DE102016012824A1

DE102016012824A1 - Verfahren und Vorrichtung zum adaptiven Regeln eines positiv endexspiratorischen Drucks (PEEP)

Info

Publication number: DE102016012824A1
Application number: DE102016012824.0A
Authority: DE
Inventors: Hans-Ulrich Hansmann; Karsten Hiltawsky
Original assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Current assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 2016-10-25
Filing date: 2016-10-25
Publication date: 2018-04-26
Also published as: CN107970510B; US20180110957A1; CN107970510A; US10898671B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines exspiratorischen Gasflusses an einer Benutzerschnittstelle (16) eines Beatmungsgerätes (1), wobei die Benutzerschnittstelle (16) ein Exspirationsventil (11) aufweist, das einen positiv endexspiratorischen Druck bereitstellt, wobei das Verfahren während einer Exspirationsphase folgende Schritte umfasst: Ändern des positiv endexspiratorischen Drucks von einem Basis-PEEP-Wert (31) mittels des Exspirationsventils (11); Rückführen des positiv endexspiratorischen Drucks auf den Basis-PEEP-Wert (31) mittels des Exspirationsventils (11); und Ermitteln eines Exspirations-Parameters. Das Verfahren erlaubt eine adaptive Änderung des Exspirationsflusses während der Exspiration. Dabei kann Air Trapping vermieden werden und auf innerhalb ein und derselben Exspirationsphase auf geänderte Exspirations-Parameter reagiert werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines exspiratorischen Gasflusses.
Zur Unterstützung der Beatmung von Patienten werden Beatmungsgeräte verwendet. Dabei leiten die Beatmungsgeräte Atemluft in die Lungen des Patienten ein und leiten die Luft z. B. bei mandatorischer Beatmung auch wieder aus der Lunge ab. Um die Lunge des Patienten nicht zu beschädigen, müssen den Beatmungsgeräten einige Parameter der Lunge und des verwendeten Schlauchsystems bekannt sein, mit dem die Atemluft von dem Gerät zum Patienten und gegebenenfalls zurück transportiert wird. Dabei werden soweit verfügbar u. a. die geräteseitigen pneumatischen Widerstände, die Compliance des Geräts, die Compliance der Lunge sowie die Atemwegswiderstände berücksichtigt.
Um ein Kollabieren der Lunge während der Exspirationsphase zu vermeiden, wird ein positiv endexspiratorischer Druck (PEEP) mittels eines Exspirationsventils eingestellt, der den Mindestdruck bei der Exspiration in den Atemwegen des Patienten definiert. Da das Einstellen eines positiv endexspiratorischen Druckes ein Offset beim Druckhub für die Inspiration bedingt, wird meistens ein kleiner PEEP im Bereich von 1 bis 10 mbar eingestellt.
Bisher bekannte Beatmungsgeräte berücksichtigen bei der Einstellung des PEEP lediglich maschinenseitige Widerstände aus Schläuchen, Ventilen und weiteren Einbauten (zum Beispiel Tuben). Wenn ein Ventilator zur Unterstützung der Exspiration genutzt wird, kann der Druck bei einem einmal eingestellten PEEP nicht für eine Kompensation zusätzlicher Widerstände erhöht werden. Bei kritisch einzustellenden Atemminutenvolumina kann dann bei zu geringem Exspirationsfluss ein intrinsischer PEEP den eingestellten PEEP erhöhen. Dies kann zu sog. Air Trapping führen. Dabei wird bei der Exspiration nicht das vollständige Lungenvolumen extrahiert, sodass sich nach jedem Atemzug zusätzliches Atemvolumen in der Lunge aufsummiert. Dadurch steigt der Druck am Ende der Inspirationsphasen mit fortlaufenden Atemzyklen immer weiter an. Dies kann zu Beschädigungen der Atemorgane des Patienten führen. Weiter wird Kohlenstoffdioxid in der Lunge akkumuliert:
Weiter sind Beatmungsgeräte bekannt, die kurzfristig einen plötzlichen stark überhöhten Unterdruck erzeugen können, um dem Patienten eine Art Husten zu ermöglichen, wenn er die Ausatemarbeit nicht selbst aufbringen können. Air Trapping wird dabei nicht vermieden, sondern kann lediglich durch das Husten abgebaut werden. Weiter wird Air Trapping durch diese Beatmungsgeräte nicht detektiert.
