von Inspiration und Exspiration und das Atemvolumen zu erfassen. Dadurch werden Basiswerte für die Vorgabe der Hyperventilation ermittelt. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich dadurch, dass der Prozessor die zyklische Beatmung derart berechnet, dass die zeitliche Abfolge von Inspiration und Exspiration, im Vergleich zur normalen Ventilation des Patienten, beschleunigt wird. Dadurch wird der Patient schneller ventiliert, ohne dass ein erhöhter oder veränderter Druck appliziert wird. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich dadurch, dass der Prozessor die zyklische Beatmung derart berechnet, dass das Atemvolumen, im Vergleich zur normalen Ventilation des Patienten, durch Anpassung zumindest eines Druckniveaus erhöht ist. Auf diese Weise kann der Patient mit seinem gewöhnten Rhythmus weiteratmen, wobei die Ventilation trotzdem verbessert wird.
  • Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich dadurch, dass der Prozessor die zyklische Beatmung derart berechnet, dass die resultierende Hyperventilation synchron zur normalen Ventilation des Patienten erfolgt. Dadurch wird die Hyperventilation für den Patienten angenehmer. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich dadurch, dass der Prozessor die zyklische Beatmung derart berechnet, dass die resultierende Hyperventilation zumindest zeitweise nicht synchron zur normalen Ventilation des Patienten erfolgt. Auf diese Weise kann eine nicht ausreichende Patientenatmung verbessert werden. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich dadurch, dass der Prozessor die zyklische Beatmung derart berechnet, dass das Ausmaß der Hyperventilation schrittweise erhöht wird. Auf diese Weise wird für den Patienten ein angenehmer Übergang geschaffen. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich dadurch, dass das Ausmaß der Hyperventilation auf einen einstellbaren Höchstwert begrenzt ist. Diese Sicherheitseinstellung kann individuell für jeden Patienten vorgegeben werden. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich dadurch, dass der Prozessor die zyklische Beatmung derart berechnet, dass das Atemvolumen regelmäßig wechselt. Hierdurch lässt sich beispielsweise ein Trainingseffekt der Atemmuskulatur und/oder der Herzmuskeln erreichen. Ergänzend wird so phasenweise eine Entlastung angeboten. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich dadurch, dass der Prozessor die zyklische Beatmung derart berechnet, dass eine regelmäßige Änderung der zeitlichen Abfolge von Inspiration und Exspiration resultiert. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich dadurch, dass ein regelmäßig wechselndes Atemvolumen und eine regelmäßige Änderung der zeitlichen Abfolge von Inspiration und Exspiration resultiert. Durch das An- und Abschwellen der Ventilation kann der Patient bedarfsweise unterstützt und/oder entlastet werden. Ein Vorteil der Erfindung ist, dass der Prozessor eingerichtet ist, aus der normalen Ventilation des Patienten die zeitliche Abfolge von Inspiration und Exspiration und das Atemvolumen zu erfassen. Dadurch werden Basiswerte für die Vorgabe der Hyperventilation ermittelt. Ein Vorteil der Erfindung ist, dass der Prozessor die zyklische Beatmung auf Basis eines sensorisch ermittelten Herzleistungsindex unter Berücksichtigung der aufgezeichneten normalen Ventilation des Patienten berechnet. Durch die Berücksichtigung des Herzleistungsindex kann die Vorgabe der Hyperventilation so gesteuert werden, dass das Herz optimal entlastet oder unterstützt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Ermittlung der Parameter zyklischer Beatmung mit zumindest zwei unterschiedlichen vorgebbaren Drücken, weist folgende Schritte auf; sensorische Erfassung eines Maßes der Patienten-Atmung zur Ermittlung und abrufbaren Speicherung der normalen Ventilation des Patienten, Ermittlung der Parameter zyklischer Beatmung abgeleitet von der normalen Ventilation des Patienten unter Berücksichtigung der Vorgabe einer zumindest zeitweisen Hyperventilation.
  • Ein Vorteil der Erfindung ist, dass ein Ziel-Tidalvolumen oder Ziel-Minutenvolumen oder Ziel-Frequenz oder Ziel-Alveolärventilation durch den Anwender vorgebbar ist. Für das Tidalvolumen ist das vorzugsweise ein Wert > 8 ml/kg Körpergewicht, besonders bevorzugt > 10 ml/kg.
  • Ein Vorteil der Erfindung ist, dass Körpergröße und/oder Gewicht des Patienten vorgegeben werden können. Daraus errechnet sich die Vorrichtung automatisch anhand hinterlegter Regeln die Zielwerte der Hyperventilation.
