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Vorwort zur 1. Auflage

Maschinelle Beatmung gehört heute zur täglichen Routine bei der intensivmedizinischen Behand-lung schwerstkranker Patienten. Vom Arzt wird daher die Bedienung hochentwickelter Respirato-ren ebenso wie die Kenntnis und sichere Anwen-dung moderner Beatmungsstrategien erwartet. Nicht nur der Berufsanfänger steht hier vor fast unüberwindlichen Problemen: er soll sich zwar in kurzer Zeit mit einer Vielzahl unterschiedlicher Beatmungsformen und -muster vertraut machen, muss aber feststellen, dass die gängigen Lehrbü-cher der Intensivmedizin diesen Bereich oftmals nur unzureichend abdecken. Mittlerweile sind zwar auch Lehrbücher speziell zu diesem Thema erhältlich; die Fülle der hier angebotenen Informa-tionen trägt jedoch oftmals nicht zum Verständnis der Gesamtproblematik bei und überfordert und entmutigt den nicht speziell an Beatmungsfragen interessierten Leser. Andererseits ist das Thema der maschinellen Beatmung zu komplex gewor-den, um es gleichsam nebenbei am Krankenbett zu erlernen. Beatmung ist zwar nur ein Bestandteil im intensivmedizinischen Gesamtkonzept: Unstrittig ist jedoch, dass Behandlungsdauer, Komplikatio-nen und damit letztlich auch das Outcome der Pa-tienten zu einem großen Teil auch von der Beat-mungsstrategie abhängen. Grundlegende Kennt-nisse über Prinzipien, Indikationen und Grenzen der Beatmung sind daher unabdingbare Voraus-setzungen für eine erfolgreiche Intensivmedizin.

Fortschritte in der Gerätetechnologie, neue Be-atmungsformen ebenso wie differenzierte Strate-gien bei der Behandlung respiratorischer Störun-gen erforderten die komplette Neufassung des vor fast 10 Jahren erschienenen Buches Praxis der ma-schinellen Beatmung. Der zunehmenden Bedeu-tung der maschinellen Beatmung in Intensivmedi-zin und Anästhesiologie entsprechend wurde den theoretischen Grundlagen sowie praktischen An-wendungshinweisen erheblich mehr Raum gewid-met. Die Fülle des Stoffes machte die Aufteilung

des Buches in 2 Bände notwendig. Im nunmehr vorliegenden 1. Band werden die theoretischen Grundlagen erläutert, die für die erfolgreiche Be-handlung von Patienten mit respiratorischer Insuf-fizienz unumgänglich sind. Der 2. Band soll einen Überblick über die charakteristischen Merkmale und Einsatzbereiche gängiger Respiratoren liefern, ihre Funktionsweise erläutern und als Hilfestel-lung bei der praktischen Handhabung dienen.

Dabei kann und will das Buch kein umfassen-des „Beatmungs-Lehrbuch“ im klassischen Sin-ne sein. Durch die inhaltliche Beschränkung auf die wesentlichen theoretischen und technischen Grundlagen, die zum Verständnis und zur adäqua-ten Durchführung der Beatmung unerlässlich sind, soll dem Anfänger vielmehr der Einstieg in die komplexe Materie der Beatmung erleichtert wer-den. Auf die ausführliche Darstellung von Randge-bieten der Beatmung wurde auch in dieser Auflage bewusst verzichtet; sie werden in den bekannten intensivmedizinischen Lehrbüchern ausreichend behandelt. Zur Verdeutlichung der inhaltlichen Zusammenhänge wurden zahlreiche Abbildun-gen erstellt, wichtige Zusammenhänge wurden in Merksätzen einprägsam zusammengefasst. Mit ▶ gekennzeichnete Textstellen weisen den Leser auf die vertiefende Behandlung der Thematik an ande-rer Stelle hin, so dass Wiederholungen weitgehend vermieden werden konnten. Jedem Kapitel wurde ein ausführliches Literaturverzeichnis mit Hinwei-sen auf weiterführende Literatur nachgeordnet.

Das Buch wendet sich damit nicht nur an den Arzt in der Weiterbildung, der Intensivmedizin zeitweise und oftmals eher „nebenbei“ betreibt, sondern gleichermaßen auch die Schwestern und Pfleger in der Intensivmedizin und Anästhesie. Durch ihre kontinuierliche Anwesenheit am Bett des Patienten obliegt ihnen die Verantwortung für die engmaschige Überwachung von Atmung und Beatmung. Dabei müssen respiratorische Verän-derungen des Patienten und bedrohliche Kompli-

aus: Rathgeber, Grundlagen der maschinellen Beatmung (ISBN 9783131487926) © 2010 Georg Thieme Verlag KG

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Vorwort zur 2. Auflage

Als vor fast 10 Jahren das Buch „Grundlagen der maschinellen Beatmung“ als Neufassung der „Pra-xis der maschinellen Beatmung“ erschien, war die Resonanz bei Intensivmedizinern aller Fachberei-che sowie beim intensivmedizinischen Fachpflege-personal überaus positiv. Offenbar hatte das Buch eine Marktlücke geschlossen, denn bereits nach kurzer Zeit hatte sich das Buch einen festen Platz bei jungen intensivmedizinisch interessierten Ärz-ten und Pflegekräften erobert – obwohl es der im Vorwort zur 1. Auflage angekündigte 2. Band des Werkes nie in die Buchläden schaffte. Die Grün-de hierfür waren vielfältig: der Wichtigste war das zunehmende Nebeneinander unterschiedlichster Softwareversionen in äußerlich gleichen Geräten, die eine eindeutige Charakterisierung der Beson-derheiten bestimmter Gerätefamilien zunehmend erschwerte und die geplante gerätebezogene Hil-festellung bei der klinischen Umsetzung therapeu-tischer Strategien ad absurdum führte.

Neuere Erkenntnisse bei der Pathophysiologie des Lungenversagens haben die therapeutischen Strategien bei der Beatmung von Patienten mit respiratorischer Insuffizienz in den letzten Jah-ren grundlegend verändert, so dass eine komplet-te Überarbeitung der 1. Auflage dringend nötig er-schien. Dem Trend auch anderer Bücher entspre-

chend habe ich namhafte Kollegen gebeten, mich bei der Überarbeitung spezieller Teilbereiche zu unterstützen. So zeichnet nunmehr Herrn Prof. Dr. Jan-Holger Schiffmann für die Überarbeitung des Kapitels „Pädiatrie/Neonatologie“ verantwort-lich, Herr Prof. Dr. Jan Baum (inzwischen verstor-ben) für den Beitrag „Narkosesysteme“. Mein lang-jähriger Göttinger Kollege Prof. Dr. Peter Neumann hatte sich zu meiner großen Freude bereit er-klärt, nicht nur den Abschnitt „Narkosebeatmung“ grundlegend zu überarbeiten und zu erweitern, sondern stand mir zudem bei der Überarbeitung der Kapitel 5 und 7 hilfreich zur Seite. Herrn Dr. Klaus Züchner verdanke ich wiederum die Aktu-alisierung und teilweise Neuerstellung der Abbil-dungen. Ganz herzlich danke ich auch Frau Ueckert und Frau Biehl-Vatter vom Thieme-Verlag für ihre freundliche und konstruktive Unterstützung.

Wir alle hoffen, dass uns die Überarbeitung ge-lungen ist und wünschen uns, dass wir mit der 2. Auflage des Buches an den Erfolg der ersten Auflage anknüpfen können.

Hamburg, im Januar 2010Jörg Rathgeber


Vorwort zur 1. AuflageVIII

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kationen nicht nur rechtzeitig erkannt, sondern ebenso die erforderlichen Therapiemaßnahmen unverzüglich eingeleitet werden. Im allgemeinen Teil werden daher in knapper und verständlicher Form einige wesentliche Grundlagen zur Physiolo-gie und Pathophysiologie der Atmung vermittelt, die als Basiswissen unerlässlich sind. Danach wer-den die derzeit gängigen Beatmungsformen und -muster ausführlich beschrieben und kritisch be-wertet. In gesonderten Kapiteln werden die tech-nischen Prinzipien bei der Messung atemmecha-nischer Parameter sowie bei der Bestimmung von Gaskonzentrationen in den Atemgasen erläutert. Besonders eingegangen wird auf Überwachungs-verfahren wie Pulsoximetrie und Kapnometrie so-wie die graphische Darstellung und Interpreta-tion von Druck-, Flow- und Volumenkurven. Nicht vernachlässigt werden klinisch relevante Proble-me wie Atemgasklimatisierung und Hygiene. Ei-nen breiten Raum nimmt die Beschreibung aktu-eller Beatmungs- und Therapiekonzepte ein, wie sie derzeit an der Göttinger Universitätsklinik bei Patienten mit unterschiedlichsten Formen der re-spiratorischen Insuffizienz durchgeführt werden. Dazu gehören auch Besonderheiten der Analgose-dierung, der Ernährung sowie der Pflege des be-atmeten Patienten. Den Besonderheiten der Beat-mung in der Pädiatrie sowie in der Notfallmedizin sind eigene Kapitel gewidmet. Das Kapitel Narko-sebeatmung dürfte auch für den nicht speziell an-

ästhesiologisch ausgerichteten Leser von Interes-se sein.

An dieser Stelle möchte ich Herrn Ralf Köster und Frau Marianne Gehrkens aus der Betriebsein-heit „Medien in der Medizin“ der Universität für die konstruktive Kritik sowie die unermüdliche Hilfe beim Umbruch sowie bei der graphischen Ausgestaltung des Buches danken. Auch die Unter-stützung durch den Verlag Aktiv-Druck soll nicht unerwähnt bleiben, die den finanziellen Rahmen für die aufwendigen mehrfarbigen Graphiken ge-schaffen hat. Vor allem aber möchte ich Herrn Dr. rer. nat. Klaus Züchner aus dem Zentrum Anaes-thesiologie, Rettungs- und Intensivmedizin der Universität Göttingen danken, der als Herausgeber nicht nur technischen Beistand geleistet, sondern zusätzlich unermüdlich an der Gestaltung der Ab-bildungen und Inhalte mitgearbeitet hat. Ohne sei-ne engagierte Hilfe und Unterstützung wäre die-ses Buch nicht möglich gewesen. Gemeinsam mit ihm hoffe ich, dass die Lektüre des Buches dem Le-ser nicht nur das nötige Rüstzeug für die sichere Durchführung der Beatmung von Patienten in In-tensivmedizin und Anästhesie vermittelt, sondern zugleich den Anstoß gibt für die intensivere Be-schäftigung mit der Thematik.

Göttingen, im März 1999Jörg Rathgeber

aus: Rathgeber, Grundlagen der maschinellen Beatmung (ISBN 9783131487926) © 2010 Georg Thieme Verlag KG aus: Rathgeber, Grundlagen der maschinellen Beatmung (ISBN 9783131487926) © 2010 Georg Thieme Verlag KG

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Beatmungsformen3 Jörg Rathgeber

Während die Einstellparameter sowie die zeitli-chen Verläufe von Druck, Volumen und Flow in-nerhalb eines Beatmungszyklus durch das Beat-mungsmuster gekennzeichnet werden, beschreibt die Beatmungsform die Wechselbeziehung zwi-schen Patient und Beatmungsgerät. Sie bestimmt, nach welchen Kriterien die einzelnen Beatmungs-zyklen ausgelöst werden, ihre zeitliche Abfolge so-wie die Anteile von Respirator und Patient an der Gesamtventilation.

Die ersten Intensivrespiratoren in den 50er Jahren waren aufgrund technischer Unzuläng-lichkeiten ausschließlich für kontrollierte For-men der maschinellen Überdruckbeatmung ge-eignet. Spontanatmungsaktivitäten des Patienten konnten vom Respirator nicht erkannt und um-gesetzt werden und mussten durch tiefe Sedie-rung bis hin zur Relaxierung unterdrückt werden. Moderne Respiratoren ermöglichen dagegen die bedarfsgerechte Anpassung der maschinellen Un-terstützung an die aktuellen ventilatorischen Er-fordernisse des Patienten. Durch Kombinationen verschiedener Beatmungsformen ist neben der to-talen Übernahme der Ventilation auch die partiel-le Unterstützung der Eigenatmung des Patienten durch intermittierende maschinelle Beatmungs-züge und/oder maschinelle Unterstützung der einzelnen Spontanatemzüge möglich („augmen-tierte“ Spontanatmung). Der maschinelle Support und damit auch die ventilatorische Eigenleistung des Patienten sind hierbei variabel. Ein intaktes Atemzentrum ist allerdings bei allen Formen der unterstützenden Spontanatmung absolute Vor-aussetzung. Um Missverständnissen vorzubeugen, sollte der Begriff „Spontanatmung“ generell nur dann verwendet werden, wenn die Gesamtventi-lation vom Patienten (z. B. bei CPAP-Atmung) er-bracht wird. Ansonsten sollte besser von „maschi-nell unterstützter Spontanatmung“ gesprochen werden.

Die maschinell unterstützte Spontanatmung ist in Deutschland heute die bei Weitem vorherr-schende Beatmung in der Intensivmedizin.

MerkeDie Beatmungsform bestimmt die Kommunikation zwischen Patient und Respirator.

Terminologie3.1

Neue medizinische Erkenntnisse, technische Wei-terentwicklungen und veränderte Beatmungsstra-tegien haben in den letzten Jahre zur klinischen Einführung zahlreicher neuer Beatmungsmodes geführt, die mehr oder weniger von den „klas-sischen“ Beatmungsformen abweichen und sich auch von Hersteller zu Hersteller unterscheiden. Deren Klassifizierung ist außerordentlich schwie-rig, zumal sich die Unterschiede aus patentrechtli-chen Gründen häufig lediglich auf technische De-tails beziehen, deren klinische Relevanz oftmals fraglich ist.

Neben der Einteilung anhand technischer Spe-zifikationen und Steuerungsgrößen kann im We-sentlichen zwischen 3 Grundformen der Beat-mung unterschieden werden, die sich am Anteil der Maschine bzw. des Patienten an der Atemar-beit orientieren:

Kontrollierte oder mandatorische Beatmung 1. (Continuous Mandatory Ventilation, CMV): Die Maschine übernimmt die gesamte Ven-tilation der Lungen, vom Patienten wird, so-lange er nicht „gegen die Maschine atmet“, keine Atemarbeit erbracht: „Der Patient macht nichts, die Maschine macht alles“ (total ven-tilatory support). Der Begriff „mandatorisch“ bedeutet, dass die Vorgabe der notwendi-


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gen Parameter im Mandat des Bedieners liegt. Maschinelle Beatmungshübe werden der Ziel-größe entsprechend entweder volumenkont-rolliert (Volume Controlled Ventilation, VCV) oder druckkontrolliert (Pressure Controlled Ventilation, PCV) verabreicht. Zur exakten Be-schreibung des eingestellten Beatmungsmodus hat es sich bewährt, die Art der maschinellen Volumenlieferung durch einen entsprechen-den Zusatz eindeutig zu kennzeichnen, z. B. als VC-CMV (volumenkontrollierte maschinelle Beatmung), PC-CMV (druckkontrollierte Beat-mung), PC-S-IMV (S-IMV mit druckkontrollierten maschinellen Beatmungshüben), PC-IRV (druck-kontrollierte Inverse Ratio Ventilation) usw. Obwohl PCV im eigentlichen Sinne die Applikation des einzelnen Beatmungshubs charakterisiert, wird der Begriff im klinischen Sprachgebrauch meist als Synonym für PC-CMV verwendet. Maschinell unterstützte Spontanatmung:2. Die Ventilation und damit die Atemarbeit wird nur teilweise von der Maschine übernommen, ein (variabler) Teil wird vom Patienten geleistet (partial ventilatory support). Die maschinelle Unterstützung der Atmung kann entweder durch Unterstützung jedes einzelnen Atem-zuges oder durch intermittierende mandato-rische Beatmungshübe oder beides erfolgen, wobei unterschiedliche Steuerungsprinzipien (Druck-, Flow-, Zeit-, Volumensteuerung) zur Anwendung kommen. Klassischer Vertreter die-ser Gruppe ist die druckunterstützte Spontan-atmung (Pressure Support Ventilation, PSV). Technische Weiterentwicklungen erlauben dem Patienten nicht nur eine ungehinderte Spontan-atmung, sondern gleichzeitig eine automatische Anpassung des maschinellen Supports an seine aktuelle ventilatorische Eigenleistung. Derarti-ge rückkoppelnde Systeme zeigen neue Wege nicht nur im Rahmen der ▶ lungenprotektiven Beatmung auf, sondern vor allem auch bei der ▶ Entwöhnung vom Respirator.Spontanatmung (Spontaneous Ventilation, 3. SV): Die in- und exspiratorische Atemarbeit wird allein vom Patienten erbracht: „Der Pati-ent macht alles, die Maschine macht nichts“.