Aus der DE 10 2011 106 406 A1 ist bekannt, den PEEP einem vorbestimmten Verlauf in der Exspirationsphase folgen zu lassen. Dabei fällt der PEEP vom Anfang der Exspirationsphase bis zum Ende der Exspirationsphase, um Effekte einer Druckregelung in den Messwerten von Kohlendioxidkonzentrationen zu vermeiden. Auch mit dieser Methode kann Air Trapping nicht vermieden werden, da das Restvolumen in der Lunge nicht während der Exspiration überwacht werden kann.
Generell kann bei bekannten Geräten der Exspirationsfluss nicht während der Exspirationsphase beeinflusst werden, da das Exspirationsventil und die Sensoren durch lange Gaswege von dem Patienten getrennt sind. Änderungen im Gasfluss werden daher nur verzögert weitergegeben oder werden durch die Gaswege gedämpft, sodass das Messen von Exspirations-Parametern gleichzeitig mit dem Ändern des PEEP nicht möglich ist. Der PEEP kann demnach nicht während des Erfassens von Änderungen in den Beatmungs-Parametern reagieren, die vor allem in der Spontanbeatmung auftreten.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, dass eine adaptive Änderung des Exspirationsflusses während der Exspiration erlaubt.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Bei einem Verfahren an einer Benutzerschnittstelle eines Beatmungsgerätes, wobei die Benutzerschnittstelle ein Exspirationsventil aufweist, das einen positiv endexspiratorischen Druck bereitstellt, sind erfindungsgemäß während einer Exspirationsphase folgende Schritte vorgesehen: das Ändern des positiv endexspiratorischen Drucks von einem Basis-PEEP-Wert mittels des Exspirationsventils; das Rückführen des positiv endexspiratorischen Drucks auf den Basis-PEEP-Wert mittels des Exspirationsventils; und das Ermitteln eines Exspirations-Parameters.
Durch das Bereitstellen einer Benutzerschnittstelle mit einem Exspirationsventil können die Exspirations-Parameter direkt an der Benutzerschnittstelle, d.h. am Patienten bestimmt werden. Eine Verzögerung oder eine Dämpfung der pneumatischen Effekte durch lange Gaswege erfolgt dabei nicht. Gleichzeitig wird dadurch ermöglicht, die Exspirations-Parameter während einer einzigen Exspirationsphase zu messen und zu verändern. Durch das Ändern des positiv endexspiratorischen Druckes während der Exspiration wird dadurch ein an individuelle Gegebenheiten angepasster PEEP bereitgestellt. Dabei können je nach Bedarf während der Exspiration eine schnelle Erhöhung und/oder eine schnelle Verringerung des Exspirationsflusses durch die Änderung des erfolgen. Damit wird eine adaptive Änderung des Exspirationsflusses während der Exspiration bewirkt.
Dazu kann ein gemessener Ist-Exspirations-Parameter mit einem Soll-Exspirations-Parameter verglichen und aufgrund des Vergleichs der positiv endexspiratorische Druck unmittelbar in demselben Exspirationsintervall mittels des Exspirationsventils verändert werden, d.h. an die physiologischen Gegebenheiten und Notwendigkeiten des Patienten angepasst werden. Mit dem adaptiven Ändern des PEEP kann z. B. Air Trapping in derselben Exspirationsphase vermieden werden, in der es aufgrund der gemessenen Exspirations-Parameter aufzutreten droht.
Vorteilhafterweise ist der Exspirations-Parameter ein Exspirationswiderstand. Durch die genaue Kenntnis des Exspirationswiderstands kann der PEEP exakt auf den Patienten eingestellt werden. Der Exspirationswiderstand wirkt in Verbindung mit dem Exspirationsgasfluss als ein Mindestdruck, den der Patient bzw. das Beatmungsgerät für die Exspiration überwinden muss. Dieser Mindestdruck bewirkt einen Mindest-PEEP, der auf den geräteseitig eingestellten PEEP hinzugerechnet werden kann. Auf diese Weise kann der am Gerät eingestellte PEEP geringer eingestellt werden, um einen Gesamt-PEEP einzurichten, der die Summe aus dem eingestellten PEEP und dem Mindest-PEEP darstellt.