  • Ein Vorteil der Erfindung ist, dass über die die Messung von CO2 beispielsweise durch Anschluss eines ptCO2-Gerätes (transkutan) oder durch Messung im Atemstrom das Maß der Hyperventilation ermittelbar ist. Beispielsweise kann ein Soll-CO2-Wert vorgegeben werden, der niedriger ist als der bei Normalatmung, um das Maß der Hyperventilation entsprechend auszurichten.
  • Ein Vorteil der Erfindung ist, dass die Änderung der Therapiedrücke bevorzugt mit einer Geschwindigkeit zwischen 0,1 und 6 hPa pro Atemzug erfolgt. Entweder kontinuierlich bei jedem Atemzug, oder nach einer festen Anzahl Atemzüge oder nach einem festen Zeitintervall.
  • Ein Vorteil der Erfindung ist, dass über die Änderung von Atemfrequenz oder Tidalvolumen oder Minutenvolumen oder Ti/T ein aktuelles Maß an Hyperventilation ermittelbar ist. Erhöht man den IPAP iterativ, bleiben diese Werte zunächst konstant oder ändern sich nur langsam, lediglich die Atemarbeit wird vom Gerät übernommen. Ist die Hyperventilationsgrenze erreicht, sinkt die Spontanatemfrequenz beschleunigt oder die Volumina steigen beschleunigt oder das Ti/T sinkt beschleunigt.
  • Ein Vorteil der Erfindung ist, dass sich eine periodische Atmung dadurch einprägen lässt, dass mindestens ein Therapiedruck oder eine Hintergrundfrequenz des Gerätes zyklisch (z. B. sinusförmig) variiert werden. Eine Zykluslänge beträgt vorzugsweise zwischen 20 und 120 s. Dieses zyklische „Beatmungsmuster” prägt dem Patienten ein zyklisches Atemmuster ein.
  • Ein Vorteil der Erfindung ist, dass eine periodische Atmung auch dadurch ausgelöst werden kann, dass der Patient für einen Zeitraum von bevorzugt zwischen 1 und 30 Atemzügen deutlich hyperventiliert wird, über einen erhöhten inspiratorischen Druck und/oder eine erhöhte Beatmungsfrequenz. Nach dem Zeitraum der induzierten Hyperventilation (CO2 ist dann abgefallen) wird die Beatmung stark zurück gefahren, entweder der inspiratorische Druck und/oder die Beatmungsfrequenz. Auf diese Anregung hin stellt sich insbesondere bei Patienten mit einer Herz-/Kreislauferkrankung von selbst eine periodische Atmung ein, die nach einiger Zeit wieder abklingt. Nach oder während des Abklingens wiederholt das Gerät die Hyperventilationsphase.
  • Einer der Vorteile einer Hyperventilation für Herzpatienten liegt darin, dass sich bei Hyperventilation ein intrinsischer PEEP einstellt. Der Patient atmet nicht vollständig aus, bevor er schon wieder einatmet. Dadurch wird die Lunge gedehnt, was eine positive Wirkung auf die Herzleistung und/oder den Kreislauf den Patienten hat. Dies kann durch das Gerät unterstützt werden. Z. B. durch eine feste oder automatisch ermittelte Hintergrundfrequenz, die etwas oberhalb der Spontanatemfrequenz des Patienten liegt. Oder durch eine Messung des exspiratorischen Atemflusses bzw. seiner Steigung und Synchronisation der nächsten Einatmung durch das Gerät in der Art, dass die nächste Einatmung bereits erzwungen wird, bevor der exspiratorische Atemfluss vollständig abgeklungen ist.
