DE69629092T2

DE69629092T2 - Beatmungsgerät

Info

Publication number: DE69629092T2
Application number: DE69629092T
Authority: DE
Inventors: Göran Skog
Original assignee: Maquet Critical Care AB
Current assignee: Maquet Critical Care AB
Priority date: 1995-12-01
Filing date: 1996-10-04
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2016-10-05
Also published as: SE9504313L; DE69629092D1; SE504257C2; JPH09173455A; JP3793299B2; EP0778035A1; EP0778035B1; US5740796A; SE9504313D0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verwendung mit einem Beatmungsgerätsystem zum Messen des Druckes in einem Lungensystem während Respiratorbehandlung, bei der Gas während der Inspiration über eine erste separate Gasleitung zu dem Lungensystem transportiert wird und während der Exspiration über eine zweite separate Gasleitung von dem Lungensystem wegtransportiert wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Beatmungsgerätsystem mit einer Inspirationsleitung, einer Exspirationsleitung, einer Anschlussvorrichtung, die für die Platzierung zumindest teilweise in der Trachea gegenüber der Carina des Patienten ausgebildet ist, um den Patienten mit dem Beatmungsgerätsystem zu verbinden, einem Inspirationsruckmesser, angeordnet, um den Druck in der Inspirationsleitung abzufühlen, einem Exspirationsdruckmesser, angeordnet, um den Druck in der Exspirationsleitung abzufühlen.
Ein derartiges Beatmungsgerätsystem ist in der WO-91/19526 beschrieben und weist ein Beatmungsgerät auf, an das eine Inspirationsleitung und eine Exspirationsleitung angeschlossen sind. Die Inspirationsleitung und die Exspirationsleitung sind wiederum mit einem Y-Stück verbunden, an das auch ein Trachealtubus angeschlossen ist. Der Trachealtubus ist für das Einsetzen in die Trachea eines Patienten vorgesehen, um Atemgas zu/von den Lungen des Patienten zu leiten. Ein Inspirationsdruckmesser ist in der Beatmungsgeräteinheit angeordnet, um den Druck in dem Inspirationsabschnitt des Beatmungsgerätsystems abzufühlen, und ein Exspirationsdruckmesser zum Abfühlen des Drucks in dem Exspirationsabschnitt des Beatmungsgerätsystems.
Das genaue Abfühlen von Druck ist wichtig, insbesondere des Drucks in dem Lungensystem des Patienten, d. h. dem Druck an der Carina (dem Keil, der die Öffnungen der Hauptbronchien an der Verbindungsstelle mit der Trachea separiert). Hauptsächlich als Ergebnis des Druckabfalls in dem Trachealtubus, wenn Atemgas durch ihn hindurchfließt, misst der Druckmesser des Beatmungsgeräts nicht den Druck in den Lungen. Ein Ausgleich für diesen Druckabfall muss erfolgen, um Information über den Druck an der Carina zu erhalten, und die Bestimmung dieses Ausgleichs kann schwierig sein. Der Druckabfall hängt z. B. von dem Fluss in dem Trachealtubus ab. Eine Reihe von Verfahren können zur Berechnung des Ausgleichs für den Druckabfall verwendet werden.
Die US-A-4,265,237 beschreibt ein Beatmungsgerätsystem, bei dem ein spezieller Druckmessschlauch in den Trachealtubus eingesetzt wird, um den Druck in einem tieferen Teil desselben zu messen. Wenn der Druckmessschlauch den ganzen Weg bis hinunter zu der Carina eingeführt wird, kann der Druck dort mit guter Genauigkeit gemessen werden. Jedoch stellt das Blockieren des Druckmessschlauchs durch Sekret und andere Materialien, die sich in den Lungen und unteren Luftwegen des Patienten bilden, ein Problem dar, das bei dieser Art von Messung auftreten kann. Daher ist diese Vorgehensweise sehr unzuverlässig.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Probleme in bekannten Systemen zu lösen und ein Beatmungsgerätsystem zu erzielen, in dem Druckmessungen in den Lungen einfach und sicher und mit genauen Ergebnissen durchgeführt werden können.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass der Druck in dem Lungensystem während der Inspiration durch Messen des Drucks in der zweiten separaten Gasleitung gemes sen wird und/oder der Druck in dem Lungensystem wird während der Exspiration durch Messen des Drucks in der ersten separaten Gasleitung gemessen.