Im Folgenden werden die Grundlagen der wich-tigsten Beatmungsverfahren erläutert, wobei bewusst auf die Beschreibung technischer Spezi-

fikationen und herstellerspezifischer Unterschiede verzichtet wird.

Kontrollierte 3.2 BeatmungsverfahrenVolumenkontrollierte Beatmung, 3.2.1 VC-CMV

VC-CMV, Volume Controlled Continuous Mandatory VentilationCMV, Continuous Mandatory Ventilation IPPV, Intermittent Positive Pressure VentilationCPPV, Continuous Positive Pressure Ventilation (IPPV mit PEEP)

Definition. � Bei der volumenkontrollierten Beat-mung werden sämtliche Beatmungsparameter vorgegeben. Ziel- und Steuerungsparameter ist das Tidalvolumen (Atemzugvolumen). Die resul-tierenden Atemwegsdrücke sind abhängig von den eingestellten Volumina sowie den pulmonalen Gegebenheiten des Patienten (Abb. 3.1). Die Beein-flussung des inspiratorischen Beatmungsmusters durch den Patienten ist nicht möglich.

Atemminutenvolumen. Die primäre Einstellung des Atemminutenvolumens orientiert sich am Körpergewicht des Patienten, wobei ein Ventilati-onsbedarf von ca. 100 ml Atemluft pro (idealem!) kg KG und Minute zugrunde gelegt wird. Die in-itialen Beatmungsfrequenzen werden auf ca. 15 pro Minute eingestellt. Das Atemminutenvolumen (AMV) resultiert aus der Höhe des eingestellten Ti-dalvolumens und der Beatmungsfrequenz.

HinweisDa immer die gleichen Tidalvolumina appliziert werden, wird die volumenkontrollierte Beatmung auch als volumenkonstante Beatmung bezeichnet.

Inspirationsflow. � Die Höhe des Inspirationsflows ist zumeist direkt wählbar oder resultiert aus der Einstellung der aktiven Inspirationsdauer. Der be-atmete Patient ist nicht in der Lage, diesen man-datorischen Flow zu beeinflussen. Je nach den vorliegenden pulmonalen Gegebenheiten und der


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Vigilanz des Patienten werden bei volumenkon-trollierten Beatmungsformen üblicherweise Flows zwischen 15 und 40 l/min eingestellt. Nach Öff-nung des Inspirationsventils wird bis zum Ende der Flowphase ein konstanter Flow definierter Höhe abgegeben. Andere Flowmuster, wie deze-lerierender, akzelerierender oder sinusförmiger Flow (siehe auch Abb. 2.5, S. 64), werden bei volu-menkontrollierter Beatmung praktisch nicht mehr verwendet, da sie keine erkennbaren Vorteile bie-ten.

Beatmungsdruck. Je niedriger die ▶ Compliance der beatmeten Lunge ist, z. B. bei schweren Erkran-

kungen des Lungenparenchyms im Rahmen des ▶ ARDS, desto größer sind die erforderlichen ma-schinellen Beatmungsdrücke, um die gewünschten Volumina zu applizieren. Anstiege der ▶ Resistance der Atemwege wie beim Status asthmaticus füh-ren ebenfalls zur Zunahme der Beatmungsdrücke.

Inspiratorische Druckbegrenzung. Bei der Einstel-lung der Tidalvolumina unter volumenkonstanter Beatmung muss unbedingt auf die resultierenden Beatmungsdrücke geachtet werden. Hohe Tidal-volumina verursachen hohe Atemwegsdrücke, die insbesondere bei pulmonal vorgeschädigten Patienten zur weiteren Schädigung von intaktem Lungenparenchym (▶ Volutrauma) beitragen kön-nen. Generell sollten beim Erwachsenen inspira-torische Beatmungsdrücke über 30 mbar dauer-haft nicht überschritten werden. Zur Vermeidung unerwünschter Druckspitzen in den Atemwegen wird die Einstellung einer inspiratorischen Druck-begrenzung dringend empfohlen. Nach Über-schreiten dieses Grenzwertes wird die Inspiration automatisch abgebrochen.

HinweisAls Anhaltswert sollte der Begrenzungsdruck ca. 10 mbar oberhalb des Spitzendrucks eines normalen Beatmungshubs eingestellt werden (Abb. 3.2).

Drucklimitierte Beatmung, PLV ■

PLV, Pressure Limited Ventilation

Definition. �Die drucklimitierte Beatmung (Pressure Limited Ventilation, PLV) ist eine Sonderform der volumenkontrollierten Beatmung. Das Überschrei-ten des eingestellten Begrenzungsdrucks führt jedoch nicht zum Abbruch der Inspirationsphase, sondern zur Abnahme des Flows (Flowdezelera-tion). Zielgröße bleibt das Volumen. Unabhängig vom geräteseitig eingestellten Inspirationsflow kann die gesamte Inspirationsphase für die aktive Volumenlieferung ausgenutzt werden (Abb. 3.3). Der Inspirationsflow wird erst dann abgebrochen, wenn das eingestellte Tidalvolumen vollständig appliziert (Volumensteuerung) oder die Inspirati-onszeit abgelaufen ist (Zeitsteuerung).

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PEEP-Niveau

inspiratorisches Plateau

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ExspirationInspirationInspiration

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Abb. 3.1 Volumenkontrollierte Beatmung mit PEEP. Zielparameter ist die Volumenkonstanz, Einstellparameter sind Flow, Beatmungsfrequenz und PEEP. Änderungen von Compliance und/oder Resistance verursachen entsprechende Veränderungen der Beatmungsdrücke.



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BeachteDas Atemvolumen bleibt konstant, solange in der Druckkurve ein Druckplateau oder in der Flowkurve eine NoFlowPhase zwischen Inspiration und Exspiration erkennbar ist.

Erst wenn die Inspirationsphase zur Applikation des Volumens nicht ausreicht, kommt es zu Volu-meninkonstanz und entsprechender Alarmierung. Dies kann z. B. der Fall sein bei akuter Erhöhung der Atemwegswiderstände durch Sekretobstruk-tion, Pressen des Patienten usw. Vorübergehen-de Veränderungen von pulmonaler Compliance oder Resistance können somit durch PLV besser

kompensiert werden als durch die herkömmliche starre Druckbegrenzung.

HinweisDie drucklimitierte Beatmung steht meistens nicht als eigenständige Beatmungsform zur Verfügung, sondern wird als Zusatzfunktion angeboten, z. B. in Verbindung mit ▶ VCCMV oder ▶ SIMV. Sofern der Respirator über eine entsprechende Funktion verfügt, sollten volumenkontrollierte Beatmungszüge, unabhängig vom eingestellten Beatmungsmodus, generell drucklimitiert appliziert werden.

a binspiratorischeDruckbegrenzung

10 mbar

Flowabbruch

Tidalvolumen nicht erreicht

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Abb. 3.2 Inspiratorische Druckbegrenzung. Die inspiratorische Druckbegrenzung sollte etwa 10 mbar oberhalb des Spitzendrucks eines normalen Beatmungshubs eingestellt werden. a Die inspiratorische Druckbegrenzung wird nicht er

reicht, das eingestellte Tidalvolumen wird appliziert.b Die inspiratorische Druckbegrenzung wird über

schritten (rote Markierung). Die Inspirationsphase wird durch Flowabbruch vorzeitig beendet. Die Exspiration wird eingeleitet, ohne dass das eingestellte Tidalvolumen verabreicht wurde.

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Begrenzungsdruck

Plateaudruck

Null-Flow

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Abb. 3.3 Drucklimitierte Beatmung. Das Erreichen des Begrenzungsdrucks führt nicht zum Abbruch der Inspiration, sondern zur Flowreduktion und Verlängerung der aktiven Inspirationszeit.a Die Inspirationsphase reicht zur Applikation des Volu

mens aus, ein Druckplateau bzw. eine NoFlowPhase ist erkennbar: drucklimitiert – volumenkonstant.

b Die Inspirationsphase reicht zur Applikation des Volumens nicht aus (rote Markierung). Es ist kein Druckplateau bzw. keine inspiratorische NoFlowPhase mehr erkennbar: drucklimitiert – volumeninkonstant.



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Klinische Bedeutung ■volumenkontrollierter Beatmungsverfahren

Volumenkontrollierte/-konstante Beatmungsfor-men haben in den letzten Jahren ihre frühere Vorrangstellung in der Intensivmedizin verlo-ren. Ursächlich war unter anderem die Befürch-tung, die gelegentlich am Respirator gemessenen hohen ▶ Spitzendrücke könnten sich bis in die Alveolarregionen fortsetzen und dort zu Schädi-gungen führen. Dabei wurde jedoch außer Acht gelassen, dass diese vor allem durch die Atem-wegsresistance hervorgerufen werden und sich kaum bis in die Alveolen fortsetzen. Von unterge-ordneter Bedeutung ist dabei, ob das Volumen mit akzelerierendem, dezelerierendem oder konstan-tem Flow appliziert wird.

In jüngster Zeit erfährt die volumenkontrollierte Beatmung mit niedrigen Tidalvolumina als ein Ver-fahren im Rahmen der maschinell unterstützten Spontanatmung (▶ BiLevel-VG, ▶ druckregulierte volumenkonstante Beatmung, ▶ Volume Support, ▶ AutoFlow) unter dem Aspekt der ▶ Lungenpro-tektion eine unerwartete Renaissance.

Assistierte Beatmung, A/C3.2.2

A/C, Assist-Control Ventilation IPPV/AssistCPPV/AssistS-CMV, Synchronized Continuous Mandatory VentilationS-IPPV, Synchronized Intermittent Positive Pressure Ventilation

Definition. �Zur kontrollierten Beatmung im weite-ren Sinne gehört auch die früher weit verbreitete assistierte Beatmung. Im Unterschied zur voll-ständig kontrollierten Beatmung kann der Pati-ent den Beginn der Inspirationsphase durch seine Atemanstrengungen selbst auslösen.

Steuerung. Inspirationsbemühungen des Patienten folgen „getriggerte“ ▶ volumenkontrollierte ma-schinelle – „mandatorische“ – Atemzugvolumina, die der Patient jedoch nicht selbst beenden kann. Werden vom Gerät keine Inspirationsbemühungen erkannt, wird der maschinelle Beatmungszug zeit-

gesteuert abgegeben (Assist-Control Ventilation, A/C, Abb. 3.4).

Atemarbeit. Sie ist durch die Höhe der Trigger-schwelle vorgegeben und damit bei korrekter Einstellung gering. Da jede erfolgreiche Trigge-rung des Patienten einen vollständigen maschi-nellen Atemhub auslöst, kann – insbesondere bei Patienten mit gesteigertem Atemantrieb – eine unbeabsichtigte Hyperventilation mit Hypokap-nie resultieren. Wird die Exspirationszeit zu kurz, kann es besonders bei Patienten mit obstruktiven Ventilationsstörungen (COPD, Asthma bronchiale) zur unbemerkten Lungenüberblähung durch ▶ Air-Trapping-Phänomene kommen.

HinweisDer Begriff „assistierte Beatmung“ wird gele gent lich auch im Zusammenhang mit Beatmungs strategien verwendet, die dem Patienten ein hohes – und variables – Maß an ventilatorischer Eigenleistung ermöglichen, wie z. B. ▶ PSV oder ▶ BIPAP. Im Gegensatz zu diesen sog. augmentierten (unterstützenden) Spontanatmungsmodes ist die assistierte Beatmung jedoch lediglich eine vom Patienten gesteuerte – getriggerte – kontrollierte Beatmung, wobei der Patient nur die maschinelle Beatmungsfrequenz

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Abb. 3.4 Assistierte Beatmung, Assist-Control (A/C). Mandatorische Beatmungszüge können getriggert werden (Pfeile), eine weitere Beeinflussung des Beatmungsmusters durch den Patienten ist nicht möglich.



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und damit das Atemminutenvolumen mit beeinflussen kann. Da der ventilatorische Eigenanteil des Patienten vernachlässigbar ist, wird die Spontanatmung durch die klassische „assistierte“ Beatmung weder unterstützt noch gefördert.

Klinische Bedeutung einfacher ■kontrollierter/assistierter Beatmungsverfahren

Die assistierte volumenkontrollierte Beatmung (S-CMV, A/C) gehörte früher zu den Standardver-fahren in Anästhesie und Intensivmedizin, da sie durch die Möglichkeit der Patiententriggerung eine bessere Synchronisation zwischen Patient und Respirator ermöglichte. Eine Muskelrelaxation war dadurch nicht mehr zwangsläufig erforderlich und der Sedierungsbedarf war geringer. Techni-sche Weiterentwicklungen und neue Beatmungs-strategien haben in den letzten Jahren die früher üblichen, einfachen „Assist/Con troler“ praktisch vollständig vom Markt verdrängt. Aufgrund der zahlreichen Nachteile starrer Beatmungsmuster sollten kontrollierte bzw. assistierte Beatmungs-verfahren ohne die Möglichkeit zur intermittie-renden und ungehinderten Spontanatmung – wenn überhaupt – nur noch in Ausnahmefällen angewendet werden. Dazu gehören:

Patienten mit erhöhtem intrakraniellem Druck, ●

schwere Störung der Atemregulation, ●

Muskelrelaxierung, Paralyse (Narkose!), ●

Versagen der Atemmuskulatur (z. B. bei der ●

dekompensierten ▶ COPD).

Allerdings ist auch bei diesen Erkrankungen der Einsatz moderner druck- oder volumenkontrol-lierter Beatmungsverfahren empfehlenswert, die dem Patienten zumindest die Möglichkeit zur (zu-sätzlichen) ungehinderten Eigenatmung erlauben. Da alle modernen Intensivrespiratoren zumindest über die Möglichkeit zur S-IMV-Beatmung verfü-gen, ist S-CMV als eigenständige Beatmungsform entbehrlich. Da sie keine Vorteile bietet, aber na-hezu immer die medikamentöse Anpassung des Patienten an den Respirator erfordert, sollte sie ge-nerell nicht mehr angewendet werden.

MerkeKeine Indikation für SCMV in der Intensivmedizin.

Druckkontrollierte Beatmung, 3.2.3 PC-CMV

PC-CMV, Pressure Controlled Continuous Mandatory Ventilation PCV, Pressure Controlled Ventilation

Definition. �Bei der druckkontrollierten Beatmung (Pressure Controlled Ventilation, PC-CMV) deze-leriert der initial hohe Flow nach Erreichen des eingestellten inspiratorischen Druckniveaus, so dass während der Inspirationszeit ein konstanter Druck in den Atemwegen aufrechterhalten wird (Abb. 3.5). Zielparameter und Kontrollvariable ist

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inkonstante Volumina

Trigger

Plateau-Druck

Abb. 3.5 Druckkontrollierte Beatmung. Zielparameter ist der Druck: Nach Erreichen des eingestellten Plateaudrucks dezeleriert der Inspirationsflow. Die applizierten Tidalvolumina hängen von Compliance und Resistance der beatmeten Lunge ab. Die mandatorischen Beatmungszüge können patientengetriggert verabreicht werden, sofern die Triggerung innerhalb des Erwartungszeitfensters erfolgt.



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also der Druck. Floweinstellungen am Gerät sind nicht möglich.

HinweisOb sich durch den dezelerierenden Flowverlauf tatsächlich eine bessere intrapulmonale Gasverteilung in den Lungen erzielen lässt als durch volumenkontrollierte Beatmung mit konstantem Flow, wird seit Jahren kontrovers diskutiert.

Atemvolumina. Das effektiv verabreichte Tidalvo-lumen hängt von der Höhe des inspiratorischen Druckniveaus, der aktiven Inspirationszeit sowie den atemmechanischen Eigenschaften der beat-meten Lunge ab. Druckkontrollierte Beatmungs-formen sind daher grundsätzlich volumeninkon-stant und erfordern immer das engmaschige ▶ Mo-nitoring der Atemvolumina. Bei Undichtigkeiten im System, z. B. durch Leckagen im Beatmungsteil oder bronchopleurale Fisteln, kann die Ventilation der Lungen durch Erhöhung des Flows innerhalb gewisser Grenzen aufrechterhalten werden.

Steuerung. Die Umschaltung in die Exspiration erfolgt im Gegensatz zur druckgesteuerten Be-atmung zeitgesteuert. Die Zeitsteuerung bezieht sich jedoch lediglich auf die Inspirationsphase: Inspirationsbemühungen des Patienten während der Exspirationsphase können einen neuerlichen druckkontrollierten Beatmungszug auslösen. In der Inspirationsphase führen Spontanatmungs-bemühungen des Patienten zwar aus der Flowde-zeleration heraus zu erneutem Flowanstieg, die freie Exspiration ist jedoch nicht vor Ablauf der zeitgesteuerten Inspirationsphase möglich, da das Exspirationsventil während des mandatorischen Inspirationshubes geschlossen ist. Damit ist eine ungehinderte Spontanatmung ausgeschlossen. Bei forcierter Gegenatmung oder Hustenstößen öffnet das Exspirationsventil oberhalb des eingestellten Druckniveaus und bricht die Inspiration ab: ▶ in-spiratorische Druckbegrenzung (Abb. 3.6).

