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Hilfsvorrichtung für Beatmungsgeräte Die Erfindung betrifft eine Hilfsvorrichtung
für druckdruckdurchfluß- oder volumengesteuerte Beatmungsgeräte, die, mit einem
Trachealtubus verbunden, eine Ausatemleitung sowie eine mit einer Einrichtung zum
rhythmischen Aufgeben eines Atemgasstromes verbundene Einatemleitung aufweisen,
wobei in der Ausatem- bzw.
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Einatemleitung zwei alternierend sich öffnende und schließende Ausatem-
bzw. Einatemventile angeordnet sind.
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Beatmungsgeräte dieser Art, welche über den Trachealtubus in die Lunge
des Patienten einen rhythmisch unterbrochenen Druck-Atemgasstrom einspeisen, sind
bekannt.
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Bei diesen bekannten Beatmungsgeräten ist in der Ei»-atemphase das
in der Ausatemleitung vorgesehene Einwegventil geschlossen, so daß auf die Patientenlunge
der unter Druck stehende Atemgasstrom aufgegeben werden kann. Während der dann folgenden
Ausatemphase wird das
in der Einatemleitung angeordnete Einwegventil
geschlossen, so daß über das in der Ausatemleitung vorgesehene, dann geöffnete Ausatemventil
der in der Lunge aufgebaute Atemgasdruck abgebaut werden kann.
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Im wesentlichen sinkt der Ausatemdruck während der Ausatemphase also
auf den Wert Null ab.
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In den letzten Jahren konnte jedoch#vor allem von amerikanischen Autoren
gezeigt werden, daß neue Beatmungstechniken, bei denen die künstliche Beatmung mit
positiv endexspiratorischen Drucken bzw. die Spontanatmung mit kontinuierlich positiven
Drucken, also auch in der Ausatemphase, von etwa 5 bis 15 cm H20 erfolgt, vor allem
bei Patienten mit idiopathischem Atemnotsyndrom oder Schocklunge zu einer entscheidenden
Verbesserung des Sauerstoffgehaltes im Blut führen. Bei Früh- und Neugeborenen haben
diese Maßnahmen zu einer Verbesserung der Überlebenschance von ca. 30% auf 80% geführt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hilfsvorrichtung der
genannten Art zu schaffen, welche in Verbindung mit den verschiedensten druck--,#druckdurchfluß-,
zeit- und volumengesteuerten Beatmungsgeräten, auch solchen älterer Bauart, die
Möglichkeit bietet, die beschriebenen erfolgreichen neuen Beatmungstechniken einzusetzen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Hilfsvorrichtung
der
genannten Art gelöst, welche sich dadurch auszeichnet, daß in der Ausatemleitung
zusätzlich ein den Ausatemdruck oberhalb eines bestimmten Wertes haltendes Hilfsventil
angeordnet ist.
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Durch das Hilfsventil, welches vorzugsweise als druckbelastetes Einwegventil
ausgebildet sein kann, wird ein positiv endexspiratorischer Druck erzeugt, wobei
also, vorausgesetzt, daß in der Ausatemleitung, beispielsweise zwischen Trachealtubus
und Trachealwandung des Patienten, kein Leck auftritt, der Ausatemdruck auf einem
bestimmten Wert gehalten werden kann.
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Dieser Rest-Ausatemdruck liegt vorzugsweise zwischen 5 bis 15 cm H20,
so daß das druckbelastete Einwegventil vorteilhafterweise auf diesen Wert einstellbar
sein soll.
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Da mittels dieses federbelasteten Hilfsventiles nur dann ein positiv
endexspiratorischer Druck erzielt werden kann, wenn, wie bereits erwähnt, kein Leck
vorliegt, zeichnet sich eine weitere Ausführungsform der Erfindung durch eine Kompensationseinrichtung
zum Einspeisen eines Hilfsgasstromes in die Einatemleitung während der Ausatemphase
aus. Dabei kann vorgesehen sein, daß die Kompensationseinrichtung-ein Flußmesser
sowie ein weiteres Einwegventil aufweist. Weiterhin wird vorgeschlagen, daß das
Flußmesser in Abhängigkeit von den in der Ausatemleitung vorliegenden Ausatemdruck
einstellbar ist. Es empfiehlt sich, daß das Flußmesser druckkompensiert ausgebildet
ist.
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Dadurch, daß mittels der Kompensationseinrichtung während der Ausatemphase
in die Einatemleitung ein Hilfsgasstrom eingeleitet wird, gelingt es, auch beim
Auftreten eines Lecks in der Ausatemleitung bzw.