  • Der Begriff zyklische Beatmung mit zumindest zwei unterschiedlichen vorgebbaren Drücken umfasst im Sinne dieser Erfindung jede Beatmung, bei der ein Inspiratorischer Druck und ein Exspiratorischer Druck angeboten werden oder bei der ein basales Druckniveau phasenweise angehoben wird. Die Begriffe eine Patientenschnittstelle und eine Leitung zum Liefern einer gesteuerten Zufuhr von Atemgas an den Patienten umfassen im Sinne dieser Erfindung jede Beatmungsmaske oder jedes Patienteninterface, welches über einen Schlauch oder eine ähnliche Leitung Atemgas an den Patienten liefert. Die Begriffe eine steuerbare Gebläseeinrichtung, die an die Leitung gekoppelt ist, um die Versorgung mit Atemgas zu erzeugen, umfassen im Sinne dieser Erfindung jede steuerbare Quelle von Atemgas wie beispielsweise Elektromotoren mit Gebläserädern oder Druckgasquellen, die dieses unter veränderlicher Vorgabe über eine Leitung an ein Patienteninterface fördern. Die Begriffe zumindest eine Sensoreinrichtung die konfiguriert ist, um ein Maß der Patienten-Atmung zu erfassen umfassen im Sinne dieser Erfindung sowohl Benutzerparameter als auch Geräteparameter. Die Benutzerparameter umfassen dabei insbesondere die zur Beschreibung der Atmung üblicherweise herangezogenen Parameter, wie beispielsweise die Atemfrequenz, das Atemminutenvolumen, das Atemzugvolumen und/oder der Atemgasdruck und/oder den Atemgasfluss. Möglich sind auch weitere Benutzerparameter, wie z. B. die Sauerstoffkonzentration, die Atemexkursion und/oder elektrografische Aktivitäten. Geräteparameter sind insbesondere Parameter, welche durch die Vorrichtung vorgegeben und/oder beeinflusst werden, wie z. B. der Inspirationsfluss, der Inspirationsdruck und/oder andere Druckeigenschaften und/oder Flusseigenschaften und/oder eine Gebläsedrehzahl. Möglich sind auch Geräteparameter, welche eine Einstellung der Vorrichtung charakterisieren, wie beispielsweise Vorgaben von Druck oder Fluss oder Volumen oder Zeiten.
  • Die Begriffe einen Prozessor, gekoppelt mit der Sensoreinrichtung und über einen Controller mit der Gebläseeinrichtung, um die Zufuhr von Atemgas zu dem Patienten zu steuern, umfassen im Sinne dieser Erfindung eine Ausführung des Aufbaus der Erfindung. Hierbei ist die Ausführung analog oder digital denkbar. Die Komponenten können als Hardware und/oder Software realisiert sein und können räumlich getrennt oder als Einheit ausgeführt sein. Die Begriffe wobei der Prozessor eingerichtet ist, die normale Ventilation des Patienten aus dem Signal der Sensoreinrichtung zu erfassen und abrufbar zu speichern, umfassen im Sinne dieser Erfindung die Verarbeitung von Sensordaten und die Ermittlung charakteristischer Merkmale. So können beispielsweise aus dem Atemgasfluss und/oder -druck und/oder -volumen und der Zeit Rückschlüsse auf die Atemphase, das Atemvolumen und die Atemfrequenz gewonnen werden. Die Begriffe wobei der Prozessor ferner eingerichtet ist, um zyklische Beatmung abgeleitet von der normalen Ventilation des Patienten zu berechnen und dem Controller zur Steuerung der Gebläseeinrichtung vorzugeben umfassen im Sinne dieser Erfindung Software- oder Hardwareausführungen, die als Eingangsgröße zumindest ein Charakteristikum wir beispielweise die Frequenz oder das Volumen der vorangegangenen Patientenatmung verwenden um zumindest dieses Charakteristikum für die Vorgabe von Beatmungsgrößen anzupassen. Die Begriffe der Prozessor die zyklische Beatmung derart berechnet, dass die resultierende Ventilation, im Vergleich zur normalen Ventilation des Patienten, eine zumindest zeitweise Hyperventilation ist umfassen im Sinne dieser Erfindung jede Veränderung der aufgezeichneten Werte der vorangegangenen Patientenatmung, die bei Anwendung der veränderten Werte zur Beatmung des Patienten zu einer zumindest zeitweisen Hyperventilation führen. Hierbei ist der Begriff Hyperventilation so zu verstehen, dass dem Patienten in einer gegebenen Zeiteinheit mehr Atemgas zugeführt wird über ein erhöhtes Volumen und/oder eine erhöhte Frequenz. Die Begriffe sensorisch ermittelter Herzleistungsindex umfassen im Sinne dieser Erfindung jeden Sensor, das geeignet ist einen Parameter aufzuzeichnen, der repräsentativ für die Herzleistung ist. Die Herzleistung kann hierbei das Herzminutenvolumen und/oder die Herzfrequenz und/oder das Schlagvolumen und/oder die Plusfrequenz und/oder der Blutfluss durch die Lunge und/oder die im Drucksignal des Atemgases erkennbare Druckwelle der pulsierenden Lungenarterie sein.
  • In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:
  • 1 eine perspektivische Darstellung der Vorrichtung zum Bereitstellen zyklischer Beatmung mit angeschlossenem Beatmungsschlauch sowie oberhalb der Vorrichtung angeordnetem Zuschaltventil für die Zugabe von Sauerstoff und/oder Kohlendioxid,
  • 2 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit II in 1,
  • 3 eine Anordnung ähnlich zu 1 mit zusätzlicher Veranschaulichung einer Anzeigeeinrichtung.