MerkeFreie Spontanatmung ist bei VCPCV ausgeschlossen.

HinweisDruckbedingte Schädigungen einer oder beider Lungen, z. B. durch versehentliche Fehllage des Tubus, werden verhindert, da unerwünschte oder unbemerkte dauerhafte Anstiege der Beatmungsdrücke über das vorgewählte Niveau sicher vermieden werden können.

Klinische Bedeutung druckkontrollierter ■Beatmungsverfahren

Druckkontrollierte Beatmungsformen werden heute von vielen Intensivmedizinern gerade bei schweren Lungenerkrankungen bevorzugt. Der bislang herausragende Stellenwert der druckkon-trollierten Beatmung im Rahmen der ▶ lungenpro-tektiven Beatmung wird derzeit allerdings in Frage

Atemanstrengungen

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Abb. 3.6 Druckkontrollierte Beatmung: „Gegenat-mung“. Inspirationsbemühungen auf dem unteren Druckniveau können vorzeitige maschinelle Beatmungszüge auslösen, Inspirationsbemühungen auf dem oberen Druckniveau führen zu vermehrter Flow und Volumenlieferung (rote Markierungen). Freie Exspiration auf dem oberen Druckniveau ist nicht möglich, da das Exspirationsventil bis zum Ablauf der zeitgesteuerten Inspirationsphase verschlossen bleibt, reduziert jedoch die Flow und Volumenlieferung. Gepunktete Linie: Theoretischer DruckFlowVolumenVerlauf ohne Gegenatmung.



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gestellt, da die Begrenzung der Beatmungsdrücke allein keineswegs eine Garantie für eine Beatmung mit „unkritischen“ Tidalvolumina darstellt. So wur-de bei Untersuchungen zur Frage der Umsetzung lungenprotektiver Beatmungsverfahren festge-stellt, dass Patienten mit schweren Lungenerkran-kungen unbemerkt zu einem hohem Prozentsatz und über längere Zeiträume mit inadäquat hohen Tidalvolumina beatmet wurden – trotz Begren-zung der Beatmungsdrücke. Die druckkontrollierte Beatmung ist also nur dann lungenprotektiv, wenn sie engmaschig an Veränderungen der Compliance und Resistance angepasst wird.

Beatmung mit umgekehrtem 3.2.4 Atemzeitverhältnis, IRV

IRV, Inverse Ratio Ventilation

Definition. � Bei der Beatmung mit umgekehrtem Atemzeitverhältnis (Inverse Ratio Ventilation, IRV) handelt es sich um keine eigenständige Be-atmungsform, sondern lediglich um eine Variante der kontrollierten Beatmung, bei der die Inspirati-onsdauer länger gewählt wird als die Exspirations-dauer: I/E > 1.

IRV kann sowohl im volumenkontrollierten Mo-dus (VC - IRV) als auch druckkontrolliert (PC - IRV) durchgeführt werden. Bei VC - IRV kann die Inspi-rationsphase entweder durch Ausdehnung der in-spiratorischen Plateauphase oder durch Reduktion der Flowgeschwindigkeit verlängert werden (Abb. 3.7). Bei gleichen Tidalvolumina sind die endin-spiratorischen Drücke bei beiden Verfahren gleich. Niedrigere Flussgeschwindigkeiten sind jedoch turbulenzärmer und bewirken damit möglicher-weise eine gleichmäßigere Verteilung der Atemga-se in den Luftwegen.

Die im Display des Respirators angezeigten Kur-venverläufe für Druck, Flow und Volumen erlau-ben wichtige Rückschlüsse auf die pulmonale Si-tuation, wie z. B. die Erkennung von intrinsic PEEP-Phänomenen (Abb. 3.8).

BeachteBei extremer VCIRV mit Atemzeitverhältnissen von 3:1 oder mehr besteht immer die Gefahr des ▶ AirTrapping, d. h. einer allmählichen (und häufig unbemerkten) Überblähung der Lunge durch sich addierende exspiratorische Restvolumina. Bei druckkontrollierter PCIRV ist das Risiko der dynamischen Überblähung der Lunge geringer, da eine progrediente Zunahme der pulmonalen Gasvolumina durch den eingestellten inspiratorischen Beatmungsdruck begrenzt ist. Allerdings nehmen die Tidalvolumina ab, je ausgeprägter das AirTrapping und je höher der ▶ intrinsic PEEP werden (Abb. 3.8). Daher ist in diesem Fall eine engmaschige Überwachung der Tidalvolumina erforderlich.

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a b c

Abb. 3.7 Inverse Ratio Ventilation, IRV.IRV bei volumenkontrollierter Beatmung: VC IRV (rote Markierungen)a durch Verlängerung des Plateaus oderb Reduktion des Inspirationsflows mit Verlängerung

der aktiven Inspirationsphase. IRV bei druckkontrollierter Beatmung: PC IRV

c durch Verlängerung der inspiratorischen Plateauphase.



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In der Flowkurve sind die Auswirkungen des in-trinsic PEEP als endexspiratorischer Restflow gut zu erkennen (Abb. 3.8). Seine Höhe ist jedoch am Druckmanometer des Respirators nicht direkt ab-lesbar. Bei älteren Respiratoren, die über keine On-line-Darstellung von Druck- und Flowkurven ver-fügen, werden intrinsic PEEP-Phänomene daher oft übersehen. Quantitativ lässt sich der intrinsic PEEP nur durch ein endexspiratorisches ▶ Okklu-sionsmanöver messen. Dazu werden am Ende der Exspirationsphase sowohl das In- als auch das Ex-spirationsventil verschlossen. Im Verlauf der we-nige Sekunden dauernden Verschlusszeit findet ein Druckausgleich zwischen den Atemwegen und dem Beatmungssystem statt, an dessen Ende der Restdruck in den Atemwegen am Druckmanome-ter als Summe aus dem am Respirator einstellba-ren PEEP und dem intrinsic PEEP abgelesen wer-den kann (siehe Abb. 2.14, S. 74). Der Gesamt-PEEP setzt sich somit zusammen aus externem PEEP und intrinsic PEEP.

HinweisAuch hohe exspiratorische Atemwegswiderstände (Atemwegsobstruktion, Tubusobstruktion), hohe Atemfrequenzen (Tachypnoe) und große Hubvolumina können zur Ausbildung von intrinsic PEEP beitragen.

Klinische Bedeutung der Inverse ■Ratio Ventilation (IRV)

Verlängerte Inspirationszeiten, PEEP sowie intrinsic PEEP-Phänomene erhöhen den mittleren Atemwegsdruck, der eine entscheidende Deter-minante bei der Verbesserung der Oxigenierung ist. Hauptindikation für IRV ist somit die schwere, therapie refraktäre ▶ respiratorische Insuffizienz im Rahmen des ▶ akuten Lungenversagens (ARDS). In Studien konnte allerdings ein klinischer Nut-zen nicht nachgewiesen werden, zudem besteht das Risiko der dynamischen Überblähung der Lun-ge (▶ Volu trauma). Die Gefahr ist bei druckkont-rollierter IRV zwar geringer als bei volumenkon-trollierter IRV, dennoch sollte die Indikation zur Durchführung von IRV streng gestellt werden.

MerkeHohes Risiko der Lungenüberblähung und fraglicher klinischer Nutzen verbieten den unkritischen Einsatz von IRV.

„Fighting the respirator3.2.5 “

Definition. � Bei allen volumenkontrollierten/assis-tierten Beatmungsformen sowie auch der klassi-schen druckkontrollierten Beatmung verursachen Atemanstrengungen des Patienten innerhalb der Inspirationsphase frustrane Atemexkursionen, da sie nicht durch entsprechende Anpassungen der maschinellen Flow-/Volumenlieferung beantwortet

VC-IRV

exspiratorischer Restflow

endexspiratorische Restvolumina

konstante Tidalvolumina Abnahme der Tidalvolumina

PC-IRV

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Abb. 3.8 Air-Trapping durch intrin-sic PEEP. Exspiratorische Restflows im FlowZeitDiagramm weisen auf intrinsic PEEP–Phänomene hin. VC IRV: Hohes Überblähungsrisiko der Lunge durch Applikation volumenkonstanter Tidalvolumina. PCIRV: Geringeres Überblähungsrisiko der Lunge, aber konsekutive Abnahme der applizierten Tidalvolumina.



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werden, sondern lediglich zu Druckschwankungen im Schlauchsystem führen (Abb. 3.6 und Abb. 3.9). Bei wachen Patienten mit intaktem Atemantrieb, z. B. in der postoperativen Phase, sind die Nachtei-le der starren Beatmung besonders deutlich. Sie zeigen sich u. a. in Dyspnoe, Stressreaktionen und unerwünschten kardiovaskulären Wirkungen. For-cierte Atemanstrengungen (Gegenatmen, „fighting the respirator“) mit Ausbildung hoher und höchster Atemwegsdrücke können beim Versuch, die Lungen gegen geschlossene Exspirationsventile zu entlee-ren, zum ▶ Barotrauma führen. Dagegen kann der Unterdruck in den Atemwegen durch forcierte In-spirationsbemühungen gegen geschlossene Ventile – ähnlich wie bei geschlossener Glottis durch einen Laryngospasmus – ein Lungenödem verursachen.

Die Möglichkeit zur Triggerung der maschi-nellen Beatmungszüge schafft bei wachen und/oder agitierten Patienten keine Abhilfe: Durch die schnell aufeinander folgenden maschinellen Beat-mungszüge kann es zur intermittierenden pulmo-nalen Hyperinflation durch sich addierende exspi-

ratorische Restvolumina (▶ Air-Trapping) und da-mit zur Aggravierung der Situation kommen. Zur Vermeidung zusätzlicher alveolärer Gasaustausch-störungen sowie kardiovaskulärer (Hypertonie, Ta-chykardie) und pulmonaler Komplikationen ist die Verabreichung von Sedativa und Analgetika zur Unterdrückung des Atemantriebs und Anpassung des Patienten an den Respirator in der Regel un-umgänglich.

Merke„Gegenatmen“ gegen den Respirator gefährdet den Patienten.

Wechseldruckbeatmung,3.2.6 PNPV

PNPV, Positive Negative Pressure Ventilation

Definition. �Die Wechseldruckbeatmung oder Posi-tiv-Negativ-Beatmung ist ebenfalls definitionsge-mäß eine Überdruckbeatmung; die Exspiration er-folgt jedoch nicht passiv, sondern wird aktiv durch einen vom Respirator ausgeübten Sog von –6 bis –10 mbar unterstützt (Abb. 3.10). Dadurch wird

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AtemanstrengungenBegrenzungsdruck

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Abb. 3.9 Volumenkontrollierte Beatmung VC-CMV: „Gegenatmung“. Atemanstrengungen des Patienten führen zu erhöhten Atemwegsdrücken, Volumeninkonstanz durch Überschreiten des insp iratorischen Begrenzungsdrucks und vorzeitiger Triggerung maschineller Beatmungszüge (rote Markierungen). Gepunktete Linie: Theoretischer DruckFlowVolumenVerlauf ohne Gegenatmung.

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Abb. 3.10 Wechseldruckbeatmung. Erläuterungen im Text.



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ein niedrigerer intrapulmonaler (alveolärer) Mit-teldruck als bei IPPV (Intermittent Positive Pres-sure Ventilation) erreicht. Der venöse Rückstrom zum Herzen wird verbessert, die ungünstigen Aus-wirkungen der Überdruckbeatmung auf die Herz-Kreislauf-Funktion sind entsprechend geringer.

Klinische Bedeutung der ■Wechseldruckbeatmung

Die PNPV begünstigt die Atelektasenbildung und verschlechtert damit den pulmonalen Gasaus-tausch, so dass diese Beatmungsform – trotz ge-wisser Vorzüge hinsichtlich der Hämodynamik – heute in der klinischen Routine nicht mehr ange-wendet wird.

Externe Wechseldruckbeatmung mit ■dem Tankrespirator (Eiserne Lunge)

Wechseldruckbeatmung war auch die vorherr-schende Form bei der Behandlung atemgelähmter Patienten mithilfe des sog. Tankrespirators (Abb. 3.11). Dabei liegt der Körper des Patienten bis zum Hals komplett im Inneren eines Hohlzylinders, der Kopf bleibt außen. Das Gerät schließt am Hals luftdicht ab und erzeugt einen Unterdruck von –15 mbar oder mehr, wodurch Außenluft durch Mund oder Nase des Patienten in die Lungen ein-gesaugt wird. Die Ausatmung wird durch Ein leiten eines Überdrucks von ca. 5 mbar in die Patienten-kammer erleichtert. Die Beatmungsfrequenzen liegen zwischen 10 und 20 Druckwechseln pro Mi-nute.

Die „Eiserne Lunge“ wurde um 1920 vom US-amerikanischen Ingenieur Philip Drinker zur Beat-mung lungenkranker Patienten entwickelt. Durch die Imitation der intrathorakalen Druckverhältnis-se, wie sie unter normaler Spontanatmung vorlie-gen, erhoffte man sich eine möglichst „physiologi-sche“ Beatmung. Diese Hoffnungen haben sich nicht erfüllt. Während der Polio-Epidemien Anfang der 50er Jahre zeigte sich die Überlegenheit der maschi-nellen Überdruckbeatmung via Endotrachealtubus.

HinweisBis heute gibt es in der ganzen Welt zahlreiche Patienten, die auf die teilweise oder vollständige Unterstützung ihrer Atmung durch einen Tankrespirator angewiesen sind. Erst kürzlich starb eine Amerikanerin im Alter von 72 Jahren, die über 60 Jahre lang in einer eisernen Lunge verbracht hatte. Als Elfjährige erkrankte sie an Poliomyelitis und war seitdem auf den 400 Kilogramm schweren Apparat angewiesen.

b

Abb. 3.11 Tankrespirator. a Tankrespirator E 52 von Dräger aus den 50er Jahren

des letzten Jahrhunderts. Durch Verschließen des durchsichtigen sog. Doms am Kopfende war bei geöffnetem Tank die Durchführung einer nichtinvasiven Positivdruckbeatmung – ähnlich wie bei der modernen Helmbeatmung! – möglich.

b Das Schema veranschaulicht das Prinzip des Tankrespirators.

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Maschinell unterstützte 3.3 SpontanatmungDruckunterstützte 3.3.1 Spontanatmung, PSV

PSV, Pressure Support Ventilation ASB, Assisted Spontaneous BreathingIPS, Inspiratory Pressure SupportIFA, Inspiratory Flow AssistanceIA, Inspiratory AssistPS, Pressure Supportinspiratorische Druckunterstützunginspiratorischer Hilfsdruck

Definition. � Die druckunterstützte Beatmung ist eine Mischform aus Spontanatmung und maschi-neller Beatmung, die bereits 1981 in die Klinik ein-geführt wurde und heute in jedem modernen Re-spirator verfügbar ist. Ursprünglich als Mode zur Entwöhnung vom Respirator eingeführt, wird PSV heute neben anderen Spontanatmungsverfahren bei allen Erkrankungsbildern eingesetzt, die eine partielle Übernahme der Atemarbeit durch den Respirator erfordern.

Funktionsprinzip ■

PSV ist ein druckkontrollierter, patientengetrig-gerter und -gesteuerter Beatmungsmodus. Jede Inspirationsbemühung des Patienten verursacht nach Überwindung der ▶ Triggerschwelle einen sprunghaften Anstieg des Beatmungsdrucks auf das eingestellte inspiratorische Druckniveau. Die-se Druckdifferenz löst einen dezelerierenden Flow aus, der vom initialen Maximum exponentiell ab-nimmt. Erfolgt keine Patiententriggerung, wird auch kein Volumen verabreicht.

Die ▶ Flowdezeleration wird wesentlich durch die ▶ Zeitkonstanten der Lungen bestimmt. Das resultierende Tidalvolumen ist somit nicht nur ab-hängig von der Höhe des eingestellten Differenz-drucks sowie der Intensität und Dauer der Inspira-tionsbemühung, sondern auch von der Compliance und Resistance der Patientenlungen (Abb. 3.12).

MerkeDer maschinelle Support ist abhängig vom Unterstützungsdruck sowie der Compliance und Resistance der Lunge.