Dabei kann mit Vorteil der gemittelte Exspirationswiderstand über mindestens zwei Atemzyklen bestimmt werden. Auf diese Weise können Schwankungen zwischen mehreren Atemzyklen ausgeglichen werden. Dadurch muss der PEEP seltener eingestellt bzw. geregelt werden. Der Einfluss von einmaligen Änderungen und Schwankungen während eines Atemzyklus kann damit vermindert werden.
Alternativ oder zusätzlich kann mit Vorteil der Exspirationswiderstand aus Schätzwerten aus Teilexspirationswiderständen von Komponenten im Exspirationspfad ermittelt werden. Diese Schätzung kann bereits vor Inbetriebnahme des Beatmungsgerätes durchgeführt werden, sodass von Anfang an eine genaue adaptive Regelung des PEEP durchgeführt werden kann.
Weiter kann vorteilhafterweise der exspiratorische Gasfluss bestimmt und ein PEEP von dem Basis-PEEP-Wert um das Produkt aus exspiratorischem Gasfluss und dem gemittelten Exspirationswiderstand reduziert werden. Damit kann Air Trapping noch effektiver vermieden werden, da aufgrund des geringeren Soll-PEEP-Wertes ein größerer exspiratorischer Gasfluss bewirkt wird als mit einem höheren PEEP.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform kann der PEEP von einem ersten Anfangswert während einer Exspirationsphase zu einem vorbestimmten Zeitpunkt abgesenkt werden. Weiter wird dabei der PEEP während derselben Exspirationsphase wieder auf den ersten Anfangswert erhöht. Dabei wird während der Exspiration der Gasfluss bestimmt und weiter ein differenzieller Ausatemwiderstand sowie die Compliance aus den bestimmten Gasfluss zum Zeitpunkt des Absenkens bestimmt. Damit kann an der Stelle des Tidalvolumens, an dem die Erhöhung und die Absenkung des PEEP erfolgten, der Dehnungszustand der Lunge bzw. deren Compliance berechnet werden.
Alternativ oder zusätzlich kann weiter ein erster intrinsischer Druck am Exspirationsventil bestimmt werden. Dabei kann der PEEP von einem zweiten Anfangswert während einer Exspirationsphase zu einem vorbestimmten Zeitpunkt erhöht werden. Danach kann ein zweiter intrinsischer Druck am Exspirationsventil bestimmt werden. Nach der Bestimmung des zweiten intrinsischen Drucks am Exspirationsventil kann während derselben Exspirationsphase ein Absenken des PEEP auf den zweiten Anfangswert erfolgen. Weiter kann ein Vergleich zwischen dem ersten und dem zweiten intrinsischen Druck durchgeführt werden. Auf diese Weise können mit einer schnellen Änderung des Ventilator-seitigen PEEP mehrere Lungenparameter bestimmt werden. Zum Beispiel kann die Compliance als Änderung des Volumens relativ zum Druck berechnet werden. Gerade bei Spontanatmung oder bei assistierter Beatmung kann dieser Wert ermittelt werden. Da sich durch die kurze Unterbrechung des Ausatemgasflusses am Exspirationsventil der intrinsische Druck einstellt, kann dies im Fall eines hohen Druckunterschieds zum Beispiel auf einen hohen intrinsischen Überdruck oder auf hohe aktive Ausatemarbeit des Patienten hindeuten.
Gegenstand der Erfindung ist weiter eine Steuervorrichtung zum Steuern eines Exspirationsventils, wobei die Steuervorrichtung zum Durchführen des oben beschriebenen Verfahrens ausgebildet ist.
Weiter ist eine Vorrichtung zum Steuern eines exspiratorischen Gasflusses in einem Exspirationspfad, die ein Exspirationsventil an einer Benutzerschnittstelle, das einen positiv endexspiratorischen Druck bereitstellt, und eine Steuervorrichtung zum Steuern des Exspirationsventils aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung ein Bestimmungsmodul zum Bestimmen eines Exspirations-Parameters während, einer Exspirationsphase und ein Änderungsmodul zum Ändern des positiv endexspiratorischen Drucks während derselben Exspirationsphase mittels des Exspirationsventils aufweist.