  • 1 zeigt eine perspektivische Darstellung der Vorrichtung zum Bereitstellen zyklischer Beatmung (1), das mit einem Schlauchanschluss (2), einer Anzeige (3) sowie Bedienelementen (4) versehen ist. Mit dem Schlauchanschluss (2) ist ein Beatmungsschlauch (5) verbunden, durch den sich eine Druckmessleitung (6) hindurch erstreckt.
  • Im Bereich eines Gerätegehäuses ist in einem Geräteinnenraum eine steuerbare Gebläseeinrichtung (19) angeordnet. Über eine Kopplung wird ein Beatmungsschlauch (5) angeschlossen. Entlang des Verbindungsschlauches kann ein zusätzlicher Druckmessschlauch verlaufen, der über einen Druckeingangsstutzen mit dem Gerätegehäuse verbindbar ist. Zur Ermöglichung einer Datenübertragung weist das Gerätegehäuse zumindest eine Schnittstelle (11) auf.
  • Im Bereich des Gerätegehäuses ist in einem Geräteinnenraum eine Schälldämmvorrichtung im Ansaugbereich und im Druckbereich angeordnet. Die Schälldämmvorrichtung umschließt die Steuerbare Gebläseeinrichtung zumindest bereichsweise. Im Bereich einer dem Gerätegehäuse abgewandten Ausdehnung des Beatmungsschlauches ist ein Ausatmungselement (nicht dargestellt) angeordnet. Ebenfalls kann ein Ausatemventil verwendet werden. Als Patienteninterface (nicht dargestellt) kann eine Beatmungsmaske, die über eine Kopfhaube im Bereich eines Kopfes eines Patienten fixiert werden kann, an das Schlauchende angeschlossen werden. Im Bereich ihrer dem Beatmungsschlauch zugewandten Ausdehnung weist die Beatmungsmaske ein Kupplungselement auf. Aussenseitig am Beatmungsschlauch (5) ist eine Leitung (7) verlegt, die mit einem Zuschaltventil (8) verbunden ist. Über die Leitung können dem Atemgas Sauerstoff (O2) und/oder Kohlendioxid (CO2) zudosiert werden. Das Zuschaltventil (8) ist über eine Versorgungsleitung (9) an eine nicht dargestellte Quelle für CO2 und/oder O2 angeschlossen. Über eine Steuerleitung (10) ist das Zuschaltventil (8) mit einem Steueranschluss (11) der Vorrichtung (1) verbunden. Der Steueranschluss (11) ist mit einem in 1 nicht dargestellten Prozessor der Vorrichtung (1) verbunden. Unter Verwendung des Zuschaltventils (8) können einem an das Beatmungsgerät (1) angeschlossenen Patienten typischerweise bis zu 50 Liter/Minute Sauerstoff zugeleitet werden.
  • Alternativ und oder ergänzend kann das Atemgas auf 2% bis 5% CO2 angereichert werden. Die Versorgungsleitung (9) kann an einen Sauerstoffkonzentrator, eine CO2-Flasche mit Druckminderer, eine Sauerstofflasche mit Druckminderer, eine Flüssigsauerstoffversorgung oder eine zentrale Gasversorgung angeschlossen sein. Eine Steuerung des Zuschaltventils (8) von der Vorrichtung (1) aus kann über unterschiedliche Schnittstellen (11) erfolgen. Die Schnittstellen können kabelgebunden, als Infrarot-Schnittstelle oder als Bluetooth-Schnittstelle realisiert sein. Insbesondere kann die Verbindung zwischen dem Zuschaltventil (8) und der Vorrichtung (1) elektrisch, pneumatisch, optisch, mechanisch oder hinsichtlich der vorstehenden Varianten gemischt realisiert sein. Vorteilhaft für eine Nachrüstbarkeit des Zuschaltventils (8) erweist es sich insbesondere, einen bereits vorhandenen Steueranschluss (11) zur Steuerung des Zuschaltventils (8) zu verwenden. Über diese vorhandene Schnittstelle erfolgt die Kommunikation zwischen dem Zuschaltventil (8) und dem Prozessor der Vorrichtung (1). Dazu ist ein Kabel (10) mit Stecker (13) und Sicherungsmechanismus (14, 15) mit der Schnittstelle 11 verbunden. Alternativ erfolgt die Kommunikation und Steuerung wie oben geschildert drahtlos. 3 zeigt eine Darstellung ähnlich zu 1 mit zusätzlicher Verdeutlichung einer Anzeige (16) im Bereich des Gehäuses (12) des Zuschaltventils (8). Die Anzeige (16) weist Statusanzeigen (17, 18) auf. Die Anzeige (16) kann optisch, akustisch oder sowohl optisch als auch akustisch realisiert sein. Die Statusanzeigen (17, 18) signalisieren die Funktion des Zuschaltventils (8). Wenn die Vorrichtung (1) ausgeschaltet ist oder nicht ordnungsgemäß arbeitet, dann schließt das Zuschaltventil (8) und die Anzeige (16) erlischt.