Die Exspiration wird eingeleitet, sobald der Flow auf einen vorgegebenen oder ●

einzustellenden Prozentsatz des inspiratori-schen Spitzenflows (z. B. 25 % bei Erwachsenen, 6 % in der Pädiatrie) abgesunken ist (▶ Flow-steuerung, Abb. 3.12), oder alternativwenn ein definierter, nicht veränderbarer abso- ●

luter Flow (meist zwischen 2 und 6 l/min) un-terschritten wird, oder Exspirationsbemühungen des Patienten als ●

Druckanstieg (z. B. 1 – 3 mbar oberhalb des einge-stellten inspiratorischen Unterstützungsdrucks) erkannt werden (▶ Drucksteuerung, Abb 3.12).

Bei älteren Beatmungsgeräten sind die Umschalt-kriterien meist fest vorgegeben. Einige neuere Respiratoren erlauben dagegen die Modifikation einzelner Variablen, z. B. des Spitzenflowprozent-satzes: Je höher dieser Wert eingestellt wird (z. B. auf 30 %), desto stärker wird die Inspirationszeit ver-kürzt. Aus Sicherheitsgründen wird bei manchen Geräten zusätzlich nach Ablauf einer bestimmten Zeit (z. B. 5 s) in die Exspiration geschaltet.

MerkeIm Idealfall bestimmt der Patient Beginn, Verlauf und Volumen des maschinell unterstützten Atemzuges.

BeachteDie Umschaltung in die Exspiration korreliert nicht notwendigerweise auch mit dem Ende der Inspirationsbemühungen des Patienten. Insbesondere bei hoher inspiratorischer Druckunterstützung wird über die vollständige Relaxation der Atemmuskulatur hinaus weiter Volumen appliziert (Abb. 3.13). Diese maschinelle Volumenlieferung erfolgt unabhängig von den In spirationsbemühungen des Patienten! Der Anteil der von der Maschine übernommenen Atem arbeit hängt somit ganz erheblich von der Höhe der eingestellten Druckunterstützung sowie auch den Umschaltkriterien ab.


3.3 Maschinell unterstützte Spontanatmung 115

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Relaxation der AtemmuskulaturBeginn

inspiratorischer Sog

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Umschaltkriterium

Abb. 3.13 PSV: Atemmechanik und maschinelle Volumenliefe-rung. Die Flow und Volumenlieferung nimmt trotz gleichbleibender Druckunterstützung mit zunehmenden Inspirationsbemühungen (pMuskel ≅ Pleuradruck) des Patienten zu. Die Volumenlieferung erfolgt über die vollständige Relaxation der Atemmuskulatur hinaus (rote Markierungen), da die Exspirationsphase erst nach Abfall des Spitzenflows unter 25 % (Umschaltkriterium) eingeleitet wird. Dieser Anteil der Druckunterstützung entspricht maschineller Beatmung.

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a b ceingestellte Druckunterstützung

unterschiedliche Volumina

Abb. 3.12 Druckunterstützte Spontanatmung. Der Patient löst jeden Atemhub durch Triggerung aus, die Höhe der Flow/Volumenlieferung wird durch die Höhe der Druckunterstützung (mit inspiratorischer Rampe) vorgegeben. Die Exspiration wird eingeleitet durch Unterschreiten eines definierten Prozentsatzes vom inspiratorischen Spitzenflow (a und c) oder durch aktive Exspiration des Patienten (b) (rote Markierungen). Weitere Erläuterungen im Text.



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Geräteeinstellung ■

Die Einstellung der inspiratorischen Druckunter-stützung variiert meist zwischen 3 und 15 mbar. Niedrige Druckunterstützungen können bei intu-bierten und spontan atmenden Patienten sinnvoll sein, um die zusätzliche inspiratorische Resistance durch Tubus, Beatmungsfilter und Demand-Flow-System zumindest teilweise zu kompensieren. Die bessere Alternative ist jedoch die Aktivierung der automatischen ▶ Tubuskompensation (ATC), die als zusätzliche Option in neueren Beatmungsgerä-ten verfügbar ist.

Leitparameter bei der Einstellung der Druckun-terstützung in der klinischen Praxis ist das Tidal-volumen: Es sollte im Mittel ∼4 ml/kg KG (ideales KG) nicht unterschreiten. Andernfalls können die Atemfrequenzen ebenso wie der Anteil der Tot-raumventilation an der Gesamtventilation über-proportional zunehmen. Umgekehrt nimmt der Anteil der Atemarbeit des Patienten ab, je höher die Druckunterstützung gewählt wird. Bei Druck-unterstützungen von 10 mbar über PEEP und mehr ist von einer völligen Entlastung der Atemarbeit des Patienten auszugehen. Im Einzelfall muss die Höhe der inspiratorischen Druckunterstützung den individuellen pulmonalen und atemmecha-nischen Gegebenheiten des Patienten angepasst werden.

HinweisBei korrekter Einstellung der Druckunterstützung sollten inspiratorische Kontraktionen des M. sternocleidomastoideus unter Ruheatmung gerade nicht mehr erkennbar sein (Abb. 3.14), die Spontanatmungsfrequenzen sollten unter 30 pro Minute liegen. Der wache Patient sollte keine Atemnot verspüren.

BeachteBei einigen Respiratoren wird die Druckunterstützung in mbar über PEEPNiveau angegeben, bei anderen wird das tatsächliche inspiratorische Druckniveau unabhängig vom PEEP eingestellt. Der absolute PSVDruck errechnet sich hierbei aus dem eingestellten PSVDruckniveau minus dem PEEPDruck.

MerkeIndividuelle Einstellung der Druckunterstützung unter Berücksichtigung von Atemfrequenzen und Tidalvolumina.

PSV und Atemarbeit ■

Insgesamt wird die druckunterstützte Spontanat-mung von den meisten Patienten als sehr komfor-tabel empfunden, da sie neben der Atemfrequenz nicht nur den Beginn, sondern auch den Verlauf und das verabreichte Volumen des maschinell un-terstützten Atemzuges mitbestimmen können.

Im Vergleich zur reinen Spontanatmung mit oder ohne PEEP vermindert PSV signifikant die Atemarbeit und den O2-Verbrauch der Atemmus-kulatur, wobei der Patient weitgehend die Kontrol-le über das Atemmuster behält. Dadurch wird der ventilatorischen Erschöpfung entgegengewirkt. Gleichzeitig kann schnelle und flache Atmung oft-mals vermieden werden, wodurch sich die alveolä-re Ventilation verbessert. Die Höhe des Unterstüt-zungsdrucks muss allerdings individuell ermittelt werden; sie orientiert sich an Tidalvolumina und Atemfrequenzen. Hohe inspiratorische Druckun-terstützungen entsprechen druckkontrollierter Beatmung, der ventilatorische Eigenanteil des Pa-tienten ist nur marginal.

BeachteVor allem Patienten mit insuffizienter Funktion der Atempumpe verhalten sich bei hoher Druckunterstützung so, als wären sie ▶ „assistiert“ beatmet. Das heißt, ihre Muskelkraft reicht gerade aus, um die Inspiration zu triggern, danach lassen sie sich passiv beatmen (Abb. 3.14). Die Übergänge zwischen Spontanatmung und maschineller Beatmung sind somit fließend.

Da der intubierte Patient zusätzliche tubusbeding-te Atemarbeit leisten muss, kann bei CPAP-Spon-tanatmung die Einstellung einer Druckunterstüt-zung von 3 – 5 mbar oberhalb des PEEP-Niveaus sinnvoll sein, sofern der Respirator nicht mit einer ▶ automatischen Tubuskompensation (ATC) ausge-stattet ist.



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MerkeHohe Druckunterstützung entspricht de facto maschineller Beatmung.

Hohe Spontanatmungsfrequenzen, wie sie z. B. bei agitierten Patienten auftreten, können zu Synchro-nisationsproblemen zwischen Patient und Respi-rator führen, Patient und Maschine geraten „außer Phase“ (Abb. 3.15). Die Folge ist, dass nicht mehr alle Inspirationsbemühungen des Patienten vom Respirator erkannt werden und der Patient gegen den Respirator atmet. Ursächlich sind neben den unvermeidlichen ▶ Triggerlatenzzeiten gelegent-lich auch ▶ Intrinsic-PEEP-Effekte, die vor allem bei Patienten mit exspiratorischer Flowlimitierung (COPD, Asthma) gesehen werden. Abhilfe kann eine schrittweise Erhöhung der Druckunterstüt-zung bringen. Intrinsic-PEEP-Phänomene lassen sich teilweise durch eine Anhebung des externen PEEP kompensieren. Häufig ist jedoch die medika-mentöse Dämpfung des Atemantriebs notwendig.

HinweisDesynchronisationsphänomene treten auch bei Verwendung von Beatmungshelmen im Rahmen der ▶ nichtinvasiven Beatmung auf. Ursächlich ist meist das große kompressible Volumen des Helms, was zur erheblichen Zunahme der Triggerlatenz führt. In diesen Fällen sollte der Wechsel des Equipments zur Vollgesichtsmaske, MundNasenMaske oder Nasenmaske erfolgen.

Inspiratorische Rampe ■

Hohe geräteseitige Inspirationsflows bewirken schnelle Druckanstiege in den Atemwegen, wo-durch dem ventilatorischen Bedarf des Patienten am ehesten entsprochen wird. Bei Patienten mit restriktiven Lungenveränderungen oder mit hoher Resistance in den Atemwegen kommt es jedoch zum vorzeitigen Abbruch der Inspirationsphase, da das Umschaltkriterium (Unterschreiten von z. B. 25 % des inspiratorischen Spitzenflows bzw. Errei-chen der Druckgrenze) zu früh erreicht wird. Da-

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Abb. 3.14 Reduktion der inspiratorischen Atemarbeit durch inspiratorische Druckunterstützung.a Spontanatmung ohne inspiratorische Druckunterstützung. Deutliche elektrische Aktivitäten in Diaphragma

(Edi) und Atemhilfsmuskulatur (hier: M. sternocleidomastoideus, Esm). Überlagerung durch EKG.b Spontanatmung mit inspiratorischer Druckunterstützung von 10 mbar. Reduzierte elektrische Aktivitäten in der Atemmuskulatur (weiterhin Überlagerung durch EKG), deutliche Abnahme der Atemfrequenzen. Beachte die Veränderungen der intrathorakalen Druckverhältnisse (Atemwegsdrücke pAW und transdiaphragmale Drücke pdi). Die Tidalvolumina (VT) bleiben nahezu unverändert (nach einer Originalregistrierung von Brochard et al. 1989).



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durch werden nur vergleichsweise niedrige Volu-mina verabreicht. Bei manchen Beatmungsgerä-ten kann daher die Steilheit des inspiratorischen Druckanstiegs, d. h. die Zeit bis zum Erreichen des Druckplateaus, variiert werden. Dies wird durch die Reduktion der initialen Flowgeschwindigkeit erreicht. Durch den geringeren Spitzenflow („in-spiratorische Rampe“) wird das Umschaltkriterium später erreicht, die Flowphase wird länger (Abb. 3.16). Trotz des niedrigeren Initialflows nehmen die Atemvolumina zu. Gleichzeitig kann häufig eine bessere Anpassung der Druckunterstützung an die Spontanatmung des Patienten erreicht wer-den. Wird die Druckanstiegsgeschwindigkeit aller-dings zu niedrig eingestellt (z. B. 2 s), resultieren unter Umständen Luftnot und vorzeitige Exspira-tionsbemühungen des Patienten. Hierdurch sinkt die Akzeptanz der Atemhilfe, gleichzeitig steigt die Atemarbeit des Patienten an. Letztlich kann die Rampe nur anhand klinischer Parameter, d. h. der Beobachtung der Interaktion zwischen Patient und Maschine, eingestellt werden.

FaustregelDie Rampe sollte umso steiler eingestellt werden, je höher der Atemantrieb (hohes Atemminutenvolumen, Tachypnoe) des Patienten ist. Bei wachen und kooperativen Patienten kann die optimale Einstellung durch den direkten Dialog zwischen Patient und Therapeut erleichtert werden.

MerkeDie inspiratorische Rampe dient der besseren Anpassung der PSV an die pulmonalen Verhältnisse und die Bedürfnisse des Patienten.

Apnoefunktion ■

Da PSV einen intakten Atemantrieb des Patien-ten zwingend voraussetzt, können Störungen des Atemantriebs, z. B. durch Sedativa oder opioid-

Ppleuv

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BeginnInspiration Ende

Inspiration

Restflow

Δt Δt Δt

Abb. 3.15 Isometrische Atemar-beit durch Phasenverschiebung. Dynamische Hyperinflation führt zu verzögerter Entleerung der Alveolen (PAlveol) und endexspiratorischem Restflow, der den initialen Inspirationsbemühungen (PPleu) des Patienten zuwiderläuft (rote Markierungen). Der Triggerimpuls (Δt) erreicht den Respirator daher zeitversetzt, die maschinelle Druckunterstützung (PAW) wird zeitverzögert appliziert (rote Markierungen). Bei Patienten mit eingeschränkter ventilatorischer Reserve können Gerät und Patient dadurch intermittierend außer Phase geraten, d. h., es wird nicht mehr jede Atemanstrengung maschinell unterstützt: frustrane Atemexkursionen. Durch den Abbau des intrinsic PEEP folgt der nächste Atemzug nach kürzerer Triggerlatenz mit höherem Tidalvolumen. PPleu = Pleuradruck, PAW = Atemwegsdruck, PAlveol = Alveolardruck.



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haltige Analgetika, zur Hypoventilation bis hin zur Apnoe führen. Diese Gefahr kann bei einigen Respiratoren durch Einstellen einer Sicherheits-funktion, der sog. „Apnoeventilation“, vermieden werden. Dieser Back-up-Mechanismus wechselt automatisch in eine kontrollierte Beatmungsform über, sobald ein vorher definiertes Minutenvolu-men oder eine Mindest-Atemfrequenz unterschrit-ten wurden. Verfügt das Gerät über keine derar-tige Funktion, ist die engmaschige Überwachung der Atemvolumina, z. B. durch ▶ Kapnometrie, unerlässlich.

MerkeDie Aktivierung der Apnoeventilation erhöht die Sicherheit des Patienten.

Klinische Bedeutung der druck- ■unterstützten Spontanatmung (PSV)

Die PSV besitzt heute einen festen Stellenwert bei der maschinellen Beatmung respiratorisch insuffi-zienter Patienten, entweder als eigenständige Be-atmungsform oder in Verbindung mit ▶ S-IMV, ▶ MMV oder ▶ BIPAP. Selbst Patienten mit schwe-

ren Oxigenierungsstörungen können mit PSV, kombiniert mit hohem PEEP, erfolgreich behandelt werden, sofern der Atemantrieb intakt ist. Bei der schwierigen Entwöhnung langzeitbeatmeter Pati-enten ist PSV in vielen Zentren der Beatmungsmo-dus der Wahl.

Intermittierende mandatorische 3.3.2 Beatmung, IMV

S-IMV, Synchronized Intermittent Mandatory Venti-lationVC-S-IMV, Volume Controlled S-IMV (volumenkon-trollierte S-IMV)PC-S-IMV, Pressure Controlled S-IMV (druckkontrol-lierte S-IMV)

Definition. � Die intermittierende mandatorische Beatmung ist seit 1973 in der klinischen Routine etabliert. IMV kombiniert Spontanatmung und volumen- oder druckkontrollierte, zeitgesteuerte maschinelle Beatmung bei Patienten, deren Eigen-ventilation zur Sicherstellung adäquater Atemmi-nutenvolumina nicht ausreicht.

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Flowphase

Rampe

25% des Spitzenflows UmschaltpunktUmschaltpunkt

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a bAbb. 3.16 PSV: Inspiratorische

Rampe.a Hoher Inspirationsflow, keine

Rampe: Das 25 %Kriterium (rote Markierung) wird früh erreicht.

b Niedriger Inspirationsflow, inspiratorische Rampe: Das 25 %Kriterium wird später erreicht, die Flowphase ist länger.



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Funktionsprinzip und Geräteeinstellung ■

Frequenz, Hubvolumen und Beatmungsmuster sind geräteseitig einstellbar, wobei die mandato-rischen Beatmungshübe volumen- oder druckkon-trolliert appliziert werden können. Zwischen den intermittierenden Beatmungszügen kann der Pati-ent ungehindert spontan atmen (Abb. 3.17).

MerkeDie IMV erlaubt ungehinderte Spontanatmung zwischen den maschinellen Beatmungshüben.

Bei volumenkontrollierter IMV-Beatmung resul-tiert das maschinelle Mindest-Atemminutenvolu-men aus dem Produkt aus eingestelltem mandato-rischem Tidalvolumen VT und IMV-Frequenz fIMV:

AMV = VT × fIMV

Bei druckkontrollierter IMV ist die Höhe der appli-zierten Tidalvolumina abhängig von der ▶ Compli-ance und ▶ Resistance und damit inkonstant. Die Möglichkeiten des Patienten zur Beeinflussung der Ventilation sind durch die Einstellung der IMV-Pa-rameter limitiert. Eine inadäquate Geräteeinstel-lung kann die Spontanatmung sogar behindern, z. B. wenn das spontane Atemzugvolumen größer

als das eingestellte IMV-Volumen ist oder der Pa-tient während des maschinellen Beatmungszuges atmet (siehe auch Abb. 5.10, S. 204).