Die Vorrichtung kann gemäß der oben beschriebenen Steuervorrichtung weitergebildet sein.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mittels der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

1: eine schematische Darstellung eines Beatmungsgerätes mit einem Exspirationsventil an einer Benutzerschnittstelle;
2a, b: schematische Darstellungen von Diagrammen, die eine Erhöhung des Exspirationsgasflusses zeigen;
3a, b: eine schematische Darstellung von Diagrammen die eine anfängliche Erhöhung des Exspirationsgasflusses zur Vermeidung von Air Trapping zeigen;
4a, b: eine schematische Darstellung von Diagrammen, die eine kurzzeitige Verringerung des PEEP darstellen; und
5a, b: eine schematische Darstellung von Diagrammen, die eine kurzzeitige Erhöhung des PEEP zeigen.

Ein Beatmungsgerät ist in seiner Gesamtheit in 1 mit dem Referenzzeichen 1 bezeichnet. Es weist eine Gebläseeinheit 10 mit einem Ventilator 17 auf, die über eine Benutzerschnittstelle 16 mit einem Patienten 2 verbunden ist.
Die Benutzerschnittstelle 16 setzt sich dabei aus einem Tubus 13, der mit einer Gasflussmesseinheit 14 verbunden ist, einem Y-Stück 15, das mit einem Ende an der Gasflussmesseinheit 14 angeschlossen ist, und einem Exspirationsventil 11, das an einem zweiten Ende des Y-Stücks 15 angeschlossen ist. Das letzte Ende des Y-Stücks 15 ist über einen Schlauch 12 mit einem Ventilator 17 der Gebläseeinheit 10 fluidkommunizierend verbunden.
Alternativ kann die Benutzerschnittstelle 16 als eine Maske, als eine Nasenmaske oder auch in einer anderen Form ausgebildet sein, wobei die Benutzerschnittstelle 16 jeweils ein Exspirationsventil 11 umfasst.
Weiter umfasst das Beatmungsgerät 1 eine Steuerungsvorrichtung 18, die Steuersignale an das Exspirationsventil 11 und an den Ventilator 17 übermittelt sowie Messsignale von der Gasflussmesseinheit 14 empfängt. Die Steuerungsvorrichtung 18 ermittelt auf Basis der Messdaten der Gasflussmesseinheit 14 den Exspirationsgasfluss. Auf Basis der Daten der Gasflussmesseinheit 14 steuert die Steuerungsvorrichtung 18 das Exspirationsventil 11 während einer Exspirationsphase. Weiter kann die Steuerungsvorrichtung 18 das Exspirationsventil 11 während einer Exspirationsphase mit vordefinierten Manövern ansteuern und dann mittels der Gasflussmesseinheit 14 die Änderung des Exspirationsgasflusses in derselben Exspirationsphase erfassen.
Dazu umfasst die Steuerungsvorrichtung 18 ein Änderungsmodul 182, das dem Exspirationsventil 11 Änderungssignale übermittelt. Die Änderungssignale bewirken, dass das Exspirationsventil 11 einen von einem Basis-PEEP-Wert 31 abweichenden PEEP einstellt.
Zum Erfassen der Messsignale der Gasflussmesseinheit 14 weist die Steuerungsvorrichtung 18 ein Bestimmungsmodul 180 auf. Das Bestimmungsmodul 180 ist weiter dazu ausgebildet, Drucksignale von nicht dargestellten Drucksensoren aufzunehmen. Aus den übermittelten Signalen kann das Bestimmungsmodul 180 weitere Exspirations-Parameter wie z. B. den Exspirationswiderstand bestimmen.
In 2a sind mehrere Exspirations-Parameter über der Zeit aufgetragen. Die Rechteckkurve mit der durchgezogenen Linie stellt den Exspirationsventildruck 3 über der Zeit dar. Ein hoher Exspirationsventildruck 3 zeigt eine Inspirationsphase an während ein niedriger Exspirationsventildruck 3 eine Exspirationsphase anzeigt. Während der Exspirationsphase ist der Exspirationsventildruck 3 nicht 0 mbar, sondern beträgt einige mbar, was dem PEEP entspricht. Die Differenz zwischen dem Maximum und dem Minimum des Exspirationsventildrucks 3 ist die erste Druckdifferenz 30. Das Minimum des Exspirationsventildrucks 3 in 2a entspricht dem Basis-PEEP-Wert 31.