  • Nach Wiedererreichen eines ordnungsgemäßen Arbeitszustandes der Vorrichtung (1) öffnet das Zuschaltventil (8) wieder.
  • Vorzugsweise erfassen Sensoren beispielsweise den Flusses von Atemgas während Inspiration oder Exspiration. Beispielsweise kann ein Drehzahlsensor zur Erfassung der Drehzahl der Gebläseeinrichtung 19 vorgesehen sein. Möglich ist auch ein Sensor, zur Erfassung einer elektrischen Leistungsaufnahme bzw. -abgabe der Gebläseeinrichtung 19. So kann eine Druckänderung und/oder eine Änderung des Atemwegswiderstands anhand von Leistungskennzahlen der Gebläseeinrichtung 19 ermittelt werden. Um weitere Beatmungsparameter überwachen zu können, kann die Sensoreinrichtung 20, 20' auch mit Sensoren zur Messung der Atemexkursion, zur Messung einer Sauerstoffsättigung des Blutes und/oder zur Messung einer EEG-, einer EMG-, einer EOG- oder einer EKG-Aktivität ausgestattet sein.
  • Über eine Steuerleitung (10) ist eine Sensoreinrichtung 20' mit einem Steueranschluss (11) der Vorrichtung (1) verbunden. Der Steueranschluss (11) ist mit einem in 1 nicht dargestellten Prozessor der Vorrichtung (1) verbunden.
  • Unter Verwendung der Sensoreinrichtung 20' können Herzleistungswerte eines Patienten ermittelt werden. Dies ist jeder Sensor (20'), der geeignet ist einen Parameter aufzuzeichnen, der repräsentativ für die Herzleistung ist. Die Herzleistung kann hierbei das Herzminutenvolumen und/oder die Herzfrequenz und/oder das Schlagvolumen und/oder die Plusfrequenz und/oder der Blutfluss durch die Lunge und/oder die im Drucksignal des Atemgases erkennbare Druckwelle der pulsierenden Lungenarterie sein.
  • Eine Steuerung der Sensoreinrichtung 20' von der Vorrichtung (1) aus kann über unterschiedliche Schnittstellen (11) erfolgen. Die Schnittstellen können kabelgebunden, als Infrarot-Schnittstelle oder als Bluetooth-Schnittstelle realisiert sein. Insbesondere kann die Verbindung zwischen Sensoreinrichtung 20' und der Vorrichtung (1) elektrisch, pneumatisch, optisch, mechanisch oder hinsichtlich der vorstehenden Varianten gemischt realisiert sein.
  • Vorteilhaft für eine Nachrüstbarkeit der Sensoreinrichtung 20' erweist es sich insbesondere, einen bereits vorhandenen Steueranschluss (11) zur Steuerung der Sensoreinrichtung 20' zu verwenden. Über diese vorhandene Schnittstelle erfolgt die Kommunikation zwischen Sensoreinrichtung 20' und dem Prozessor der Vorrichtung (1). Dazu ist ein Kabel (10) mit Stecker (13) und Sicherungsmechanismus (14, 15) mit der Schnittstelle 11 verbunden. Alternativ erfolgt die Kommunikation und Steuerung wie oben geschildert drahtlos.
  • Einer Anzeige (16) im Bereich des Gehäuses (12) der Sensoreinrichtung 20' kann Statusanzeigen (17, 18) aufweisen. Die Anzeige (16) kann optisch, akustisch oder sowohl optisch als auch akustisch realisiert sein. Die Statusanzeigen (17, 18) signalisieren die Funktion der Sensoreinrichtung 20' Wenn die Vorrichtung (1) ausgeschaltet ist oder nicht ordnungsgemäß arbeitet, dann fährt auch die Sensoreinrichtung 20' herunter und die Anzeige (16) erlischt.
  • Des Weiteren weist der Prozessor einen Controller 22 zur Ansteuerung der Gebläseeinrichtung 19 auf. Der Controller 22 stellt einen notwendigen Minimaldruck bereit und kompensiert Druckschwankungen, die durch die Atemtätigkeit des Benutzers bedingt sind und regelt die Leistung der Gebläseeinrichtung 19 entsprechend nach, bis ein gewünschter Beatmungsdruck anliegt. Dabei ist der Controller 22 vorzugsweise so ausgelegt, dass eine Druckgenauigkeit von +/–0,3 hPa erreicht wird. Vorzugsweise regelt der Controller auch den Ruheluftstrom entsprechend.