Das bedeutet, dass alles Gas während der Inspiration durch die erste Gasleitung zu den Lungen des Patienten fließt. Da kein Gas durch die zweite Gasleitung fließt, tritt kein Druckabfall über dieser auf. Der Druck in der zweiten Gasleitung wird dann der gleiche sein wie in der Carina. Die Messung an einem Punkt in der zweiten Gasleitung wird dann auch den Druck an der Carina bestimmen.
Die SE-B-430 213 beschreibt ein Beatmungsgerätsystem mit zwei Beatmungsgeräteinheiten. Eine der Beatmungsgeräteinheiten ist als ein gewöhnliches Beatmungsgerät eingerichtet, d. h. mit Inspirations- und Exspirationsleitungen, die mit einem gemeinsamen Trachealtubus verbunden sind. Die zweite Beatmungsgeräteinheit hat eine separate Zufuhrleitung, die innerhalb des Trachealtubus angeordnet ist. Im Prinzip kann Atemgas von der zweiten Beatmungsgeräteinheit über die Zufuhrleitung zugeführt werden und Gas kann von dem Patienten über den Trachealtubus und die Exspirationsleitung weggeleitet werden. Jedoch ist dieses Beatmungsgerätsystem mit einem Druckmessschlauch wie dem oben beschriebenen ausgebildet, um den Druck in der Carina zu messen.
Auf entsprechende Weise wie bei der Inspiration fließt während der Exspiration alles Gas durch die zweite Gasleitung. In der ersten Gasleitung fließt dann kein Gas und daher gibt es in dieser Leitung auch keinen Druckabfall. Messungen des Drucks in der ersten Leitung liefert auch den Druck an der Carina. Da frisches Gas bei jeder Inspiration durch die erste Gasleitung fließt, wird diese Leitung freigehalten von Sekreten und dergleichen.
Ein Beatmungsgerätsystem wird gemäß der Erfindung erzielt, wenn das Beatmungsgerätsystem gemäß dem Oberbegriff so ausgebildet ist, dass die Anschlussvorrichtung eine erste an die Inspirationsleitung angeschlossene Gasleitung und eine zweite an die Exspirationsleitung angeschlossene Gasleitung aufweist, wobei diese Gasleitungen so angeordnet sind, dass Gas von dem Inspirationsventil durch die Inspirationsleitung und die erste Gasleitung in Richtung auf die Trachea des Patienten fließt und Gas von dem Patienten durch die zweite Gasleitung und die Exspirationsleitung in Richtung des Exspirationsventils fließt, wodurch Gas durch die Gasleitungen nur in einer Richtung fließt, und dass der exspiratorische Druckmesser angepasst ist, den Druck in der Exspirationsleitung während der Inspiration zu messen und der inspiratorische Druckmesser angepasst ist, den Druck in der Inspirationsleitung während der Exspiration zu messen, wodurch der Druck in den Patientenlungen messbar ist.
Andere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung wird nun detaillierter unter Bezug auf die Figuren beschreiben, in denen
1 ein Diagramm der wichtigsten Komponenten in einem Beatmungsgerätsystem gemäß der Erfindung, das an einen Patienten angeschlossen ist, zeigt;
2A–2C zeigen verschiedene Ausgestaltungen eines Trachealtubus in dem Beatmungsgerätsystem gemäß der Erfindung; 3 zeigt Atemkurven und
4 zeigt eine alternative Ausgestaltung des Beatmungsgerätsystems gemäß der Erfindung.
1 zeigt den unteren Teil der Trachea 2 eines Patienten. Sie mündet in die Carina 4, von wo aus die Hauptbronchien 6A, 6B hinunter in die Lungen führen. Ein Trachealtubus 8 befindet sich in der Trachea 2 und ist mit einer Manschette 10 fi xiert. Die Manschette 10 ist aufblasbar und verhindert, dass Gas durch die Trachea um den Trachealtubus 8 herum strömt. Der Trachealtubus 8 hat eine erste Gasleitung 12, durch die Atemgas während der Inspiration den Lungen des Patienten zugeführt wird, und eine zweite Gasleitung 14, durch die Atemgas während der Exspiration von den Lungen des Patienten weggeführt wird.
Hierbei ist die erste Gasleitung 12 mit einer Inspirationsleitung 16 verbunden. Die Inspirationsleitung 16 ist mit einem Inspirationsventil 18 verbunden, das die Zufuhr von Atemgas zu der Inspirationsleitung 16 regelt. Ein Flussmesser 20 ist angeordnet, um des Fluss von Atemgas von dem Inspirationsventil 18 zu messen, und ein Inspirationsdruckmesser 22 ist angeordnet, um den Druck in der Inspirationsleitung 16 zu messen.