Mit der gestrichelten Linie ist der Atemwegsdruck 4 dargestellt, der sich in der Lunge des Patienten 2 einstellt. Der Atemwegsdruck 4 fällt deutlich langsamer als der Exspirationsventildruck 3 von einem Maximum während der Exspirationsphase auf den PEEP ab.
Weiter ist mit der strichpunktierten Linie ein erster Exspirationsgasfluss 5 dargestellt, der den Gasfluss während der Exspirationsphase bezeichnet. Von einem Maximum am Anfang der Exspirationsphase fällt der erste Exspirationsgasfluss 5 auf 0 l/s am Ende der Exspirationsphase ab. Der Exspirationsventildruck 3 wird dabei durch die Steuereinheit 18 gesteuert. Der erste Exspirationsgasfluss 5 wird durch die Gasflussmesseinheit 14 ermittelt.
In 2b ist der erste Exspirationsgasfluss 5 als Referenz eingetragen, um die Unterschiede zu dem im Folgenden beschriebenen zweiten Exspirationsgasfluss 50 zu verdeutlichen. Weiter ist zum Verdeutlichen der Unterschiede der Basis-PEEP-Wert 31 als Doppelpunktstrichlinie eingezeichnet. Der Exspirationsventildruck 3 ist am Anfang der Exspirationsphase um eine PEEP-Druck-Absenkung 6 verringert. Dadurch ist der Exspirationsgasfluss erhöht, wie in der gestrichelten Linie dargestellt, die den zweiten Exspirationsgasfluss 50 zeigt. Der Atemwegsdruck 4 fällt dabei schneller ab als in 2a. Sobald die Steuerungsvorrichtung 18 ermittelt, dass der Atemwegsdruck 4 unter den Basis-PEEP-Wert 31 zu fallen droht, wird der Exspirationsventildruck 3 wieder auf den Basis-PEEP-Wert 31 angehoben. Ab der Anhebung erfolgt das Sinken des Atemwegsdrucks 4 langsamer als vorher, da durch das Anheben des Exspirationsventildrucks 3 der Exspirationsgasfluss verringert wird.
Auf diese Weise kann eine Erhöhung des Exspirationsgasflusses 50 am Anfang der Exspirationsphase erreicht werden, ohne dass der Atemwegsdruck 4 des Patienten 2 unter den aus physiologischer Sicht sinnvollen PEEP fällt.
Bei Kenntnis des Zeitverlaufs des Atemwegsdrucks 4 kann der Atemwiderstand des Systems aus Beatmungsgerät 1 und Patienten 2 berechnet werden. Weiter kann die Compliance des Systems berechnet werden. Mithilfe der berechneten Werte kann der PEEP am Exspirationsventil 11 durch die Steuerungsvorrichtung 18 während derselben Exspirationsphase exakt eingestellt werden. Der Druck am Exspirationsventil 11 kann dabei niedriger sein als der gewünschte PEEP, da der PEEP sich aus dem Druck am Exspirationsventil 11 in Kombination mit dem Druck ergibt, der sich aus dem Exspirationsgasfluss multipliziert mit dem Ausatemwiderstand berechnet.
Für die Berechnung des optimalen Drucks am Exspirationsventil 11 kann dabei der gemittelte Ausatemwiderstand des Systems aus mehreren Atemzügen zu Grunde gelegt werden, um dynamische Änderungen zwischen verschiedenen Atemzügen zu unterdrücken.
In einer alternativen Ausführungsform kann der Ausatemwiderstand bei bekannten Komponenten auch ausreichend genau geschätzt werden. Dabei sollte der Ausatemwiderstand eher zu niedrig als zu hoch eingeschätzt werden, um keinen PEEP zu riskieren, der zu niedrig für den Patienten 2 ist.
In 3a ist eine Situation dargestellt, in der der Exspirationsgasfluss während der Exspirationsphase nicht ausreicht, um das gesamte Atemvolumen aus der Lunge herausfließen zu lassen. Die Inspirationsphase startet damit zu früh. Der Exspirationsgasfluss wird hier als dritter Exspirationsgasfluss 51 bezeichnet, der im Vergleich zu dem in 2a dargestellten ersten Exspirationsgasfluss 5 relativ niedrig und flach verläuft. Am Ende der Exspirationsphase ist eine Air Trapping Indikation 52 zu sehen. Die Air Trapping Indikation 52 ergibt sich dadurch, dass der Exspirationsgasfluss 51 am Ende der Exspirationsphase nicht auf 0 l/s abfällt, sondern auf einem Wert größer 0 l/s verbleibt. Dies indiziert, dass der PEEP zu hoch angesetzt wurde bzw. der Ausatemwiderstand höher ist als angenommen.