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zwischen Trachealwand des Patienten und Trachealtubus des Beatmungsgerätes
einen positiv endexspiratorischen Druck aufrechtzuerhalten, da die Leckverluste
über die Kompensationseinrichtung - das Flußmesser ist vorzugsweise auf einen Durchfluß
von 0 bis 15 1/min einstellbar - ausgeglichen werden. Die Einstellung des Flußmessers
wird erleichtert,wenn in der Ausatemleitung vor dem Hilfsventil eine Druckanzeigeeinrichtung
angeordnet ist, nach deren Anzeige die Einstellung des Flußmessers vorgenommen werden
kann. Natürlich kann auch das federbelastete Hilfsventil, welches in der Auslaßleitung
vorgesehen ist, mit einer Anzeigeeinrichtung versehen sein, welche erkennen läßt,
ob überhaupt in der Ausatemphase noch Gas abströmt, mit anderen Worten also, ob
der endexspiratorische Druck noch von Null verschieden ist 7woraufhin dann mittels
des Plußmessers der entsprechende Ausgleich erfolgen kann.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen
und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel anhand der
schematischen Zeichnung im einzelnen erläutert ist.
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Dabei zeigt:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Hilfsvorrichtung im schematischen Schnitt; und Fig. 2 die mittels der erfindungsgemäßen
Vorrichtung durchführbaren' Beatmungstechniken in Diagrammdarstellung.
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Wie Fig. 1 zeigt, sind bei der erfindungsgemäßen Hilfsvorrichtung
in die Einatemleitung J bzw. in die Ausatemleitung E eines üblichen Beatsurgsgerätes
verschiedene Komponenten eingefügt. V1 und V2 sind Einwegventile, 5 ein im allgemeinen
auf 20 cm H20 (15-30 cm H20) fest eingestelltes Sicherheitsventil, F ein in einem
Bereich von 0 bis 15 1/min einstellbares, druckkompensiertes Flußmesser,p ein druckbelastetes
in einem Bereich von 3 bis 20 cm H20 einstellbares Einwegventil sowie M ein Manometer.
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An der mit I bezeichneten Stelle strömt das vom Beatmungsgerät abgegebene
Einatemgasgemisch durch das Ventil V1 - die Strömungsrichtung ist durch einen Pfeil
gekennzeichnet - über ein Bakterienfilter B und einen Anfeuchtet H über den Einatemschlauch
J zu einem mit IV gekennzeichneten Patientenanschluß für den Tracheltubus. Gleichzeitig
kann über eine Kompensationseinrichtung von II aus - nämlich einem Gasreservoir
oder einer Gasleitung - über das einstellbare, druckkompensierte Flußmesser F ein
Hilfsgasstrom über das Einwegventil V2 in den vom Beatmungsgerät oder Respirator
abgegebenen Hauptgasstrom eingespeist werden. Zur Druckbegrenzung des Hilfsgasstromes
dient das Sicherheitsventil S. Bei der Ausatmung gelangt die verbrauchte
Luft
über den Ausatemschlauch E zum Ausatemventil E V und von hier über das aufsteckbare,
in einem Bereich von -3 bis 20 cm 1120 einstellbare, druckuelastete Ventil P der
Hilfsvorrichtung über den Auslaßstutzen III ins Freie.
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Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird nachfolgend
anhand der Fig. 2 erläutert: In Fig. 2 sind schematisch die Beatmungsdruckkurven,
die Beatmungsart sowie die erforderlichen Einstellungen am Beatmungsgerät und der
Hilfsvorrichtung angegeben. Ausgegangen wird von der intermittierenden positiven
Druckbeatmung (IPPB), bei der vom Beatmungsgerät in der Einatemphase positive Drucke
in der Lunge erzeugt werden, die zu einer Blähung der Lunge führen.
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In der Ausatemphase wird die Lunge dann passiv entlüftet, wobei der
Druck (P) auf 0 cm 1120 absinkt.
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Diese Beatmungsart kann mit jedem herkömmlichen Beatmungsgerät, auch
mit solchen früherer Bauart, durchgeführt werden.
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Nachfolgend werden nun die Beatmungstechniken beschrieben, die erst
durch die erfindungsgemäße Hilfsvorrichtung ermöglicht werden. Diese Beatmungstechniken
sind jeweils durch einen Stern gekennzeichnet. Im einzelnen handelt es sich dabei
um die folgenden Möglichkeiten, von denen die erste im Prinzip bekannt ist: 1. IPPB
+ PEEP = intermittierend positive Druckbeatmung mit positiv-endexspiratorischem
Druck.