In entsprechender Weise ist die zweite Gasleitung 14 mit einer Exspirationsleitung 24 verbunden, die wiederum mit einem Exspirationsventil 26 verbunden ist. Das Exspirationsventil 26 regelt den Gasfluss von den Lungen des Patienten und/oder den Druck in der Exspirationsleitung 24 in der Endphase der Exspiration. Hier ist ein zweiter Flussmesser 28 in der Exspirationsleitung 24 angeordnet, um den Fluss von Atemgas zu messen, und ein Exspirationsdruckmesser 30 ist angeordnet, um den Druck in der Exspirationsleitung 24 zu messen.
Das Exspirationsventil 18, der erste Flussmesser 20, der Inspirationsdruckmesser 22, das Exspirationsventil 26, der zweite Flussmesser 28 und der Exspirationsdruckmesser 30 können alle in einer Beatmungsgeräteinheit (nicht dargestellt) angeordnet sein. Ein derartiges Beatmungsgerät könnte z. B. ein Servo Ventilator 300, Siemens-Elema AB, Solna, Schweden, sein. Die Beatmungsgeräteinheit kann auch aus einer Beatmungsgeräteinheit gemäß der vorab zitierten Druckschrift, WO 91/19526 (Servo Ventilator 900 C, Siemens-Elema AB) bestehen.
Die einzigartigen Merkmale der Erfindung bestehen darin, dass Gas zu/von dem Patienten durch vollständig separate Gasleitungen 12, 14 hindurchgeht und insbesondere darin, dass der Druck an der Carina mit dem Exspirationsdruckmesser 30 während der Inspiration und umgekehrt gemessen wird. Auf diese Art kann der Druck an der Carina 4 mit größerer Genauigkeit als bisher gemessen werden. Darüber hinaus wir kein Berechnungsprogramm benötigt, um den Ausgleich für den Druckabfall usw. in dem Trachealtubus zu berechnen. Während der Inspiration, wenn Atemgas über die Inspirationsleitung 16 und die erste Gasleitung 12 zugeführt wird, fließt kein Gas in der zweiten Gasleitung 14 und der Exspirationsleitung 24. Der Exspirationsdruckmesser 30 misst dann den Druck an der Carina 4, da es keinen Druckabfall in der Exspirationsleitung 24 und der zweiten Gasleitung 14 gibt.
Ein kleiner Fluss ist zulässig in der zweiten Gasleitung 14, solange der Druckabfall, der dann entsteht, vernachlässigbar ist. Jeder Druckabfall kann mit hoher Genauigkeit gemessen werden, wenn der Fluss in der ersten Gasleitung 12 zugeführt wird und der Druck in der zweiten Gasleitung 14 gemessen wird.
Auf entsprechende Weise fließt das gesamte Gas während der Exspiration durch die zweite Gasleitung 14 und die Exspirationsleitung 24. Kein Gas fließt dann durch die erste Gasleitung 12 und die Inspirationsleitung 16, so dass der Druckabfall über diesen Leitungen Null ist. Der Inspirationsdruckmesser 22 misst dann den Druck an der Carina 4.
Der Trachealtubus 8 mit der ersten Gasleitung 12 und der zweiten Gasleitung 14 kann auf verschiedene Art ausgebildet sein, wie in den Querschnitten des Trachealtubus in den 2A, 2B und 2C dargestellt ist. Wie in der 1 zeigt 2A die erste Gasleitung 12, die innerhalb der zweiten Gasleitung 14 angeordnet ist. Die erste Gasleitung 12 kann auch parallel und entlang der zweiten Gasleitung 14 (2B) oder integriert in die zweite Gasleitung 14 (2C) angeordnet sein. Weitere Ausführungsformen des Trachealtubus 8 mit zwei separaten Gasleitungen 12, 14 können einfach erzielt werden.
Die Ausführungsform mit separaten Gasleitungen 12, 14 ermöglicht auch ein einfacheres Drucktriggern bei spontaner Atmung. Da die Druckmesser 22, 30 den Druck an der Carina 4 messen, wird jeder Versuch spontaner Atmung des Patienten in der Form eines Druckfalles an der Carina 4 detektiert. Eine Inspiration kann dann unmittelbar dem Patienten zugeführt werden. Auf entsprechende Weise wird ein Exspirationsversuch des Patienten schnell als ein Druckanstieg in der Carina 4 detektiert und eine Exspiration kann dann einfacher als bisher getriggert werden.