Erwartungszeitfenster. Werden die vorgegebenen maschinellen Beatmungszüge – wie heute üb-lich – patientengetriggert zur Verfügung gestellt, spricht man von S-IMV (Synchronized Intermit-tent Mandatory Ventilation). Die maschinellen Be-atmungszüge können jedoch nur innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls, des Erwartungszeit-fensters, durch Flow- oder Drucktrigger ausgelöst werden, damit die freie Spontanatmung zwischen den Beatmungen nicht behindert wird. Wird vom Respirator innerhalb dieser definierten Zeiteinheit keine Spontanatmungsbemühung des Patienten registriert, wird der mandatorische Beatmungs-hub unsynchronisiert verabreicht (Abb. 3.17).

HinweisSIMV ist nicht gleichbedeutend mit ▶ assistierter Beatmung. Der entscheidende Unterschied zur klassischen assistierten Beatmung (▶ SCMV, ▶ A/C) liegt darin, dass effektive Spontanatmung zwischen den maschinellen Beatmungshüben möglich ist, da nicht jede Inspirationsbemühung mit einem maschinellen Beatmungszug beantwortet wird. Die eingestellte IMVFrequenz und die Höhe der maschinellen Tidalvolumina ent

Erwartungszeitfenster

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Abb. 3.17 S-IMV: Korrekte Einstel-lung ermöglicht Spontanatmung. Spontanatmungsbemühungen innerhalb des Erwartungszeitfensters lösen (volumen)kontrollierte Beatmungshübe aus (rote Markierungen). Wird keine Inspirationsbemühung detektiert, wird der maschinelle Beatmungshub unsynchronisiert abgegeben.



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scheiden somit über den effektiven ventilatorischen Support des Respirators. Sie bestimmen damit auch den Anteil des Respirators an der Atemarbeit des Patienten.

MerkeBei SIMV können maschinelle Beatmungszüge nur innerhalb des Erwartungszeitfensters ausgelöst werden.

Da Spontanatmung ausschließlich zwischen den intermittierenden maschinellen Beatmungshüben und innerhalb der Erwartungszeitfenster möglich ist, schließen hohe IMV-Frequenzen oder auch vo-lumenkontrollierte Beatmungshübe mit niedri-gem Inspirationsflow eine effektive Spontanat-mung nahezu aus. Die Spontanatmungsaktivitäten des Patienten reduzieren sich dann auf die Trigge-rung der IMV-Beatmungszüge (Abb. 3.18).

MerkeHohe IMVFrequenzen und niedrige Inspirationsflows verhindern eine effektive Spontanatmung.

Andererseits können die spontan geatmeten Ti-dalvolumina zwischen den maschinellen Hüben bei insuffizienter Atemmechanik so niedrig sein,

dass sie zur alveolären Ventilation nur wenig bei-tragen. Dies führt nicht nur zu ineffektiver und un-ökonomischer Atemarbeit, insbesondere bei nied-rigen PEEP-Niveaus kann es auch zum vorwiegend exspiratorischen Verschluss der kleinen Atemwe-ge durch intermittierenden FRC-Abfall („shunt in time“) kommen, wodurch die Atemarbeit weiter erhöht wird. Bei eingeschränkter muskulärer Re-serve, eingeschränkter FRC und/oder erhöhtem Ventilationsbedarf des Patienten erscheint da-her die Unterstützung jedes einzelnen Atemzuges durch eine angemessene ▶ inspiratorische Druck-unterstützung sinnvoll, zumal die in- und exspi-ratorische Atemarbeit durch zusätzliche Atem-wegswiderstände wie Tubus, Demand-Ventile usw. ohnehin erhöht ist.

BeachteNotwendig ist die engmaschige Nachführung der maschinellen Parameter an die aktuellen ventilatorischen Bedürfnisse des Patienten. Nachteilig ist auch, dass die maschinellen Beatmungszüge nach einem fest vorgegebenen Zeitraster appliziert werden – unabhängig davon, wie hoch die ventilatorische Eigenleistung des Patienten zu diesem Zeitpunkt ist. Das be

Erwartungszeitfenster

SV SV SV

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SV triggert SV triggert

Abb. 3.18 S-IMV: Fehlerhafte Einstellung verhindert Spon-tanatmung (SV). Die effektive Spontanatmungszeit zwischen den maschinellen Beatmungszügen wird bei Einstellung niedriger Flows reduziert. Nahezu jede Inspirationsbemühung (SV) fällt in das Erwartungszeitfenster und wird mit einem maschinellen Beatmungszug beantwortet. Häufig ist die frustrane Zwischenatmung (SV) in die maschinellen Beatmungshübe (Pfeile) ohne effektive Volumenverschiebung.



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deutet, dass bei „zu viel“ maschineller Unterstützung die Spontanatmungskapazität des Patienten und damit die Fähigkeit zur teilweisen Übernahme der Atemarbeit behindert wird. Bei „zu wenig“ maschineller Hilfe bzw. zu großem Spontanatmungsanteil kann sich der Patient demgegenüber erschöpfen und in eine akute ventilatorische Insuffizienz geraten.

MerkeSIMV erfordert das ständige Nachführen der maschinellen Parameter an die aktuellen ventilatorischen Bedürfnisse des Patienten.

Klinische Bedeutung der ■synchronisierten intermittierende mandatorische Beatmung (S-IMV)

S-IMV galt lange Zeit als Standardverfahren bei nahezu allen respiratorischen Störungen in der In-tensivmedizin. Am meisten verbreitet war die vo-lumenkontrollierte S-IMV, was allerdings im We-sentlichen durch die technischen Möglichkeiten der gängigen Respiratoren bedingt war. S-IMV wurde insbesondere zur Entwöhnung von der Be-atmung eingesetzt, indem die Frequenzen der ma-schinellen Beatmungshübe schrittweise reduziert wurden. In klinischen Studien konnte jedoch ge-zeigt werden, dass das ▶ Weaning schneller und erfolgreicher mit anderen Beatmungsformen wie ▶ PSV oder ▶ BIPAP durchgeführt werden kann, so dass die Bedeutung von S-IMV in den letzten Jah-ren stark abgenommen hat.

Airway Pressure Release 3.3.3 Ventilation, APRV

Definition. � Airway Pressure Release Ventilation (APRV) bedeutet Spontanatmung auf einem hohen PEEP-Niveau von 20 – 30 mbar, wobei das PEEP-Niveau zur CO2-Abatmung in regelmäßigen Ab-ständen kurzzeitig auf 0 – 5 mbar entlastet wird („pressure release“) (Abb. 3.19). Während der kurzen Zeit der Systementlastung können schnel-le Alveolen exspirieren, während langsame durch Aufrechterhaltung des intrinsic PEEP wie bei der ▶ Inverse Ratio Ventilation gebläht bleiben.


Entlastung und Aufbau des PEEP-Niveaus bewir-ken Volumenverschiebungen, die im weitesten Sinne als druckkontrollierte zeitgesteuerte ma-schinelle Beatmungshübe angesehen werden kön-nen. Demnach ergibt sich die ventilatorische Un-terstützung aus der „Release“-Frequenz und der Druckdifferenz zwischen eingestelltem PEEP und Entlastungsniveau. Ziel der APRV-Atmung ist die Vergrößerung der gasaustauschenden Oberfläche durch alveoläres Rekruitment bei gleichzeitiger Er-haltung der Spontanatmungsmöglichkeit.

HinweisAPRV ohne Spontanatmung ist identisch mit zeitgesteuerter, druckkontrollierter ▶ IRVBeatmung mit extremem Atemzeitverhältnis (PC IRV).

MerkeAPRV ermöglicht Spontanatmung auf hohem PEEPNiveau mit kurzdauernder PEEPEntlastung.

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Abb. 3.19 APRV mit Spontanatmung. Kurzzeitige Entlastung der Atemwegsdrücke (Pressure Release) mit entsprechenden Flow und Volumenverschiebungen bei einem spontan atmenden Patienten.



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Die Einstellung der Druckniveaus ist abhängig von der Ausprägung der Erkrankung. Je nach Schwere wird die Höhe des oberen Druckniveaus anfangs zwischen 25 und 30 mbar liegen mit einer Dau-er von 2,5 – 4 s. Die Drucknachlasszeiten (Pressu-re Release) betragen zumeist 0,5 – 1 s. Nach einiger Zeit kann das obere Druckniveau schrittweise ge-senkt werden, sofern sich die Oxigenierung darun-ter nicht verschlechtert.

Klinische Bedeutung der Airway ■Pressure Release Ventilation (APRV)

Beim akuten ▶ Lungenversagen konnten unter APRV – gegenüber konventionellen Beatmungs-modi wie ▶ PC-CMV – eine Verbesserung der Lungen funktion sowie ein geringere Beeinträchti-gung der Hämodynamik nachgewiesen werden. APRV verbessert jedoch nur dann den Gasaus-tausch und die Perfusion, wenn ein ausreichender Spontanatmungsanteil vorhanden ist. APRV hat als eigenständige Beatmungsform keine klinische Be-deutung, zumal das Konzept der Beatmung mit inversem Atemzeitverhältnis weitgehend verlas-sen wurde (siehe Abschnitt ▶ IRV-Beatmung).

Biphasische positive 3.3.4 Druckbeatmung, BIPAP

BIPAP, Biphasic Positive Airway PressureBiLevel Pressure Controlled VentilationBiPhase VentilationBiVent

Definition. �Als Variante von APRV hat sich mitt-lerweile BIPAP (Biphasic Positive Airway Pres-sure) in der klinischen Routine etabliert. Hierbei handelt es sich ebenfalls um eine druckorientierte Beatmungsform, bei der Höhe und Dauer beider Druckniveaus variabel und unabhängig voneinan-der eingestellt werden können. Die Wechsel der Druckniveaus erfolgen zeitgesteuert; sie können aber durch die Vorgabe eines entsprechenden ▶ Erwartungszeitfensters auch patientengetriggert ausgelöst werden. Im Unterschied zur herkömm-lichen ▶ druckkontrollierten Beatmung erlaubt BIPAP darüber hinaus dem Patienten ungehinderte

Spontanatmung auf beiden (CPAP-)Druckniveaus und damit zu jedem Zeitpunkt innerhalb des Be-atmungszyklus (Abb. 3.20).


Anders als bei der konventionellen druckkon-trollierten Beatmung, bei der das Exspirations-ventil während des mandatorischen Atemhubes geschlossen bleibt, sind die In- und Exspirations-ventile bei BIPAP während des gesamten Atem-zyklus virtuell offen. Bei Spontanatmungsbemü-hungen des Patienten regelt der Respirator die Gasflüsse kontinuierlich nach, so dass die ein-gestellten oberen und unteren Atemwegsdrü-cke konstant bleiben. Die Wechsel der Druckni-veaus erfolgen prinzipiell zeitgesteuert: anders als bei der herkömmlichen druckkontrollierten Beatmung (siehe Abb. 3.5, S. 108) lösen Inspirati-onsbemühungen des Patienten auf dem unteren Druckniveau keine vorzeitigen Beatmungszüge aus. Der maschinelle Beatmungszug kann zwar auch patientengetriggert (▶ Erwartungszeitfens-ter) ausgelöst werden, jedoch erst nach Ablauf der Phasendauer.

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Abb. 3.20 BIPAP. Wechsel zwischen zwei Druckniveaus (Phigh und Plow), deren Dauer (Thigh und Tlow) zeitgesteuert ist. Freie Spontanatmung ist während des gesamten Atemzyklus möglich.



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MerkeBIPAP erlaubt freie Spontanatmung auf zwei alternierenden CPAPNiveaus.

HinweisBIPAP darf nicht mit BiPAP verwechselt werden. Bei beiden Bezeichnungen handelt es sich um eingetragene Warenzeichen der Fa. Respironics Inc. Die Fa. Dräger darf allerdings die in der Intensivmedizin mittlerweile etablierte Bezeichnung BIPAP für ihre Intensivrespiratoren nutzen, solange sie in einer Fußnote auf diesen Umstand hinweist. Die Fa. Respironics Inc. verwendet die Bezeichnung BiPAP für die ▶ nichtinvasive Beatmung im Heimbeatmungsbereich (▶ BiPAP S/T D Ventilatory Support System). Im Gegensatz zum BIPAP der Fa. Dräger und zu entsprechenden Modes anderer Hersteller erfolgt die Umschaltung zwischen den beiden inspiratorischen Druckniveaus bei BiPAP jedoch flowgesteuert. De facto handelt es sich bei BiPAP also um eine Form der druckunterstützten Beatmung (▶ PSV) mit dem Ziel, die Eigenatmung des Patienten zu augmentieren.


Da die Wechsel zwischen den Druckniveaus wie bei der druckkontrollierten Beatmung durch aktive maschinelle Volumenlieferung bzw. Entlastung des Systems erfolgen, wird der Anteil der maschinellen Unterstützung an der Gesamt ventilation durch die Einstellung von Höhe und Zeitdauer der Druckni-veaus definiert: Je größer die Differenz zwischen oberem und unterem Druckniveau ist und je kür-zer die Phasenzeiten sind, desto größer ist der ma-schinelle Ventilationsanteil (Abb. 3.21). Bei der Ein-stellung der BIPAP-Parameter gelten prinzipiell die gleichen Kriterien wie bei der ▶ druckkontrollier-ten Beatmung (PC-CMV). Unabhängig voneinander können Inspirationsdruck und -dauer (Phigh und Thigh) sowie Exspirationsdruck und -dauer (Plow und Tlow) eingestellt werden. Damit ergibt sich eine breite Palette von druckkontrollierten Beat-mungsverfahren, die sich von der Beatmung mit normalem Atemzeitverhältnis über die Beatmung mit umgekehrtem Atemzeitverhältnis (IRV-BIPAP oder APRV) bis hin zur Spontanatmung (CPAP) mit

und ohne inspiratorische Druckunterstützung er-streckt (siehe Abb. 3.22, S. 127).

Inspiratorische „Rampe“. Wie bei der ▶ druckkon-trollierten Beatmung (PC-CMV) ist der Initialflow bis zum Erreichen des vorgewählten oberen Druck-niveaus hoch, danach nimmt er rasch ab (▶ deze-lerierender Flow). Die Steilheit des Druckanstiegs zwischen dem unteren und dem oberen Druckni-veau kann bei einigen Geräten – ähnlich wie bei der druckunterstützten Spontanatmung – variiert wer-den: inspiratorische „Rampe“ (Abb. 3.22). Hiermit wird bei manchen Patienten eine bessere Toleranz gegenüber den hohen Initialflüssen erreicht.

Vorteile. Zusätzlicher Ventilationsbedarf des Pati-enten, z. B. durch Wachheit, Stress, Schmerz usw., kann durch die freie Spontanatmungsmöglichkeit jederzeit und bedarfsgerecht auf beiden Druckni-veaus gedeckt werden: Aus „Gegenatmen“ wird „Mitatmen“. Die Übergänge zwischen Teilsubsti-tution und vollständiger Substitution der Ventila-tion – und damit der Anteil an der Gesamtatemar-beit – sind fließend.

Merke„Mitatmen statt Gegenatmen“ unter BIPAP.

Die zusätzliche Spontanatmung fördert einer-seits den venösen Rückfluss, wodurch die Perfusi-on und damit auch der Sauerstofftransport verbes-sert werden. Andererseits wirkt sie sich günstig auf die ventilatorische Gasverteilung in den Lun-gen aus. Offenbar kann hierdurch der pulmonale Gasaustausch wesentlich verbessert werden. Ein weiterer und sehr wichtiger Vorteil ist, dass der ▶ Sedierungsbedarf unter BIPAP aufgrund der un-gehinderten Spontanatmung geringer ist als unter S-IMV oder erst recht unter herkömmlicher PCV-Beatmung. Typische Nebenwirkungen der Sedie-rung, wie z. B. Kreislaufdepression, Störung der Darmmotilität etc. können dadurch vermindert werden.

Nachteile. Die applizierten Tidalvolumina hängen nicht nur von der Druckdifferenz zwischen den beiden eingestellten Druckniveaus, sondern ganz wesentlich auch von der Compliance und der Resis-tance der beatmeten Lunge ab und sind damit per se volumeninkonstant. Verändern sich diese lun-



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genmechanischen Parameter, z. B. durch Rekrutie-rung zuvor verschlossener Lungenareale oder auch durch passagere oder dauerhafte Vigilanzänderun-gen des Patienten, verändern sich in entsprechen-der Weise auch die applizierten Volumina. Hieraus können unbemerkte, teilweise dramatische und langdauernde Veränderungen der applizierten

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Abb. 3.21 Einstellung der BIPAP-Parameter.a Erhöhung der Atemwegsmitteldrücke durch Anhebung beider Druckniveaus (a1) oder Verlängerung der

oberen Plateauphase (IRVBIPAP) (a2) bei Oxigenierungsstörungen.b Erhöhung der Druckdifferenz zwischen den Plateaus (b1) oder Erhöhung der Druckwechselfrequenz durch

Verkürzung einer oder beider Plateauzeiten (b2) bei Ventilationsstörungen.