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Bei dieser Beatmungstechnik wird, wie Fig. 2 zeigt, in der Einatmung
ein positiver Druck in der Lunge erzeugt, während es in der Ausatemphase durch die
Wirkung des druckbelasteten#Hilfsventiles P zu einem langsameren Abfallen des Druckes
auf 0 bzw. auf wenige cm 1120 kommt, wobei das Hilfsventil das Entweichen der Ausatemluft
je nach dem eingestellten Druck von 3 bis 15 cm 1120 in wechselndem Ausmaß begrenzt.
Da jedoch bei der heutzutage vor allem in der Kinderheilkunde verwendeten Beatmungstechnik
ohne abgedichtete Trachealtuben ein Leck zwischen dem Trachealtubus und der Trac#healwandung
des Patienten besteht oder zumindest bestehen kann, ist es möglich, daß ein Teil
der Ausatemluft über dieses Leck entweicht, wodurch in der Ausatemphase wechselnd
rasch, in Abhängigkeit vom Leck in der Lungelein abfallender Druck entstehen kann.
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2. IPPB + PEEP comp. = intermittierend positive Druckbeatmung mit
kompensiertem positiv-endexspiratorischem Druck.
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Aus diesem Grunde wird bei dem gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung das vorher erwähnte Leck zwischen dem Trachealtubus und der Trachealwandung
des Patienten durch die Anwendung eines Hilfsgasstromes in der Ausatemphase kompensiert,
d.h., das durch das Leck verlorengehende Atemgas wird automatisch durch Zufuhr einer
gleichgroßen Menge Ateingas ersetzt. Die hierzu erforderlichen Maßnahmen sind aus
Fig. 2 ersichtlich.
Das Hilfsausatemventil P wird nach Bedarf auf
einen Wert zwischen 3 bis 15 cm 1120 eingestellt, wobei zusätzlich über das Flußmesser
F und das Ventil V2 in den Hauptatemgasstrom I ein Hilfsatemgasstrom von zusätzlich
etwa 2,5 bis 10 1/min eingespeist wird. Wie Fig. 1 zeigt, ergibt sich im Gegensatz
zu der Technik IPPB + PEEP in der Ausatemphase ein exaktes positives Druckplateau,
so daß sich definierte, positiv-endexspiratorische Drucke, unabhängig von Lecks,
einstellen und aufrechterhalten lassen.
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3. Seufzerbeatmung + Spontanatmung bei kontinuierlich positivem Druck
in den Luftwegen (Seufzerbeatmung und Spontanatmung bei CPAP).
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Diese Beatmungsart ist nach neuesten Ergebnissen die Methode der Wahl
bei der Entwöhnung des Patienten vom Beatmungsgerät. Durch die beschriebene Hilfsvorrichtung
kann mit Hilfe des Hilfsventils (P) ein kontinuierlicher Druck von 3 bis 15 cm 1120
eingestellt werden, der durch die Einspeisung eines Hilfsgastromes von jetzt 0 bis
15 1/min in den Einatemschenkel J des Beatmungsgerätes aufrechterhalten werden kann.
Die Einstellung des Flußmessers kann natülich durch das Manometer M gesteuert werden.
Dieser kontinuierliche Hilfsgasstrom erzeugt einen positiven Druck in der Lunge
und ermöglicht gleichzeitig durch Frischgaszufuhr die Spontanatmung des Patienten.
Durch wechselnd häufige, eingestreute "künstliche Atemzüge" durch das Beatmungsgeärt
(wechselnde Beatmungsfrequenz, wählbar am Beatmungsgerät über die
Atemfrequenzeinstellung
und Einstellung des Inspirations-/Exspirationsverhältnisses) läßt sich die erwünschte
langsame Gewöhnung des Patienten an die Spontanatmung erreichen. Der gleichzeitig
bestehende kontinuierlich positive Druck in den Luftwegen erleichtert zusätzlich
die Entwöhnung durch Verbesserung der Sauerstoffaufnahme in der Lunge. Durch langsames
Absenken dieses kontinuierlich positiven Druckes kann schließlich die vollständige
Entwöhnung vom Respirator erfolgen.
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Die vorstehend beschriebenen, zusätzlichen Beatmungstechniken, die
in Fig. 2 mit einem Stern bezeichnet sind und die nur durch die erfindungsgemäß
ausgebildete Hilfsvorrichtung ermöglicht werden, stellen gegenüber den bekannten
Beatmungsgeräten einen entscheidenden Fortschritt dar.
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Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den
nachfolgenden Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln
als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren
verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.