Die Trachea bildet normalerweise einen Totraum, d. h. Gas, das zu Beginn einer Inspiration wieder eingeatmet wird. Der gesamte Trachealtubus bildet einen Totraum für einen intubierten Patienten. Ein anderer Vorteil der separaten Zufuhr und Abführung von Atemgas ist, dass das System den Totraum minimiert. Die Druckmesser 22, 30 können einfach gegeneinander überprüft werden, wenn Druckwerte während Inspirations- beziehungsweise Exspirationspausen, wenn kein Gas durch irgend eine Leitung 12, 14, 16, 24 fließt, verglichen werden.
Das Triggern der Inspiration auf der Basis von Flussmessungen anstelle von Druckmessungen oder einer Kombination davon ist in bestimmen Fällen erwünscht. Ein kontinuierlicher Basisgasfluss wird dann üblicherweise über die Inspirationsleitung 16 zugeführt. Der Fluss wird beeinflusst, wenn der Patient versucht einzuatmen, und eine Inspiration wird getriggert, wenn der Fluss zu einem ausreichenden Grad beeinflusst wurde. Um den Einfluss des Basisflusses auf die Druckmessungen in dem vorliegenden Beatmungsgerätsystem zu minimieren, ist das System in einer spezifischen Art ausgebildet, die detaillierter in Ausführungen zur 3 beschrieben werden.
3 ist ein Fluss- und Zeitdiagramm, das eine Atemkurve 32 zeigt. In 3 deckt die Atemkurve 32 zwei Atemzyklen ab, eine erste Inspiration 34A, eine erste Exspiration 34B, eine zweite Inspiration 34C und eine zweite Exspiration 34D. Spitzenwerte der Inspirationsflüsse und Exspirationsflüsse werden auf 100% gesetzt. Sie können von Atemzyklus zu Atemzyklus gemessen werden. Der zweite Flussmesser misst den Fluss während der Exspiration. Wenn der Fluss auf einen vorbestimmten Prozentsatz des Spitzenwertes für den Fluss absinkt, wird ein schwacher Basisfluss von Atemgas von dem Inspirationsventil aktiviert. In diesem Fall wurden 10% des Spitzenwertes des Flusses während der laufenden Exspiration 34B als definierter Prozentsatz verwendet. Der Patient wird dann in der Lage sein, eine Inspiration basierend auf Flussmessung zu triggern. Wenn der gemessene Fluss eine vorbestimmte inspiratorische Anstrengung durch den Patienten anzeigt, wie im Punkt 38 gezeigt, wird das Beatmungsgerätsystem aktiviert, um eine Inspiration abzugeben.
Der zugeführte Basisfluss ist klein und der Druckabfall in der zweiten Gasleitung 14 ist daher ebenfalls klein, so dass der durch den exspiratiorischen Druckmesser 30 erhaltene Druckwert verwendet werden kann, um relativ genau z. B. PEEP zu bestimmen. Ein gewichteter Wert zwischen dem durch den Inspirationsdruckmesser 22 gemessenen Druck und dem durch den Exspirationsdruckmesser 30 gemessenen Druck kann verwendet werden, um eine größere Genauigkeit zu erlangen.
Die kleine Menge von Atemgas, die während des letzteren Teils der Exspiration zugeführt wir, ergibt zusätzliche Vorteile. Die Gasevakuierung von der Lunge ist gering am Ende der Exspiration und kann verbessert werden, wenn der zugeführte kleine zusätzliche Gasfluss etwas von dem ausgeatmeten Gas unterhalb der Gasleitungen 12, 14 aufnimmt. Auf diese Art kann das Volumen des Totraumes weiter reduziert werden und CO₂ wird aus den Lungen herausgespült. Dieser Fluss kann in Atemzügen, in denen Messungen der Konzentration ausgeatmeten CO₂ gemacht werden, eliminiert werden.
Andere Grenzen als die 10% des Spitzenwertes für den Fluss sind auch möglich bei der Bestimmung, wann der Basisfluss hinzugefügt werden muss.