Tidalvolumina resultieren (▶ lungenprotektive Beatmung). Während kurzfristige Schwankungen der Tidalvolumina unproblematisch sein dürften, kann eine längerfristige unbemerkte Hyperinflati-on zur Überdehnung primär intakter Lungenareale und damit zu zusätzlichen Lungenschädigungen führen. Ebenso unerwünscht sind inadäquat nied-



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rige Tidalvolumina, da sie dem Ziel des alveolären Rekruitments entgegenwirken.

MerkeDie Beatmung mit BIPAP ist nicht gleichbedeutend mit lungenprotektiver Beatmung!

BIPAP – ein Name für unterschiedliche ■Beatmungsformen

Hinter der Bezeichnung „BIPAP“ verbergen sich mittlerweile eine Vielzahl unterschiedlicher Beatmungsformen und -muster, die von der voll-ständigen maschinellen Beatmung bis hin zur Spontan atmung nahezu alle Formen der maschi-nellen Unterstützung umfassen. Die von den Ge-räteherstellern zur besseren Charakterisierung des Beatmungsmodus eingeführten zusätzlichen Bezeichnungen, wie z. B. IMV-BIPAP, sind leider missverständlich und daher wenig hilfreich. Der Vollständigkeit halber werden sie dennoch im Folgenden beschrieben. Aus klinischer Sicht ist in jedem Fall eine nähere Differenzierung des einge-stellten Beatmungsmodus unumgänglich, wobei die aktuellen Atmungsaktivitäten des Patienten mit berücksichtigt werden müssen.

HinweisDie geräteseitige Aktivierung des BIPAPModus bedeutet zunächst nichts weiter als die Wahl einer druckkontrollierten Beatmungsform, die dem Patienten zusätzliche spontane Atmung erlaubt. Ob und wie viel der Patient tatsächlich spontan atmet, hängt von der Tiefe der Analgosedierung sowie der Einstellung der Geräteparameter ab.

PCV-BIPAPAtmet der Patient nicht spontan, ist BIPAP iden-tisch mit der herkömmlichen zeitgesteuerten, druckkontrollierten Beatmung (PC-CMV) (Abb. 3.22a, siehe auch Abb. 3.5, S. 108). Dementspre-chend sind hinsichtlich Gasaustausch oder Hä-modynamik keine Vorteile gegenüber PC-CMV zu erwarten. Indikationen sind z. B. der tief sedierte oder sogar relaxierte Patient, bei dem Spontan-atmung nicht möglich oder sinnvoll ist (z. B. tie-fe Sedierung beim ▶ Schädel-Hirn-Trauma). Sind dagegen zusätzliche Spontanatmungsaktivitäten

erwünscht, z. B. zur Verbesserung des pulmonalen Gasaustauschs oder zur Einleitung der Weaning-Phase, muss entweder die Analgosedierung redu-ziert und/oder die maschinelle Unterstützung ver-mindert werden (Reduktion der Tidalvolumina und/oder der Beatmungsfrequenzen). Damit geht die Beatmungsform definitionsgemäß in einen an-deren Modus über, z. B. in das eigentliche, „origi-näre“ BIPAP.

MerkeBIPAP ohne Spontanatmung = druck kontrollierte Beatmung.

Originäres BIPAPThigh und Tlow sind etwa gleich lang, so dass der Pa-tient auf beiden Druckniveaus ungehindert spon-tan atmen kann (Abb. 3.22b). Typische Einstellun-gen sind z. B. Thigh 3 – 6 s, Tlow 3 – 6 s, woraus sich BIPAP-Frequenzen zwischen 5 und 10/min erge-ben. Die einzelnen Spontanatmungszüge selbst werden nicht unterstützt. Die maschinelle Unter-stützung wird ausschließlich durch die Druckdiffe-renz zwischen den einzelnen Niveaus sowie deren Zeitdauer bestimmt (= maschinelle Beatmungs-frequenz). Die Wahl der Druckniveaus (Phigh und Plow) hängt ganz wesentlich von der Eigenventila-tion des Patienten ab. Übliche Einstellungen sind 5 – 10 mbar für das untere und 10 – 20 mbar für das obere Niveau, abhängig vom resultierenden man-datorischen Tidalvolumen. Durch Absenken von Phigh und/oder Verkürzen der Plateauzeiten wird der Spontanatmungsanteil erhöht, durch Anhe-ben von Phigh und/oder Verlängern der Plateauzei-ten erniedrigt.

BIPAP + PSVDie Spontanatmung kann im BIPAP-Mode auf dem unteren Druckniveau zusätzlich durch eine ▶ in-spiratorische Druckunterstützung unterstützt werden (Abb. 3.2c). Hierdurch lässt sich die Atem-arbeit des Patienten reduzieren. Allerdings besteht die Gefahr, dass die Spontanatmungsaktivitä-ten durch eine zu hohe Einstellung der Druckun-terstützung eingeschränkt werden, wodurch der positive Effekt von BIPAP auf die Atemmecha-nik und den pulmonalen Gasaustausch vermin-dert wird. Besonders unübersichtlich wird die Si-tuation, wenn BIPAP mit ▶ PSV und ▶ ATC kom-biniert wird, da eine Abschätzung der effekti-



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ven maschinellen Atem unterstützung bzw. des Spontan atmungsanteils des Patienten kaum noch möglich ist. Besser ist es, sich für ein Konzept zu entscheiden: entweder Unterstützung jedes Atemzugs durch maschinellen Support wie bei der ▶ inspiratorischen Druckunterstützung oder Si-cherstellung der alveolären Ventilation durch Un-terstützung des Atemminutenvolumens mit unge-hinderter Spontanatmung wie bei BIPAP, ggf. mit ATC.

HinweisBei der IMPRV (Intermittent Mandatory Pressure Release Ventilation) handelt es sich um eine herstellerspezifische Abwandlung des BIPAP, bei der jeder spontane Atemzug auf beiden Druckniveaus mit zusätzlicher, leichter Druckunterstützung augmentiert wird. Diese Form von BIPAP ist derzeit nur im CesarVentilator verfügbar.

IRV-BIPAP und APRVDas obere CPAP-Niveau (Phigh) ist länger als das untere (Plow) (Abb. 3.22e). Wird Plow sehr kurz ge-wählt, z. B. 0,5 – 1,5 s, spricht man statt IRV-BIPAP auch von APRV (s. o.). In diesem Fall ist Spontanat-mung nur auf dem oberen Druckniveau zu regist-rieren, da die Dauer von Plow zu kurz ist. Aber auch hier wird der Wechsel von Plow zu Phigh meist von einer spontanen Inspiration verstärkt. Eine typi-sche Einstellung für BIPAP/APRV ist z. B. Thigh 2 – 6 s, Tlow 0,5 – 1,5 s (= APRV-Frequenz zwischen 8 und 24/min); Phigh 15 – 25 mbar, Plow 5 mbar. In der Regel kommt es hierbei zum Auftreten eines (er-wünschten) ▶ intrisic PEEP.

CPAPBei dieser „extremen“ Einstellung von BIPAP sind Plow und Phigh identisch. Daher spielen die entspre-chenden Zeiten (Tlow und Thigh) keine Rolle mehr (Abb. 3.22g). Die Spontanatmung kann mit inspira-torischer Druckunterstützung augmentiert werden.

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Abb. 3.22 BIPAP – ein vielseitiges Beatmungs-verfahren.a PCVBIPAP: druckkontrollierte Beatmung (PCCMV)

ohne Spontanatmung (s. auch Abb. 3.32),b originäres BIPAP: druckkontrollierte Beatmung mit

ungehinderter Spontanatmung,c IMVBIPAP mit Variation der inspiratorischen Druck

anstiegsgeschwindigkeit (Rampe),d PSVBIPAP: inspiratorische Druckunterstützung

(PSV) der Spontanatmung,e IRVBIPAP: Verlängerung des Atemzeitverhältnisses,f BIPAP/APRV: Extreme Inverse Ratio Ventilation,g CPAP: Angleichung beider Druckniveaus (mit und

ohne inspiratorische Druckunterstützung).



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HinweisBei Oxigenierungsstörungen: Erhöhung der ▶ FRC und alveoläres ▶ Rekruitment durch Erhöhung des pulmonalen Mitteldrucks, z. B. durch

gleichgerichtete Veränderung der unteren ●

und oberen Druckniveaus, und/oderVerlängerung der oberen Druckniveaus: IRV ●

BIPAP (Abb. 3.22e,f).

Bei Ventilationsstörungen und Hyperkapnie:Erhöhung der Druckdifferenz zwischen den ●

beiden Druckniveaus durch Erhöhung des oberen und/oder Senkung des unteren Drucks, oder Verkürzung der Niveauzeiten durch Zunah ●

me der Beatmungsfrequenzen und Augmentierung der Spontanatmung durch inspiratorische Druckunterstützung, z. B. als IMVBIPAP bzw. PSVBIPAP (Abb. 3.22c,d).

MerkeHohe Druckunterstützung schränkt die effektive Spontanatmung ein.

Klinische Bedeutung der biphasischen ■positiven Druckbeatmung (BIPAP)

BIPAP in seinen unterschiedlichen Varianten er-möglicht dem Patienten additive Spontanatmung innerhalb des gesamten Beatmungszyklus. Durch Verknüpfung mit druckkontrollierter zeitgesteu-erter Beatmung kann damit praktisch das gesam-te Spektrum der maschinellen Beatmung bis hin zur vollständigen Spontanatmung realisiert wer-den, ohne dass der Beatmungsmodus gewech-selt werden muss. Daraus resultieren im Vergleich zu anderen Beatmungsstrategien eine leichtere Bedienbarkeit sowie eine einfachere Anpassung an die aktuellen ventilatorischen Bedürfnisse des Patienten. Die Möglichkeit zur ungehinderten Spontanatmung verbessert den Komfort für den Patienten, gleichzeitig wird der pulmonale Gas-austausch optimiert. BIPAP ist damit nicht nur zur ▶ Entwöhnung vom Respirator geeignet, sondern auch zur ▶ postoperativen Nachbeatmung sowie zur Behandlung von Patienten mit ▶ ARDS. In vie-len Kliniken wird BIPAP daher mittlerweile als Standardbeatmungsmodus bei nahezu allen For-men der respiratorischen Insuffizienz eingesetzt.

Proportional Assist Ventilation3.3.5 , PAV

PPS, Proportional Pressure Support

Definition. �Proportional Assist Ventilation ist eine Modifikation der seit Jahren in der klinischen Pra-xis eingesetzten inspiratorischen Druckunterstüt-zung. Wie diese augmentiert PAV jeden einzelnen Spontanatemzug des Patienten. Voraussetzung ist also auch hier ein intakter Atemantrieb des Pati-enten.


Anders als bei der klassischen inspiratorischen Druckunterstützung, bei der das Druckniveau fest vorgegeben ist und durch unterschiedlich star-ke Atemanstrengungen des Patienten nicht beein-flusst werden kann, orientiert sich der Unterstüt-zungsdruck an der Muskelkraft des Patienten. Die aktuelle ventilatorische Unterstützung ändert sich von Atemzug zu Atemzug proportional zur aufge-brachten inspiratorischen Arbeit des Patienten (= Inspirationssog). Sie unterliegt damit direkt der Kontrolle des Atemantriebs.

Im Gegensatz zu PSV endet die maschinelle Flow-/Volumenlieferung jedoch mit dem Ende der aktiven Inspiration (Abb. 3.23), da das von ▶ PSV bekannte 25 %-Umschaltkriterium entfällt (siehe Abb. 3.13). Durch diesen Feed-back- Mechanismus soll sich der maschinelle Support den wechselnden ventilatorischen Bedürfnissen des Patienten besser und „physiologischer“ anpassen als die herkömmli-che inspiratorische Druckunterstützung. Dabei soll gleichzeitig die Atemmuskulatur effektiver entlas-tet werden. Dies ist von besonderer Bedeutung bei lungenkranken Patienten, die aufgrund von erhöh-ter Resistance und/oder erniedrigter Compliance erhöhte Atemarbeit leisten müssen.

MerkeDie maschinelle Unterstützung ändert sich proportional zur inspiratorischen Atemarbeit.



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Steuergrößen und Einstellung ■der Parameter

Die Steuergröße der Druckunterstützung, der Pleuradruck als Äquivalent der Muskelkraft PMuskel, ist unter klinischen Bedingungen nicht oder nur ungenau messbar. Stattdessen werden als Kon-trollvariablen der maschinellen Unterstützung die ▶ Compliance C und die ▶ Resistance R der Lunge eingesetzt, da die vom Patienten zu leisten-de Atem arbeit ganz wesentlich von diesen Größen abhängt.

P R VC VolumenMuskel =

× +×

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Zur teilweisen oder vollständigen Kompensation der Muskelarbeit ist somit bei der primären Ein-stellung von PAV zumindest näherungsweise die Kenntnis von Resistance und Compliance der Lun-ge erforderlich. Der Grad der maschinellen Unter-stützung ist einstellbar, getrennt nach resistivem und elastischem Anteil. Bei fehlerhafter Einstel-lung sind Instabilitäten des Feed-back-Mechanis-

mus möglich, die zu Unter- oder Überkompensa-tion führen.

Die exakte Bestimmung von Compliance und Resistance ist nur bei volumenkontrollierter Beat-mung ohne Spontanatmungsaktivitäten möglich. Spontan atmende Patienten müssen hierfür ent-weder kurzfristig tief sediert oder bis zum Sistie-ren der Spontanatmung hyperventiliert werden. Für die tägliche klinische Routine ist dieses Vor-gehen jedoch zu aufwändig und invasiv, zumal sich die atemmechanischen Parameter des wa-chen, spontan atmenden Patienten durch Stress, Schmerz oder Sedierung schnell ändern können. Stattdessen werden Compliance und Resistance zumeist anhand klinischer Parameter abgeschätzt. Hierdurch besteht jedoch das Risiko der Über- oder Unterkompensation durch fehlerhafte Anpassung der Geräteparameter.

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Relaxation der AtemmuskulaturBeginn

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Abb. 3.23 Proportional Assist Ven-tilation. Im Gegensatz zu PSV (siehe Abb. 3.13) nimmt die maschinelle Druckunterstützung mit zunehmenden Inspirationsbemühungen (pMuskel ≅ Pleuradruck) ebenfalls zu. Mit Beginn der Relaxation der Atemmuskulatur reduziert sich auch die maschinelle Flowlieferung (rote Markierungen) und endet gleichzeitig mit dem vollständigen Ende der Inspirationsbemühung.



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HinweisZur Vermeidung einer Überkompensation sollte primär nur eine etwa 80 %ige Kompensation der Atemarbeit angestrebt werden. Dennoch sind sog. „Runaway“Phänomene nicht auszuschließen, z. B. durch Verbesserung der Lungencompliance im Verlauf und/oder unzureichende Nachführung der Geräteparameter. Zeichen der Überkompensation können inadäquat hohe Tidalvolumina sein, Aktivierung der Exspirationsmuskulatur („Pressen“) oder auch Unruhe des Patienten („zuviel Luft“).

Klinische Bedeutung der Proportional ■Assist Ventilation (PAV)

Obwohl PAV bereits vor vielen Jahren in die in-tensivmedizinische Praxis eingeführt wurde, lie-gen aussagefähige kontrollierte Untersuchungen bei definierten Krankheitsbildern bisher nicht vor. Nur in wenigen Zentren wird PAV bisher in der kli-nischen Routine eingesetzt. Die bisherigen Ergeb-nisse weisen darauf hin, dass PAV nicht nur bei re-striktiven Lungenerkrankungen, sondern auch bei Patienten mit Insuffizienz der Atempumpe, z. B. bei chronischer ventilatorischer Insuffizienz (COPD, neuromuskulären Erkrankungen), Vorteile gegen-über PSV aufweisen könnte. In der klinischen Pra-xis problematisch ist die korrekte Einstellung und Anpassung der Steuergrößen anhand von Resis-tance und Compliance, die eine breite Anwendung der Methode bisher verhindert hat.

Spontanatmung3.4

SV, Spontaneous Ventilation

Definition. � Bei reiner Spontanatmung muss die in- und exspiratorische Atemarbeit allein und aus-schließlich vom Patienten erbracht werden.