  • 4 zeigt oben die normale Ventilation des Patienten (24) welche aus dem Signal der Sensoreinrichtung (20) erfasst und abrufbar gespeichert (23) ist. Man erkennt den Flussverlauf und das resultierende Atemgasvolumen in einer bestimmten Zeiteinheit. Die zyklische Beatmung (25) in der Mitte repräsentiert hier eine synchrone Ventilation des Patienten mit Druckwerten, die abgeleitet von der normalen Ventilation des Patienten sind.
  • Erfindungsgemäß ist unten die Hyperventilation (26) dargestellt, welche abgeleitet von der normalen Ventilation des Patienten durch den Prozessor berechnet und von dem Controller (22) zur Steuerung der Gebläseeinrichtung (19) vorgegeben ist. Die Hyperventilation (26) ergibt sich hier aus einer schnelleren Frequenz. Während bei der zyklischen Beatmung (25) in der Mitte der Wechsel auf den EPAP-Druck zeitgleich zur normalen Atmung (24) erfolgt (siehe gestrichelte Linie), ist die Hyperventilation (26) insofern schneller als die Atmung (24). Der Prozessor hat die zyklische Beatmung derart berechnet, dass die zeitliche Abfolge von Inspiration und Exspiration, im Vergleich zur normalen Ventilation des Patienten, beschleunigt wird.
  • 5 zeigt oben die normale Ventilation des Patienten (24) welche aus dem Signal der Sensoreinrichtung (20) erfasst und abrufbar gespeichert (23) ist. Man erkennt den Flussverlauf und das resultierende Atemgasvolumen in einer bestimmten Zeiteinheit. Die zyklische Beatmung (25) in der Mitte repräsentiert hier eine synchrone Ventilation des Patienten mit Druckwerten, die abgeleitet von der normalen Ventilation des Patienten sind.
  • Erfindungsgemäß ist unten die Hyperventilation (26) dargestellt, welche abgeleitet von der normalen Ventilation des Patienten durch den Prozessor berechnet und von dem Controller (22) zur Steuerung der Gebläseeinrichtung (19) vorgegeben ist. Die Hyperventilation (26) ergibt sich hier aus einer schnelleren Frequenz. Während bei der zyklischen Beatmung (25) in der Mitte der Wechsel auf den EPAP-Druck zeitgleich zur normalen Atmung (24) erfolgt (siehe gestrichelte Linie), ist die Hyperventilation (26) insofern schneller als die Atmung (24). Der Prozessor hat die zyklische Beatmung derart berechnet, dass die zeitliche Abfolge von Inspiration und Exspiration, im Vergleich zur normalen Ventilation des Patienten, beschleunigt wird. Zudem ist hier der Druckhub erhöht. Der Prozessor hat die zyklische Beatmung derart berechnet, dass das Atemvolumen, im Vergleich zur normalen Ventilation des Patienten, durch Anpassung zumindest eines Druckniveaus erhöht ist. Vorliegend wurden das IPAP und das EPAP Niveau gleichzeitig angepasst, was einen höhere Druckunterstützung und somit eine Hyperventilation zur Folge hat.
  • 6a zeigt in Phase 1 wie ausgehend von der normalen Ventilation des Patienten (24), welche aus dem Signal der Sensoreinrichtung (20) erfasst ist, die Beatmung durch das Gerät sukzessiv gesteigert wird. Man erkennt, dass in Phase 2 die zyklische Beatmung (25) weiter angehoben wird, bis ein Maximalwert erreicht ist. Mit Beginn der Phase 3 wird das Ausmaß der Beatmung nicht weiter gesteigert. Die Beatmung verbleibt im Wesentlichen auf einem hohen Niveau, bei dem sich eine stabile Hyperventilation (26) einstellt.
  • 6b zeigt in Phase 1 die normale, stabile oder leicht fallende Spontanatemfrequenz des Patienten (24), welche aus dem Signal der Sensoreinrichtung (20) erfasst ist, während die Beatmung durch das Gerät sukzessiv gesteigert wird. Man erkennt, dass in Phase 2 unter weiterer zyklischer Beatmung (25), die Spontanatemfrequenz des Patienten in Reaktion auf die zunehmende Beatmung abfällt. Dies kann durch mandatorische Atemzüge aufgefangen werden. Mit Beginn der Phase 3 ist ein Minimalwert erreicht, hier wird das Ausmaß der Beatmung nicht weiter gesteigert. Die Beatmung verbleibt im Wesentlichen auf einem hohen Niveau, bei dem sich eine stabile Hyperventilation (26) einstellt. Die Spontanatemfrequenz des Patienten liegt hier sogar unter einer geräteseitig vorgegebenen Hintergrundfrequenz.