Durch das Air Trapping verbleibt nach jeder Exspirationsphase Luft in der Lunge des Patienten 2. Bei Beatmungsmodi, in denen das Atemminutenvolumen während der Inspiration konstant gehalten wird, wird in jeder Inspirationsphase das gleiche Volumen in die Lunge des Patienten 2 eingeleitet. Durch das Air Trapping ergibt sich nach jeder Exspirationsphase ein Offset, das mit jedem Atemzug steigt, sodass sich das Restvolumen in der Lunge mit jeder Inspirationsphase vermehrt.
In 3b wird ein Manöver gezeigt, dass dem Manöver in 2b entspricht, wobei gemäß 3b Air Trapping vermieden wird. Dazu wird am Anfang der Exspirationsphase der Exspirationsventildruck 3 weit unterhalb des gewünschten PEEP abgesenkt. Dies ist durch die PEEP-Druckabsenkung 6 dargestellt. In dieser Zeit besteht ein vierter Exspirationsgasfluss 53, der das Atemvolumen schnell aus der Lunge transportiert. Zum Vergleich ist weiter der dritte Exspirationsgasfluss 51 dargestellt, der am Anfang der Exspirationsphase deutlich kleiner als der vierte Exspirationsgasfluss 53 ist. Weiter fällt der vierte Exspirationsgasfluss 53 am Ende der Exspirationsphase deutlich unterhalb des ersten Exspirationsgasflusses 51. Sobald der Atemwegsdruck 4, der in 3b nicht eingezeichnet ist, unterhalb des PEEP abzusinken droht, wird der Exspirationsventildruck 3 wieder auf den Basis-PEEP-Wert 31 erhöht. Wie in 3b zu sehen, fällt der vierte Exspirationsgasfluss 53 am Ende der Exspirationsphase auf 0 l/s ab, sodass die Lunge vollständig von dem Atemvolumen befreit wurde. Dadurch wird Air Trapping vermieden.
4a zeigt wie 2a einen Referenzverlauf, der zur Verdeutlichung der Unterschiede der in 4b gezeigten Verläufe dient.
4b zeigt eine Ausführungsform des Verfahrens, mit dem der differenzielle Wert für den Ausatemwiderstand und die Compliance an dem zu diesem Zeitpunkt vorhandenem Tidalvolumen bzw. dem Dehnungszustand der Lunge berechnet werden kann. Dazu wird kurzfristig der Exspirationsventildruck 3 innerhalb eines Druckverringerungsintervalls 35 verringert. Das Druckverringerungsintervall 35 ist dabei relativ zur gesamten Exspirationsphase sehr kurz. Es kann dabei im Bereich von 10-30 ms liegen.
Durch die kurzfristige Absenkung des Exspirationsventildrucks 3 wird der erste Exspirationsgasfluss 5 kurzzeitig mit einer Exspirationsgasflusserhöhung 57 erhöht. Durch die Absenkung des PEEP während des Druckverringerungsintervalls 35 entspricht der Druck am Exspirationsventil 11 dem Produkt aus dem Exspirationsgasfluss mit dem Ausatemwiderstand an dieser Stelle des Tidalvolumens. Auf diese Weise kann man daher an verschiedenen Stellen des Tidalvolumens, d.h. für verschiedene Ausdehnungszustände der Lunge den jeweiligen Ausatemwiderstand bestimmen. Weiter kann damit die Compliance abhängig vom Tidalvolumen der Lunge bestimmt werden.
5a zeigt wie die 2a und 4a ein Referenzdiagramm.
5b zeigt eine willkürliche kurze Unterbrechung des ersten Exspirationsgasflusses 5, indem der Exspirationsventildruck 3 innerhalb eines Druckerhöhungsintervalls 34 kurzzeitig auf den Inspirationsdruck angehoben wird. Dabei stellt sich aufgrund des kurzzeitig verringerten Exspirationsgasflusses 56 eine Atemwegsdruckerhöhung 40 ein. Über die Steigung im Messintervall 42 und mittels der Atemwegsdruckdifferenz 41 kann die Compliance der Lunge berechnet werden.