Atemarbeit. Da die Atemarbeit beim intubierten Patienten durch die Widerstände von oralen oder nasalen Endotrachealtuben, Ventilen, Atemgas-filtern usw. zusätzlich erhöht ist, sollte Spontan-atmung ohne zusätzliche maschinelle Atemhilfe über längere Zeiträume vermieden werden.

MerkeKeine Spontanatmung durch den Tubus ohne adäquaten maschinellen Support!

In der Klinik wird zur Reduktion der tubusbeding-ten Atemarbeit häufig die Einstellung einer gerin-gen inspiratorischen ▶ Druckunterstützung, z. B. 5 mbar, empfohlen. Nachteilig ist hierbei jedoch, dass – unabhängig von den Inspirationsbemühun-gen des Patienten – immer nur ein fest eingestellter Unterstützungsdruck zur Verfügung steht. Eine ide-ale Kompensation der tubusbedingten Widerstände kann dadurch nur in einem engen Flowbereich er-reicht werden (Abb. 3.24). Erzeugt der Patient durch seine Inspirationsbemühung höhere Flüsse, z. B. zu Beginn der Inspiration, ist die zu überwindende Druckdifferenz über den Tubus erheblich höher als der eingestellte PSV-Druck und die tubusbeding-ten Widerstände werden unvollständig kompen-siert. Bei niedrigen Gasflüssen, wie sie zum Inspira-tionsende auftreten, werden dagegen die inspirato-rischen Tubuswiderstände überkompensiert.

Der zur Tubuskompensation erforderliche PSV-Druck kann also nur abgeschätzt und als Mittel-wert eingestellt werden.

MerkePSV ist zur Kompensation der tubusbedingten zusätzlichen Atemarbeit nur bedingt geeignet.

Automatische 3.4.1 Tubuskompensation, ATC

ATC, Automatic Tube CompensationARC, Airway Resistance Compensation

Definition. � Die Zusatzfunktion ATC kompensiert den zusätzlichen tubusbedingten Atemwegswi-derstand, so dass der Tubuswiderstand für den spontan atmenden Patient im Idealfall nicht mehr spürbar ist.

Während der kontrollierten Beatmung ist die Verengung der Atemwege durch den Endotrache-altubus vernachlässigbar, da das Beatmungsgerät die zusätzlichen, tubusbedingten Atemwegswi-derstände problemlos überwindet. Unter Spontan-atmungsbedingungen dagegen, z. B. im Rahmen der Entwöhnung vom Respirator, erschwert dieser


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zusätzliche Widerstand die Atmung und erhöht die Atemarbeit im Vergleich zum nicht intubierten Patienten. Die Beziehung zwischen Tubusresis-tance und Atemgasflow ist dabei wegen der auf-tretenden Turbulenzen nichtlinear: Je höher der Flow, desto höher ist der tubusbedingte Atem-wegswiderstand und desto höher ist die zusätzli-che Atem arbeit für den Patienten.


Erreicht wird die sog. „elektronische Extubation“ durch eine auf mathematischen Algorithmen basierende automatische Anpassung der inspirato-rischen Druckunterstützung an die Tubusgeometrie und damit dessen Widerstand bei wechselnden In-spirationsflows. Die Höhe der zur Kompensation der inspiratorischen Tubuswiderstände erforderlichen Druckunterstützung resultiert aus dem durch die Atemanstrengungen des Patienten erzeugten Unter-druck in der Lunge. Dieser ist in erster Linie abhängig vom Tubusdurchmesser und führt zur Druckdiffe-renz (ΔPTubus) zwischen Anfang und Ende des Tubus, die umso höher ist, je mehr Flow vom Patienten an-gefordert wird. Die daraus resultierende zusätzliche Atemarbeit kann kompensiert werden, indem der Druck vor dem Tubus genau um den Betrag dieser Druckdifferenz erhöht wird. Da sich die Druckdiffe-renz über dem Tubus nach dem ▶ Hagen-Poiseuille-Gesetz annähernd quadratisch zum Gasfluss ändert, lässt sich die aktuelle Druckdifferenz und damit auch der zur Kompensation notwendige Unterstüt-

zungsdruck bei bekanntem Flow und bekanntem Tubusdurchmesser kontinuierlich errechnen. Die direkte Messung des Druckes an der Tubusspitze ist dazu nicht erforderlich. Aus den kontinuierlich er-mittelten Daten stellt der Respirator die für den je-weiligen Flow benötigte Druck unterstützung bereit (Abb. 3.25), so dass ein spontan atmender Patient von der Atemanstrengung her idealerweise das Ge-fühl hat, er sei nicht intubiert.


Die einzige Variable, die vom Anwender festgelegt und am Beatmungsgerät eingestellt wird, ist die Art und Größe des verwendeten Tubus.

HinweisDie technische Umsetzung von ATC ist nicht unproblematisch. Idealerweise erfordert die korrekte Tubuskompensation nämlich nicht nur die kontinuierliche Abtastung des Flowsignals, sondern gleichzeitig auch die Ermittlung und verzögerungsfreie Lieferung der ermittelten Druckunterstützung. Dieser Prozess funktioniert optimal bisher nur in Beatmungsgeräteprototypen für Forschungszwecke. Dagegen ist die Tubuskompensation in kommerziell erhältlichen Respiratoren bislang nicht immer zufriedenstellend. Pro bleme in der täglichen Praxis ergeben sich hauptsächlich durch partielle Einengungen des Tubus durch Sekret oder Abknickung oder

PSV-Druck

Druckabfall Tubuskonnektor – Tubusspitze(Tubus-ID 7,5mm) bei SV mit PSV

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Über-kompensation

Unter-kompensation

Abb. 3.24 Kompensation der Tubuswiderstände mit PSV. Bei Spontanatmung mit inspiratorischer Druckunterstützung von 5 mbar durch einen Tubus (7,5 mm ID) wird eine optimale Tubuskompensation lediglich bei Flüssen im Bereich von ca. 45 l/min erreicht. Höhere Atemgasflüsse führen zur Unterkompensation der tubusbedingten Atemarbeit, niedrigere zur Überkompensation.



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auch den Kontakt der Tubusspitze mit Trachealschleimhaut, die zu einer mangelhaften Kompensation der tatsächlichen Widerstände führt.

MerkeATC ist zur Kompensation der zusätzlichen Tubuswiderstände bei Spontanatmung besser geeignet als PSV.

Klinische Bedeutung der automatischen ■Tubuskompensation (ATC)

Zahlreiche Untersuchungen sowie die klinische Erfahrung deuten darauf hin, dass die Verwen-dung von ATC trotz nach wie vor bestehender tech-nischer Unzulänglichkeiten Vorteile gegenüber der Einstellung einer fixen inspiratorischen Druckun-terstützung und erst recht im Vergleich zur Spon-tanatmung ohne jede Tubuskompensation bietet. Da die Mehrzahl der Patienten zudem einen deut-lich besseren Spontanatmungskomfort nach Ak-tivierung von ATC angibt, sollte zumindest in der Entwöhnungsphase ATC gegenüber der alternati-ven Tubuskompensation durch eine niedrige inspi-ratorische Druckunterstützung bevorzugt werden.

Continuous Positive Airway 3.4.2 Pressure, CPAP

Spontanatmung mit PEEP

Definition. � In Verbindung mit der Applikation ei-nes kontinuierlichen positiven Atemwegsdrucks spricht man von Spontanatmung mit ▶ PEEP (Posi-tive End-Expiratory Pressure) oder CPAP-Atmung. Ziel ist die Verbesserung des pulmonalen Gasaus-tauschs bei Oxigenierungsstörungen.

HinweisDiese Form der CPAPAtmung wird in der Regel nur in der Intensivmedizin oder vergleichbaren Einrichtungen durchgeführt. Davon abzugrenzen ist die CPAPTherapie im Rahmen der Behandlung des ▶ SchlafapnoeSyndroms. Ziel der Behandlung ist die Stabilisierung der oberen Luftwege durch leichten Überdruck („pneumatische Schienung“). Hierzu werden spezielle, leicht bedienbare und technisch recht einfache CPAPGeräte eingesetzt. Die Einspeisung von Sauerstoff in den Atemgasstrom ist bei diesen Geräten – wenn überhaupt – meist nur optional möglich.

a b

VentilatorVentilator

∆PTubus

∆PTubus

Abb. 3.25 Tubuskompensation.a ohne ATC: zusätzliche muskuläre Atemarbeit zur Überwindung der tubusbedingten Druckdifferenz ΔPTubus.b mit ATC: Reduktion der zusätzlichen muskulären Atemarbeit durch maschinelle Kompensation der tubusbedingten Druckdifferenz ΔPTubus mit einer bedarfsorientierten Druckunterstützung.


3.4 Spontanatmung 133

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Demand-Flow-CPAP ■

Die in moderne Respiratoren integrierten De-mand-Flow-CPAP-Systeme arbeiten mit Bedarfs-flow. Nach ▶ Triggerung des Inspirationsventils er-folgt die Flowlieferung, wobei der vom Respirator bereitgestellte Flow von der Höhe der Inspirati-onsbemühung (Inspirationssog) des Patienten ab-hängt. Maximaler inspiratorischer Sog öffnet das Inspirationsventil vollständig, so dass – gerätespe-zifisch unterschiedlich – Gasflows bis 180 l/min zur Verfügung gestellt werden können. Allerdings kann die Bereitstellung der Atemgase nur mit ei-ner gewissen zeitlichen Verzögerung (Latenzzeit) erfolgen (Abb. 3.26).

Die Steuerung des Ventils entscheidet über die Konstanz des Druckniveaus und die Latenzzeit zwischen Triggerimpuls und Öffnung des Ventils. Die vom Patienten zur Triggerung der Demand-Ventile zusätzlich zu leistende Atemarbeit ist bei modernen Respiratoren nur gering, da diese meist mit ▶ Biasflows (siehe Abb. 3.31) arbeiten. Sinnvol-lerweise sollte CPAP mit ▶ ATC oder einer geringen ▶ inspiratorischen Druckunterstützung zur Tubus-kompensation kombiniert werden. Der Übergang zur ▶ nichtinvasiven Beatmung ist damit fließend.

Von Vorteil sind der im Vergleich zu Continuous-Flow-Geräten (s. u.) geringere Gasverbrauch sowie die problemlose Überwachung der Atmungspara-meter.

MerkeDie zusätzliche Atemarbeit durch die DemandFlowSysteme moderner Respiratoren ist vernachlässigbar.

Continuous-Flow-CPAP ■

Der kontinuierlich fließende Atemgasstrom er-zeugt in Verbindung mit einem PEEP-Ventil den positiven Atemwegsdruck, ohne dass der Patient zusätzliche Atemarbeit zur Triggerung von De-mand-Ventilen aufbringen muss (Abb. 3.26). Zur Reduzierung des Gasverbrauchs und Glättung von in- und exspiratorischen Druckschwankungen im System verfügen die meisten kommerziell erhält-lichen Geräte über ein Reservoir mit hoher Com-pliance im Inspirationsschenkel. Einfache Conti-nuous-Flow-CPAP verfügen zumeist über keinerlei atemmechanisches Monitoring. Sie werden – über

PEEP Beginn der Atemgaslieferung

Beginn Inspirationsbemühung

Demand-Flow-CPAP Continuous-Flow-CPAP

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Abb. 3.26 Flowlieferung bei Spon-tanatmung mit CPAP. Die Höhe der Flowlieferung hängt von den Inspirationsbemühungen des Patienten ab. DemandFlow: Die Flowlieferung erfordert die Triggerung des Inspirationsventils und erfolgt daher zeitverzögert (Lupe). Continuous Flow: unmittelbare Bereitstellung des Inspirationsflows ohne Ventilbedingte Zeitverzögerung (Lupe).



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Maske oder Tubus – vor allem bei Patienten mit Gasaustauschstörungen verwendet, bei denen kei-ne zusätzliche Ventilationsassistenz nötig ist.

Rückkoppelnde Systeme: 3.5 Hybridverfahren

Servokontrolierte Systeme

Weiterentwicklungen von Hard- und Software er-möglichen mittlerweile vielfältige Kombinationen von druck- und volumenkontrollierter Beatmung, wodurch die spezifischen Nachteile beider Verfah-ren teilweise eliminiert werden können. Diese sog. servokontrollierten Systeme sind keine eigenstän-digen Beatmungsformen. Es handelt sich vielmehr um rückkoppelnde oder auch Feed-Back-Systeme, die bei definierten Beatmungs-/Atmungssituatio-nen innerhalb bestimmter Grenzen definierte Pro-zeduren ausführen, um ein vorher festgelegtes Ziel mit einer vorgegebenen Strategie zu erreichen.

Vorteile. Vorteilhaft ist, dass die mikroprozessorge-steuerte Anpassung einer oder mehrerer Variablen selbsttätig und teilweise ohne Alarmierung erfolgt, wodurch sowohl Patient als auch Pflegepersonal entlastet werden. Ein Beispiel ist der „Volumenga-rantie-Modus“ druckkontrollierter Beatmungsver-fahren. Im Gegensatz zur klassischen PC-CMV ist das Tidalvolumen Ziel- und Messgröße. Einige Mo-des berücksichtigen zusätzlich die ventilatorische Kapazität des Patienten. Durch die Vermeidung der Volumeninkonstanz bei druckkontrollierter Beatmung wird auch ▶ lungenprotektiven Aspekte der Beatmung Rechnung getragen.

Nachteile. Die maschinelle Unterstützung (Flow, Inspirationsdruck) wird bei den unterschiedlichen Verfahren zwar grundsätzlich den atemmechani-schen Eigenschaften der beatmeten Lunge bzw. den Bedürfnissen des Patienten angepasst, jedoch immer auf der Basis vorangegangener Atemzüge.

HinweisAus streng technischer Sicht gehören auch PSV und ATC zu den rückkoppelnden Systemen.

Mandatorische 3.5.1 Mindest-Ventilation, MMV

MMV, Mandatory Minute VentilationMMV, Minimal Minute VolumeAMV, Augmented Minute VolumeEMMV, Extended Mandatory Minute Volume

Definition. �Dieses bereits seit vielen Jahren in die klinische Routine eingeführte Feed-back-System beschreibt eine IMV-Variante, bei der das spon-tan geatmete Minutenvolumen kontinuierlich mit dem vorgegebenen Zielparameter „Atemminuten-volumen“ verglichen und ggf. durch Applikation volumenkontrollierter maschineller Beatmungen angepasst wird.


Maschinelle Beatmungszüge werden vom Respira-tor nur dann abgegeben, wenn in einem definier-ten Zeitfenster das vorgewählte Mindest-Spontan-atemminutenvolumen nicht erreicht wurde (Abb. 3.27). Bei ausreichender Spontanatmung dagegen, die auch durch ▶ inspiratorische Druckunterstüt-zung (PSV) unterstützt werden kann, unterbleiben die maschinellen Beatmungshübe.

Vor- und Nachteile ■

Vorteile. MMV erlaubt dem Patienten mehr ven-tilatorischen Spielraum als die konventionelle, vergleichsweise starre zeitgesteuerte, volumen-kontrollierte ▶ S-IMV-Beatmung. Bei ausreichen-der Spontanatmung wird der maschinelle Support automatisch und schrittweise vollständig zurück genommen, bei unzureichender ventilatorischer Eigenleistung entsprechend hoch gefahren.

Nachteile. Die bedarfsgesteuerte maschinelle Volu-mensubstitution orientiert sich nicht am Spontan-atmungsmuster des Patienten, sondern allein am verschobenen ventilatorischen Minutenvolumen. Eine beginnende ventilatorische Insuffizienz mit einem hohen Anteil an Totraumventilation durch niedrige Atemzugvolumina und hohe Atemfre-quenzen kann auf diese Weise verschleiert wer-den. Nachteilig ist die MMV-Steuerung auch bei steigendem Ventilationsbedarf des Patienten, z. B.


3.5 Rückkoppelnde Systeme: Hybridverfahren 135

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durch Stress oder Schmerz: Der sich zunehmend anstrengende Patient wird mit einer Reduktion des maschinellen Supports bestraft.

Volume Support, VS3.5.2

VPS, Variable Pressure Support

Definition. � Druckkontrollierte, volumenorientier-te, obligat patientengetriggerte MMV-Variante auf der Basis von ▶ PSV, erweitert durch die Vor-einstellung weiterer Zielparameter (Atemzugvolu-men, Atemfrequenz).


Wird das voreingestellte Mindest-Atemminuten-volumen vom Patienten nicht spontan erbracht, erhöht das Gerät unter Berücksichtigung der ak-tuellen Compliance stufenweise die ▶ inspiratori-sche Druckunterstützung jedes Atemzuges, bis das Atemminutenvolumen erreicht ist (Abb. 3.28). Die

maximale Druckunterstützung wird durch eine manuell eingestellte obere Druckgrenze begrenzt. Durch die Voreinstellung der gewünschten Atem-frequenz zusammen mit dem Ziel-Tidalvolumen gleicht der Regelalgorithmus selbständig ein Ab-sinken der Atemfrequenz unter den Zielwert mit einer entsprechenden Erhöhung des Tidalvolu-mens über den Zielwert aus, so dass eine kons-tante Minutenventilation resultiert. Werden vom Re spirator keine Atemanstrengungen registriert, wird Alarm ausgelöst und die Tidalvolumina wer-den unsynchronisiert entsprechend der voreinge-stellten Frequenz abgegeben.


