Untersuchte Beatmungsgeräte

Die folgende Tabelle zeigt die Übersicht der in den Versuchen verwendeten Beatmungsgerä-te, deren Hersteller und die untersuchten, gerätetypischen Beatmungsformen:

Gerät Angewandte Beatmungsform GmbH + Co. KG , Hamburg,

Deutsch-land

Fa. Dräger Medical AG & Co. KGaA, Lübeck, Deutschland

3.2.2.1 Oxylator^® EM-100 Typ I und II

Bei den Messungen wurde der Oxylator^® EM-100 in zwei Ausführungen (im weiteren Ver-lauf als Oxylator^® I bzw. II bezeichnet) verwendet. Bei diesen Beatmungsgeräten handelt es sich um druckgesteuerte Ventilatoren. Sie applizieren die gleiche Beatmungsform, unter-scheiden sich jedoch nach Herstellerangaben im wählbaren Bereich des maximalen Inspirati-onsumschaltdrucks. Der Oxylator^® Typ I kann auf Inspirationsumschaltdrücke zwischen 20 und 45 cm H₂O, der Typ 2 zwischen 25-50 cm H₂O eingestellt werden. Wählbare Beat-mungsmodi sind der automatische und der manuelle Gerätebetrieb. Mit dem Inspirations-knopf wird die Beatmung gestartet. Der automatische Modus wird durch Fixierung des Inspi-rationsknopfes (Betätigung und Drehung) erreicht. Die Umschaltung unterhalb der gewählten Druckgrenze ist auch manuell auslösbar.

Der Oxylator^® kann zur invasiven sowie zur nicht-invasiven Beatmung eingesetzt werden.

Abb. 4: Oxylator® EM-100 Typ I; Fa. CPR Medical Devices Inc., Ontario, Kanada (selbst erstelltes Foto)

Es sollen nur Patienten mit einem Körpergewicht von mehr als 10 kg beatmet werden.

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Das Gerät wird mit der Sauerstoff- oder Druckluftversorgung über einen flexiblen Schlauch verbunden. Die Gasversorgung muss einen Druck zwischen 3,0 und 5,5 bar und einen Flow von mindestens 100 l/min liefern können. Durch Drehen des Geräteoberteils lässt sich der

maximale Beatmungsdruck stufenlos zwischen 20 und 45 (Oxylator^® I) bzw. 25 und 50 cm H2O (Oxylator^® II) einstellen. Bei Erreichen dieses Druckes schaltet das Gerät in die

Exspiration um. Der maximale Beatmungsdruck ist also auch gleichzeitig der Umschaltdruck für den Wechsel von der Inspiration zur Exspiration.

Während der Inspiration fließt nach Herstellerangaben ein konstanter Flow von 0,5 l/s, d.h.

30 l/min.

Im manuellen Betrieb wird jede Inspiration durch Betätigen und Halten des Inspirationsknop-fes von Hand appliziert, im automatischen Betrieb wird dieser Knopf durch Betätigen und Drehen fixiert, so dass beide Hände zur Maskenfixierung genutzt werden können. Die Inspira-tion erfolgt bis zum Erreichen des eingestellten Beatmungsdrucks, ist also von der Resistance und Compliance der Atemwege des Patienten sowie der Atmungsaktivität des Patienten ab-hängig. Werden 2 Sekunden für die Inspiration überschritten, soll nach Herstellerangaben manuell beatmet und die Inspiration nach 2 Sekunden abgebrochen werden. Bei Kindern soll dies bereits bei Inspirationszeiten ab einer Sekunde erfolgen. Die Exspiration wird durch ei-nen Widerstand von 5 cm H₂O * l^-1 * sek gebremst. Der Oxylator^® schaltet im automatischen Modus selbstständig wieder in die Inspiration um, im manuellen Modus muss dies durch Aus-lösen des Inspirationsknopfes erfolgen.

Im automatischen Modus baut das Gerät einen positiven endexspiratorischen Druck zwischen 2 und 4 cm H₂O auf, der vom Anwender nicht beeinflusst werden kann. (Produktinformation der Fa. CPR Medical Devices Inc., Ontario, Kanada).

3.2.2.2 Medumat^® Standard a

Der Medumat^® Standard a (im weiteren Verlauf als Medumat^® bezeichnet) ermöglicht eine kontrollierte Beatmung. Sie erfolgt zeitgesteuert, drucklimitiert und volumenkonstant. Der Medumat^® wird mit medizinischem Sauerstoff von 2,7 bis 6 bar Betriebsdruck bei mindestens 70 l/min Volumenstrom betrieben und eignet sich zum Beatmen von Patienten ab 10 kg Kör-pergewicht bei kontrollierter bzw. 15 kg bei assistierter Beatmung. Für die Untersuchungen in dieser Arbeit wurde anstelle von Sauerstoff medizinische Druckluft aus der Gasversorgung des Klinikums Göttingen verwendet.

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Spontanatmung des Patienten wird über das Patientenventil ermöglicht, wobei die Atemluft hierbei aus der Umgebungsluft gezogen wird.