Dieses Verfahren eignet sich vor allem für eine Messung der Compliance bei Spontanatmung oder einer assistierten Beatmung. Bisher konnte die Compliance bei Spontanatmung oder einer assistierten Beatmung nicht oder nur schwierig bestimmt werden.
Je kürzer das Druckerhöhungsintervall 34 ist, desto genauer kann die Compliance für ein bestimmtes Tidalvolumen bestimmt werden, da sich die Atemparameter vor und nach dem Druckerhöhungsintervall 34 auf Grund der lediglich kurzzeitigen Änderung des Exspirationsventildrucks 3 nur wenig unterscheiden.
Bei Auftreten einer hohen Atemwegsdruckdifferenz 41 kann ein Hinweis auf einen hohen intrinsischen Überdruck in der Lunge oder auf eine hohe aktive Ausatemarbeit des Patienten 2 vorliegen. Beides sind wichtige Erkenntnisse in Bezug auf die Beatmungssituation und auf eine mögliche Erschöpfung und damit auf ein nicht erfolgreiches Abgewöhnen von dem Beatmungsgerät (Weaning) .
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011106406 A1 [0006]

Claims

Verfahren zum Steuern eines exspiratorischen Gasflusses an einer Benutzerschnittstelle (16) eines Beatmungsgerätes (1), wobei die Benutzerschnittstelle (16) ein Exspirationsventil (11) aufweist, das einen positiv endexspiratorischen Druck bereitstellt, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren während einer Exspirationsphase folgende Schritte umfasst: Ändern des positiv endexspiratorischen Drucks von einem Basis-PEEP-Wert (31) mittels des Exspirationsventils (11); Rückführen des positiv endexspiratorischen Drucks auf den Basis-PEEP-Wert (31) mittels des Exspirationsventils (11); und Ermitteln eines Exspirations-Parameters.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Exspirations-Parameter ein Exspirationswiderstand ist.
Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Bestimmen eines gemittelten Exspirationswiderstands über mindestens zwei Atemzyklen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, gekennzeichnet durch Schätzen des Exspirationswiderstands aus Schätzwerten von Teilexspirationswiderständen von Komponenten in einem Exspirationspfad (54) des Beatmungsgerätes (1).
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4 gekennzeichnet durch Bestimmen des exspiratorischen Gasflusses und Reduzieren des PEEP von dem Basis-PEEP-Wert (31) um ein Produkt aus exspiratorischem Gasfluss und Exspirationswiderstand.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch Absenken des PEEP mittels des Exspirationsventils (11) von einem ersten Anfangswert zu einem vorbestimmten Zeitpunkt während der Exspirationsphase; Erhöhen des PEEP mittels des Exspirationsventils (11) während derselben Exspirationsphase auf den ersten Anfangswert; Bestimmen des Gasflusses während der Exspiration; und Bestimmen eines differenziellen Ausatemwiderstands sowie einer Compliance aus dem bestimmten Gasfluss zum Zeitpunkt des Absenkens.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch Bestimmen eines ersten intrinsischen Drucks am Exspirationsventil (11); Erhöhen des PEEP von einem zweiten Anfangswert mittels des Exspirationsventils (11) zu einem vorbestimmten Zeitpunkt während der Exspirationsphase; Bestimmen eines zweiten intrinsischen Drucks am Exspirationsventil (11); Absenken des PEEP auf den zweiten Anfangswert mittels des Exspirationsventils (11) während derselben Exspirationsphase; und Vergleichen des ersten und dem zweiten intrinsischen Drucks.
Steuervorrichtung zum Steuern eines Exspirationsventils, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (18) zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet ist.
Vorrichtung zum Steuern eines exspiratorischen Gasflusses in einem Exspirationspfad (54), die ein Exspirationsventil (11) an einer Benutzerschnittstelle (16), das einen positiv endexspiratorischen Druck bereitstellt, und eine Steuervorrichtung (18) zum Steuern des Exspirationsventils (11) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (18) ein Bestimmungsmodul (180) zum Bestimmen eines Exspirations-Parameters während einer Exspirationsphase und ein Änderungsmodul (182) zum Ändern des positiv endexspiratorischen Drucks während derselben Exspirationsphase mittels des Exspirationsventils (11) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (18) nach Anspruch 8 ausgebildet ist.