  • 6c zeigt in Phase 1 das normale, stabile oder leicht ansteigende Tidalvolumen des Patienten (24), welches aus dem Signal der Sensoreinrichtung (20) erfasst ist, während die Beatmung durch das Gerät sukzessiv gesteigert wird. Man erkennt, dass in Phase 2 unter weiterer zyklischer Beatmung (25), das Tidalvolumen des Patienten in Reaktion auf die zunehmende Beatmung ansteigt.
  • Mit Beginn der Phase 3 ist ein Maximalwert erreicht, hier wird das Ausmaß der Beatmung nicht weiter gesteigert. Die Beatmung verbleibt im Wesentlichen auf einem hohen Niveau, bei dem sich eine stabile Hyperventilation (26) einstellt.
  • 7 zeigt oben die Beatmung durch das Gerät. In Phase 1 erfolgt eine stabile Beatmung oder lediglich eine Unterstützung der Spontanatmung des Patienten auf gleichbleibendem Niveau. In Phase 2 setzt die zyklische Beatmung (25) ein. Durch die zyklische Beatmung induziert das Gerät eine periodische Atmung des Patienten.
  • 7 zeigt unten die Atmung des Patienten, repräsentiert durch beispielsweise das Tidalvolumen, Minutenvolumen oder CO2. In Phase 1 bei Spontanatmung des Patienten, bleibt die Atmung auf gleichbleibendem Niveau. In Phase 2 setzt die zyklische Beatmung (25) ein. Durch die zyklische Beatmung induziert das Gerät eine periodische Atmung des Patienten. Der Vorteil ist, dass keine dauerhafte Hyperventilation mit kritisch niedrigem CO2 erzeugt wird, sondern eine kontrollierte, zyklische Normalisierung und Aktivierung der autonomen Regulation des Patienten erfolgt.
  • 8 zeigt oben die Beatmung durch das Gerät und unten die Atmung des Patienten. In Phase 1 ist die Atmung des Patienten (24) auf einem stabilen Niveau. Mit Beginn der Phase 2 steigert das Gerät die Beatmung (25) auf einen, gegenüber der Spontanatmung, erhöhten Wert. Die Atmung des Patienten folgt der gesteigerten Beatmung (siehe 8 unten). Mit Übergang auf die Phase 3 senkt das Beatmungsgerät die Beatmung wieder ab, bevorzugt sprunghaft ab. Beispielsweise auf den Ausgangswert. Für den Patienten folgt daraus, dass plötzlich das Ausmaß der Unterstützung deutlich abnimmt und er selbst vermehrt oder verstärkt atmen muss. Reflexhaft stellt sich daher eine induzierte Hyperventilation (26) ein, da die Spontanatmung des Patienten vorübergehend instabil wird und eine periodische Atmung entsteht. Gemäß diesem Beispiel berechnet der Prozessor die zyklische Beatmung derart, dass die Beatmung (25) von einem niedrigen Niveau schrittweise oder kontinuierlich auf ein hohes Niveau ansteigt und dann abrupt wieder auf ein niedriges Niveau abfällt, um eine periodische Spontanatmung (Hyperventilation (26)) des Patienten zu induzieren.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Vorrichtung zum Bereitstellen zyklischer Beatmung
    2
    Schlauchanschluss
    3
    Anzeige
    4
    Bedienelemente
    5
    Beatmungsschlauch
    6
    Druckmessleitung
    7
    Leitung
    8
    Zuschaltventil
    8'
    Herzleistungsindex-Sensor
    9
    Versorgungsleitung
    10
    Kabel
    11
    Schnittstelle
    12
    Gehäuse
    13
    Stecker
    14, 15
    Rastmechanik
    16
    Anzeige
    17, 18
    Statusanzeigen
    19
    steuerbare Gebläseeinrichtung
    20
    Sensoreinrichtung
    21
    Prozessor
    22
    Controller
    23
    Speicher
    24
    normale Ventilation des Patienten
    25
    zyklische Beatmung
    26
    Hyperventilation

Claims (17)

  1. Vorrichtung zum Bereitstellen zyklischer Beatmung (1) mit zumindest zwei unterschiedlichen vorgebbaren Drücken, umfassend: eine Patientenschnittstelle und eine Leitung (5) zum Liefern einer gesteuerten Zufuhr von Atemgas an den Patienten eine steuerbare Gebläseeinrichtung (19), die an die Leitung gekoppelt ist, um die Versorgung mit Atemgas zu erzeugen, zumindest eine Sensoreinrichtung (20) die konfiguriert ist, um ein Maß der Patienten-Atmung zu erfassen einen Prozessor (21), gekoppelt mit der Sensoreinrichtung (20) und über einen Controller (22) mit der Gebläseeinrichtung (19), um die Zufuhr von Atemgas zu dem Patienten zu steuern, wobei der Prozessor (21) eingerichtet ist, die normale Ventilation des Patienten (24) aus dem Signal der Sensoreinrichtung (20) zu erfassen und abrufbar zu speichern (23), wobei der Prozessor (21) ferner eingerichtet ist, um zyklische Beatmung abgeleitet von der normalen Ventilation des Patienten zu berechnen und dem Controller (22) zur Steuerung der Gebläseeinrichtung (19) vorzugeben dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor die zyklische Beatmung (25) derart berechnet, dass die resultierende Ventilation, im Vergleich zur normalen Ventilation des Patienten, eine zumindest zeitweise Hyperventilation (26) ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor eingerichtet ist, aus der normalen Ventilation des Patienten die zeitliche Abfolge von Inspiration und Exspiration und das Atemvolumen zu erfassen.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor die zyklische Beatmung derart berechnet, dass die zeitliche Abfolge von Inspiration und Exspiration, im Vergleich zur normalen Ventilation des Patienten, beschleunigt wird.
  4. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor die zyklische Beatmung derart berechnet, dass das Atemvolumen, im Vergleich zur normalen Ventilation des Patienten, durch Anpassung zumindest eines Druckniveaus erhöht ist.
  5. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor die zyklische Beatmung derart berechnet, dass die resultierende Hyperventilation synchron zur normalen Ventilation des Patienten erfolgt.
  6. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor die zyklische Beatmung derart berechnet, dass die resultierende Hyperventilation zumindest zeitweise nicht synchron zur normalen Ventilation des Patienten erfolgt.
  7. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor die zyklische Beatmung derart berechnet, dass das Ausmaß der Hyperventilation schrittweise erhöht wird.
  8. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Ausmaß der Hyperventilation auf einen einstellbaren Höchstwert begrenzt ist.
  9. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass ein Akzeptanzfenster für das Ausmaß der Hyperventilation vorgesehen ist.
  10. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor die zyklische Beatmung derart berechnet, dass das Atemvolumen regelmäßig wechselt.
  11. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor die zyklische Beatmung derart berechnet, dass eine regelmäßige Änderung der zeitliche Abfolge von Inspiration und Exspiration resultiert.
  12. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor die zyklische Beatmung derart berechnet, dass ein regelmäßig wechselndes Atemvolumen und eine regelmäßige Änderung der zeitliche Abfolge von Inspiration und Exspiration resultiert.
  13. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor die zyklische Beatmung auf Basis einer einstellbaren Vorgabe unter Berücksichtigung der aufgezeichneten normalen Ventilation des Patienten berechnet.
  14. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor die zyklische Beatmung auf Basis eines sensorisch (20, 20') ermittelten Herzleistungsindex unter Berücksichtigung der aufgezeichneten normalen Ventilation des Patienten berechnet.
  15. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor die zyklische Beatmung derart berechnet, dass die Beatmung (25) von einem niedrigen Niveau schrittweise oder kontinuierlich auf ein hohes Niveau ansteigt und dann abrupt wieder auf ein niedriges Niveau abfällt, um eine periodische Sponatanatmung (Hyperventilation (26)) des Patienten zu induzieren.
  16. Verfahren zur Ermittlung der Parameter zyklischer Beatmung mit zumindest zwei unterschiedlichen vorgebbaren Drücken, mit folgenden Schritten sensorische Erfassung eines Maßes der Patienten-Atmung zur Ermittlung und abrufbaren Speicherung der normalen Ventilation des Patienten Ermittlung der Parameter zyklischer Beatmung abgeleitet von der normalen Ventilation des Patienten unter Berücksichtigung der Vorgabe einer zumindest zeitweisen Hyperventilation.
  17. Verfahren nach Anspruch 16 dadurch gekennzeichnet, die Beatmung (25) von einem niedrigen Niveau schrittweise oder kontinuierlich auf ein hohes Niveau ansteigt und dann abrupt wieder auf ein niedriges Niveau abfällt, um eine periodische Spontanatmung (Hyperventilation (26)) des Patienten zu induzieren.
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