Abb. 5: Medumat^® Standard a; Fa. Weinmann Geräte für Medizin GmbH + Co. KG , Hamburg, Deutschland (rechtes Modul: Sauerstoffinsufflation; linkes Modul: maschinelle Beatmung) (selbst erstelltes Foto)

Der Medumat^®ist zur invasiven wie auch zur nicht-invasiven Beatmung geeignet. Drei vari-able Beatmungsparameter müssen hierfür eingestellt werden: Die Atemfrequenz (AF: 5-40 Atemzüge/min) muss definiert gewählt werden. Kombiniert mit einem einstellbaren Atemmi-nutenvolumenvolumen (AMV: 3-20 l/min) errechnet sich das Atemzugvolumen. Eine Druck-limitierung (Pmax: 20-60 mbar) kann Druckspitzen vermeiden. Das Verhältnis zwischen In-spiration und ExIn-spiration beträgt im kontrollierten Beatmungsmodus fest 1:1,67. Der Medumat^® baut selbst keinen PEEP auf. Dieser kann jedoch durch ein externes PEEP-Ventil am Exspirationsschenkel des Patientenventils ermöglicht werden.

Bei der Betriebsart „No Air Mix“ wird das Volumen ausschließlich aus der verwendeten Gas-quelle bezogen. In der Geräteeinstellung „Air Mix“ wird das Gas aus der Versorgung vom Medumat^® mit Umgebungsluft verdünnt. Ein Manometer ermöglicht die Überwachung des Beatmungsdrucks.

Alarme (z.B. bei Stenose oder bei Diskonnektion vom Patienten) weisen den Benutzter auf mögliche Fehler bzw. Beatmungsprobleme hin. Da der Medumat^® im Betrieb keine Aktivie-rung von In- bzw. Exspiration benötigt, ist hier die FixieAktivie-rung der Beatmungsmaske durch zwei Hände möglich (Produktinformation Fa. Weinmann Geräte für Medizin GmbH + Co.

KG , Hamburg, Deutschland).

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3.2.2.3 Smart Bag^®

Bei dem Smart Bag^®handelt es sich um einen Handbeatmungsbeutel aus Silikon, mit limitier-tem Inspirationsflow. Er hat ein Volumen von 1700 ml mit einem maximalen Hubvolumen von 900 ml. Die Verabreichungszeit für einen Atemzug soll zwischen 1,5 und 2 Sekunden betragen. Hierdurch soll ein zu hoher Inspirationsflow vermieden werden. Wird die Inspirati-onszeit zu gering gewählt bzw. wird durch die Inspiration ein hoher Flow verursacht, schließt das Flowventil, welches sich zwischen dem Beutel und der Beatmungs-Maske befindet. Das Ventil schließt hierbei unvollständig und lässt einen verringerten Flow zu. Analog zum Ohm-schen Gesetz der Elektrizitätslehre soll aus dem Zusammenhang zwiOhm-schen Flow (Stromstärke I) und Widerstand (R) der Einfluss auf den Inspirationsdruck (P) genommen werden: I = P/R.

Wird der Flow I begrenzt wird folglich der Druck bei konstantem Widerstand begrenzt. So sollen Druckspitzen vermieden werden.

Bei einem Patienten mit normaler pulmonaler Compliance und Resistance ist laut Hersteller-information (Produktionformation Fa. O-Two Medical Technologies Inc., Ontario, Kanada) das Inspirationsdruckmaximum auf unter 19 cm H₂O begrenzt. Hierdurch soll die gastrale Insufflation limitiert werden.

Der Widerstand im Smart Bag^® ist für die Inspiration ist mit 3,3 cm H2O * l^-1 * sek, für die Exspiration mit 2,2 cm H₂O * l^-1 * sek angegeben.

Abb. 6: Smart Bag® ; Fa. O-Two Medical Technologies Inc., Ontario, Kanada (selbst erstelltes Foto)

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3.2.2.4 Ambu^® Mark III^®

Der Ambu^® Mark III^® (Fa. Ambu International A/S, Ballerup, Dänemark) ist ein Handbeat-mungsbeutel mit Doppelkammerprinzip, d.h. er hat eine Innenhülle, die das Beatmungsvolu-men fasst und eine elastische Außenhülle.

Die Außenhülle begrenzt den Atemwegdruck während der Kompression auf einen Höchstwert von 70 cm H₂O. Durch das automatische Aufblähen der Außenhülle kann der Anwender hohe Beatmungsdrücke fühlen.

Eine weitere Limitierung des Drucks ist durch eine dazugehörige Maske Gr.0 für Kinderbe-atmung auf 40 cm H₂O möglich. Die maximale Beatmungsfrequenz ist vom Beatmungsvo-lumen abhängig, das maximale HubvoBeatmungsvo-lumen liegt bei ca. 1300 ml. Der Ambu^® Mark III^® eignet sich für Patienten ab einem Körpergewicht von 15 kg.

Die Beatmungswiderstände des Beutels betragen bei 50 l/min ca. 4,2 cm H2O * l^-1 * sek bei Inspiration und 2,6 cm H2O * l^-1 * sek bei Exspiration. Ein PEEP-Ventil kann angeschlossen werden.

3.2.2.5 Evita 2

Die Evita 2 (Fa. Dräger Medical AG & Co. KGaA, Lübeck, Deutschland) verfügt über einen Inspirations- und einen Exspirationsschlauch. Über den Inspirationsschenkel werden Atem-wegdruck, Volumen sowie Sauerstoffkonzentration und über den Exspirationsschenkel Atemwegdruck, exspiratorisches Volumen und Flow gemessen. Über ein Display können Druck- und Flowkurven graphisch wiedergeben werden. Die Evita 2 kann die Lungenparame-ter Resistance und Compliance berechnen. Es können Patienten ab 3 kg Körpergewicht beat-met werden. Der Versorgungsdruck muss zwischen 2,7 und 6 mbar sein. Die Evita 2 ist ein für die Intensivmedizin konzipiertes Hochleistungs-Langzeitbeatmungsgerät, das in dieser Arbeit als Referenzgerät untersucht wurde, da ein definierter PEEP eingestellt werden kann.

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Differenzdruck- transducer

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