4 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel des Beatmungsgerätsystems gemäß der Erfindung. Komponenten, die identisch sein können, haben die gleiche Bezugszeichen als in 1. Daher müssen diese nicht wieder beschrieben werden. Der Hauptunterschied zwischen dem Beatmungsgerätsystem gemäß 4 und dem Beatmungsgerätsystem gemäß 1 ist, dass das Beatmungsgerät in 4 einen separaten Trachealtubus 40 mit nur einem Gaskanal hat, der in die Trachea 2 des Patienten eingeführt ist, um ausgeatmetes Atemgas bei der Exspiration wegzuleiten. Gas, das dem Patienten während der Inspiration zugeführt wird, wird stattdessen durch einen Tracheotomieanschluss 42 den Luftwegen 2 des Patienten zugeführt. In diesem Fall kann der Trachealtubus 40 relativ kurz gemacht werden und sogar im Prinzip vermeiden, dass er die Stimmbänder des Patienten passiert und diese beschädigt.

Claims

Beatmungsgerätsystem mit einer Inspirationsleitung (16), einem Inspirationsventil (18), das die Zufuhr von Atemgas zu der Inspirationsleitung (16) regelt, einer Exspirationsleitung (24), einem Exspirationsventil (26), das den Gasfluss von der Exspirationsleitung (24) regelt, einer Anschlussvorrichtung (8, 12, 14; 40, 42), die für die Anordnung zumindest teilweise in der Trachea eines Patienten in Richtung auf die Carina ausgebildet ist, um den Patienten mit dem Beatmungsgerätsystem zu verbinden, einem inspiratiorischen Druckmesser (22), angeordnet, um den Druck in der Inspirationsleitung (16) abzufühlen, und einem exspiratorischen Druckmesser (30), angeordnet, um den Druck in der Exspirationsleitung (24) abzufühlen, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussvorrichtung (8, 12, 14; 40, 42) eine erste an die Inspirationsleitung (16) angeschlossene Gasleitung (12; 42) und eine zweite an die Exspirationsleitung (24) angeschlossene Gasleitung (14; 40) aufweist, wobei diese Gasleitungen (12, 14; 40, 42) so angeordnet sind, dass Gas von dem Inspirationsventil (18) durch die Inspirationsleitung (16) und die erste Gasleitung (12; 42) in Richtung auf die Trachea des Patienten fließt und Gas von dem Patienten durch die zweite Gasleitung (14; 40) und die Exspirationsleitung (24) in Richtung des Exspirationsventils (26) fließt, wodurch Gas durch die Gasleitungen (12, 14; 40, 42) nur in einer Richtung fließt, und dass der exspiratorische Druckmesser (30) angepasst ist, den Druck in der Exspirationsleitung (24) während der Inspiration zu messen und der inspiratorische Druckmesser angepasst ist, den Druck in der Inspirationsleitung (16) während der Exspiration zu messen, wodurch der Druck in den Patientenlungen messbar ist.
Ein Beatmungsgerätsystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gasleitung (12; 42) einen kleineren Querschnitt hat als die zweite Gasleitung (14; 40).
Ein Beatmungsgerätsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussvorrichtung (8) ein Trachealtubus ist.
Ein Beatmungsgerätsystem nach Anspruch 3, da durch gekennzeichnet, dass die erste Gasleitung (12) innerhalb der zweiten Gasleitung (14) angeordnet ist.
Ein Beatmungsgerätsystem nach Anspruch 4, da durch gekennzeichnet, dass die erste Gasleitung entlang und parallel zu der zweiten Gasleitung (14) angeordnet ist.
Ein Beatmungsgerätsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gasleitung (42) aus einem Tracheotomieanschluss und die zweite Gasleitung (40) aus einer Trachealtubus besteht.
Ein Beatmungsgerätsystem nach einem der Ansprüche 1–6, gekennzeichnet durch ein an die Inspirationsleitung (16) angeschlossenes Ventilsystem (18), um über die Inspirationsleitung (16) einen vorbestimmten Gasfluss zuzuführen, einen ersten Flussmesser (20), angeordnet, um den Gasfluss in der Inspirationsleitung (16) zu messen, und einen zweiten Flussmesser (28), angeordnet, um den Gasfluss in der Exspirationsleitung (24) zu messen, wobei das Ventilsystem (18) ausgebildet ist, während zumindest eines letzteren Teils einer Exspirationsphase, wenn der durch den zweiten Flussmesser (28) gemessene Fluss unter einen Schwellwert abgesunken ist, einen vorbestimmten kontinuierlichen Gasfluss zuzuführen, wobei der Schwellwert vorzugsweise aus einem vorbestimmten Prozentsatz eines Spitzenwertes des durch den zweiten Flussmesser (28) während der Exspirationsphase gemessenen Flusses besteht.