Vorteile. Konstanz von Tidal- und Minutenvolumi-na über einen weiten Bereich, unabhängig z. B. von Veränderungen der Compliance oder Resistance oder wechselndem Atemantrieb des Patienten. Die Orientierung der Mindest-Ventilation am Atem-zugvolumen verhindert Tachypnoe und vermin-dert das Risiko der progredienten ventilatorischen

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Abb. 3.27 MMV durch intermittierende manda-torische Beatmungshübe. Aufrechterhaltung des Minutenvolumens durch intermittierende maschinelle Beatmung: Insuffiziente Spontanatmung führt zur Abgabe von druck oder volumenkontrollierten maschinellen Beatmungszügen, bis das vorgewählte Minutenvolumen wieder erreicht ist.

Mindestminutenvolumen

Erhöhung der Druckunterstützung

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Abb. 3.28 Volume Support durch variable inspi-ratorische Druckunterstützung. Aufrechterhaltung des Minutenvolumens durch Variation der inspiratorischen Druckunterstützung: PSVErhöhung bei Unterschreiten, PSVReduktion bei Überschreiten des vorgewählten Minutenvolumens.



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Erschöpfung, so dass dieses Konzept eine gute Alternative zum oben beschriebenen IMV-MMV-Modus darstellt. Bei ausreichender Eigenatmung entspricht die Atmung praktisch einer Spontan-/CPAP-Atmung mit inspiratorischer Druckunter-stützung. Bei spontan atmenden Patienten bietet der Modus eine gute Alternative zur ▶ Apnoeven-tilation.

Nachteile. Die Kompensation einer zu niedrigen Atemfrequenz durch konsekutive Anstiege der Tidalvolumina ist nicht unproblematisch (siehe auch ▶ lungenprotektive Beatmung). Ein weiterer Nachteil resultiert aus dem Feed-back-Prinzip: Verstärkt der Patient seine Atemanstrengungen und damit sein Atemzugvolumen, hat dies immer eine Reduktion des maschinellen Supports zur Fol-ge. Sie ist im Sinne einer automatischen Entwöh-nung vom Respirator auch erwünscht, sofern die intensivierte Eigenatmung Folge einer zunehmend kräftigeren Atemmuskulatur ist. Erfolgt sie jedoch aufgrund eines erhöhten Ventilationsbedarfs, wäre die Reduktion der Druckunterstützung dagegen kontraproduktiv (siehe auch ▶ MMV).

Klinische Bedeutung von MMV und VS ■

Obwohl MMV nahezu das gesamte Spektrum der maschinellen Beatmung von der kontrollierten Be-atmung bis zur Spontanatmung umfasst, konnten sich dieser Modus und seine Varianten in der klini-schen Routine bisher nicht durchsetzen. Unter Be-achtung der o. g. Einschränkungen kann jedoch vor allem die PSV-Variante mit gutem Erfolg bei zahl-reichen Formen der respiratorischen Insuffizienz sowie zur Entwöhnung eingesetzt werden.

Druckregulierte, 3.5.3 volumenkontrollierte Beatmung, PRVC

PRVC, Pressure Regulated Volume Controlled Venti-lation (Siemens)VC+ (Puritan Bennett)


Grundlage ist ein volumengeregeltes Verfahren auf der Basis von VC-CMV, bei dem der Inspirationsflow automatisch so geregelt wird, dass ein möglichst geringer Atemwegsdruck resultiert. Mithilfe ei-nes komplexen Regelalgorithmus wird die aktuelle Compliance des respiratorischen Systems Atemzug für Atemzug ermittelt, woraus sich für den nach-folgenden Atemzug der minimale inspiratorische Druck zum Erreichen des vorgewählten Tidalvolu-mens ergibt. Dementsprechend resultiert die Höhe des Inspirationsdrucks – neben dem eingestellten Atemhubvolumen – aus den atemmechanischen Eigenschaften der Lunge. Ändert sich z. B. die Com-pliance, verändert sich auch der Plateaudruck. Die Anpassung des inspiratorischen Drucks erfolgt da-bei in 3-mbar-Schritten bis zu einem einstellbaren Drucklimit, so dass das gewählte Zielvolumen an-nähernd konstant bleibt (Abb. 3.29).


Statt der starren Einstellung eines oberen und un-teren Druckniveaus wie bei ▶ VC-CMV gibt der An-wender für die maschinellen Atemhübe ein man-datorisches Ziel-Atemhubvolumen vor, das auf die individuellen Erfordernisse der Patientenlunge zu-geschnitten ist.

HinweisUm ein unkontrolliertes Ansteigen der Atemwegsdrücke bei einem Abfall der Compliance zu vermeiden, muss bei diesem sowie auch den im Folgenden beschriebenen Systemen immer eine obere Druckbegrenzung eingestellt werden.



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Kontrolliert adaptive Beatmung, 3.5.4 APV

APV, Adaptive Pressure Ventilation (Hamilton)


APV wird als optionale druckkontrollierte zeitge-steuerte/patientengetriggerte volumengeregelte Beatmung mit PC-CMV und PC-S-IMV angeboten.

Die Beatmungshübe werden entweder zeit ge-steuert unsynchronisiert abgegeben oder patien-tengetriggert im druckkontrollierten S-IMV-Mo-dus (PC-S-IMV oder P-SIMV). Im P-SIMV- Modus können die Spontanatmungszüge mit PSV assis-tiert werden (Abb. 3.30). Die Anpassung des in-spiratorischen Drucks für die mandatorischen Beatmungshübe beginnt oberhalb von 5 mbar über PEEP und erfolgt in 3-mbar-Schritten bis zu

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Volumenkonstanz

Abb. 3.29 Druckregulierte, volumenkontrollier-te Beatmung, PRVC. Wird das gewünschte ZielAtemhubvolumen nicht erreicht, passt der Respirator den Plateaudruck für den nächsten Atemhub entsprechend an, z. B. durch schrittweise Erhöhung des Plateaudrucks.


Vorteile. Unbemerkte bzw. unerwünschte Schwan-kungen der Tidalvolumina aufgrund von Änderun-gen der Compliance/Resistance der Lunge werden sicher verhindert.

Nachteile. Der Modus erlaubt zwar eine patien-tengetriggerte Beatmung, jedoch keine freie Spon-tanatmung, der klinische Nutzen dürfte daher insgesamt eher gering sein. Sinnvoll nur in Kombi-nation mit ▶ AutoMode, in dem der Respirator bei ausreichender Spontanatmung in den ▶ VS-Mode wechselt.

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Druckanpassung

Volumenkonstanz

Abb. 3.30 Adaptive Pressure Ventilation, APV, mit S-IMV. Bei dem dargestellten Modus handelt es sich funktionell um eine SIMVVariante. Sie basiert auf druckkontrollierter SIMV, wobei der Respirator den inspiratorischen Druck der mandatorischen Beatmungshübe in definierten Schritten so anpasst, dass das voreingestellte Atemhubvolumen nahezu konstant bleibt.



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unverändert. Dadurch kann das individuell appli-zierte Atemvolumen vom geräteseitig eingestell-ten Atemhubvolumen abweichen; im zeitlichen Verlauf werden jedoch konstante Atemvolumina verabreicht. Die Spontanatmung kann durch PSV unterstützt werden. AutoFlow vereint somit lun-genprotektive Aspekte der Beatmung und unge-hinderte Spontanatmung. Durch die Bewertung des Spontanatmungsanteils wird die wechselnde ventilatorische Kapazität des Patienten berück-sichtigt, wodurch AutoFlow auch als Weaning-Mo-de einsetzbar ist.

Nachteile. Wie bereits bei ▶ MMV und ▶ VS be-schrieben, ist das Feed-back-Prinzip nicht un-problematisch: Verstärkt der Patient seine Atemanstrengungen, hat dies eine Reduktion des maschinellen Supports zur Folge. Sie ist im Sinne einer automatischen Entwöhnung vom Respirator

einem einstellbaren Drucklimit, das 10 mbar un-terhalb der oberen einstellbaren Druckbegren-zung liegt.


Die Umschaltung in die Exspirationsphase kann zwischen 10 und 40 % des inspiratorischen Spit-zenflusses (statt der sonst üblichen 25 %) einge-stellt werden. Der Modus ist Grundlage des auto-matisierten Beatmungs- und Weaning-Verfahrens ▶ ASV. Die patientennahe Messung von Flow und Atemwegsdruck erlaubt eine sensitive und schnel-le Triggerung der Spontanatmungsaktivitäten.

AutoFlow3.5.5

Definition. � Variante der druckregulierten volu-menkonstanten Beatmung, die von Dräger als Zu-satzoption für alle druck- und volumenkontrollier-ten Beatmungsformen inklusive BIPAP angeboten wird.


Beim Zuschalten der Option wechselt das Gerät von manueller auf automatische Steuerung von Inspirationsflow und -druck. So führt das Zuschal-ten von AutoFlow in volumenkontrollierten Beat-mungsformen zur automatischen Flowanpassung mit dem Ziel, das eingestellte Tidalvolumen bei niedrigst möglichem Atemwegsdruck zu applizie-ren (Abb. 3.31). Der für volumenorientierte Beat-mungsverfahren typische Konstantflow wird dabei in eine dezelerierende Flowform umgewandelt. Das Tidalvolumen bleibt auch bei sich ändernder Compliance der Patientenlunge konstant.

In allen Beatmungsmodi besteht die Möglich-keit zur ungehinderten Spontanatmung wie bei ▶ BIPAP.


Vorteile. Atmet der Patient während der manda-torischen Inspiration ein oder aus, passt sich der Inspirations- und Exspirationsflow dem Bedarf des Patienten an. Der Plateaudruck bleibt dagegen

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Volumenkonstanz

Abb. 3.31 AutoFlow in Verbindung mit S-IMV. AutoFlow passt den Inspirationsflow automatisch so an, dass die eingestellten Tidalvolumina trotz Veränderungen der Atemmechanik appliziert werden. Gleichzeitig werden durch Strömungswiderstände bedingte Druckspitzen vermieden. Ähnlich wie im BIPAPModus kann der Patient auch während des kontrollierten Beatmungshubes frei atmen.



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jedoch nur dann erwünscht, wenn die Zunahme der Eigenatmung mit einer Erholung und Kräfti-gung des Patienten einhergeht. Resultiert sie dage-gen aufgrund eines erhöhten Ventilationsbedarfs, z. B. durch Schmerz, Stress oder Luftnot, wäre die Reduktion des maschinellen Supports kontrapro-duktiv (siehe auch ▶ MMV und ▶ VS).

Druckregulierte 3.5.6 volumenkonstante Beatmung: BiLevel-VG

BiLevel-VG, Pressure Controlled Ventilation-Volume GuaranteeDynamic BiLevel

Definition. � Vergleichbar dem AutoFlow (s. o.), jedoch auf den BIPAP-Modus beschränkt.


Die Messung der Tidalvolumina erfolgt Atemzug für Atemzug in 3-mbar-Schritten, wobei sowohl die mandatorischen Atemzüge als auch die Spon-tanatemzüge des Patienten gleichermaßen er-fasst und bewertet werden. Nehmen die spontan geatmeten Tidalvolumina zu, wird das mandato-rische Druckniveau schrittweise abgesenkt, bis das CPAP-Niveau erreicht ist. Umgekehrt wird das mandatorische Druckniveau bei unzureichender Spontanatmung bis auf den eingestellten maxima-len Beatmungsdruck angehoben (Abb. 3.32).


Wie bei volumenkontrollierter Beatmung wird als Zielparameter lediglich das gewünschte Tidalvolu-men eingestellt, zusätzlich die üblichen Parameter wie FiO2, Atemzeitverhältnis und Beatmungsfre-quenz. Die beim herkömmlichen BIPAP notwendi-ge Titrierung der Druckniveaus bis zum Erreichen des gewünschten Tidalvolumens entfällt.


Vorteile. Neben den Vorteilen der druckkontrol-lierten volumenkonstanten Beatmung ermöglicht

BiLevel-VG nicht nur eine volumenorientierte ▶ lungenprotektive Beatmung bei gleichzeitiger Möglichkeit zur ungehinderten Spontanatmung. Durch die kontinuierliche Bewertung des Spontan-atmungsanteils berücksichtigt BiLevel-VG gleich-zeitig die wechselnde ventilatorische Kapazität des Patienten und ist damit auch als Weaning-Mode einsetzbar.

Nachteile. Es gelten grundsätzlich die gleichen Nachteile wie bei anderen Feed-back-Modes (▶ Au-toMode, ▶ MMV, ▶ VS), da der Respirator zwar eine verstärkte Eigenatmung erkennen kann, jedoch nicht zwischen einer tatsächlichen Erholung der Atemmuskulatur und einer passageren Verstärkung der Atemanstrengungen aufgrund eines erhöhten Ventilationsbedarfs unterscheiden kann. Zusätz-liche Features, wie z. B. die grafische/numerische

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Abb. 3.32 BiLevel-VG. Bei der Bewertung der eingestellten ZielTidalvolumina werden die spontan geatmeten Atemzüge mit bewertet. Erreichen sie beispielsweise das ZielTidalvolumen, wird das mandatorische Druckniveau schrittweise abgesenkt, bis das CPAPNiveau erreicht ist (Abbildung nach einer Originalregistrierung am Patienten, aufgezeichnet mit einem Pneumotachographen).



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Abb. 3.33 Adaptive Support Ventilation, ASV. Die kontrollierten und spontanen Atemzüge werden auf der Basis eines druckkontrollierten SIMVModus variabel druckunterstützt, so dass das voreingestellte ZielMinutenvolumen erreicht wird. Weitere Erläuterungen im Text.

Darstellung der Beatmungshistorie im Display, sind hilfreich bei der Bewertung des ventilatorischen Kapazität und der Entscheidung zur Extubation.

Adaptive Support Ventilation, 3.5.7 ASV

ALV, Adaptive Lung Ventilation

Definition. �Weiterentwicklung des MMV-Modus zu einem komplexen rückkoppelnden Beatmungsver-fahren, das auf dem druckkontrollierten volumen-geregelten ▶ APV-Modus basiert. Durch kontinu-ierliche Erfassung relevanter lungenmechanischer Parameter wird das Konzept eines weitgehend automatisierten Beatmungs- und Weaning-Ver-fahrens unter Berücksichtigung minimaler Atem-arbeit realisiert, wobei Anwender-Interaktionen und Alarmmeldungen auf ein absolut notwendiges Minimum reduziert sind.


Aus dem Körpergewicht errechnet der Respira-tor den anatomischen Totraum, der für die Be-rechnung der optimalen Atemfrequenz und des optimalen maschinellen Tidalvolumens nach der Otis-Formel ebenso benötigt wird wie die exspi-ratorische Zeitkonstante, die sich aus der Compli-ance und Resistance des jeweils vorangegangenen Atemzug ergibt. Spontane und kontrollierte Atem-züge werden synchronisiert und variabel druck-unterstützt abgegeben, wobei sich der notwendige Inspirationsdruck analog zum ▶ APV-Verfahren aus der aktuellen Compliance und dem Ziel-Minu-tenvolumen ergibt und in 3-mbar-Schritten nach-geregelt wird. Sobald der Patient einen größeren Anteil an der Atemarbeit erbringt, reduziert ASV automatisch die maschinelle Unterstützung. Wird das gewünschte Atemminutenvolumen passager unterschritten, werden Druckunterstützung und/oder Frequenz der maschinellen Atemhübe so an-gehoben, dass Tidalvolumen, Atemfrequenz und Atemminutenvolumen wieder den nach der Otis-Formel gewünschten Zielwert erreichen. Rück-schritte im ▶ Weaning, die durch eine erhöh-te Atemfrequenz sowie niedrigere Tidalvolumina charakterisiert sind, werden dadurch kompensiert (Abb. 3.33).


Einstellbare Parameter sind neben der FiO2 und dem PEEP lediglich das (ideale) Körpergewicht des Patienten, das gewünschte Atemminutenvolumen sowie die obere Druckbegrenzung.


Vorteile. ASV ermöglicht ein an die atemmechani-schen Eigenschaften der beatmeten Lunge optimal angepasstes Beatmungsregime vom Beginn der Beatmung bis zur Extubation. Lungenprotektive Aspekte werden berücksichtigt. Bei der Entwöh-nung vom Respirator kann ASV hilfreich sein, da der Zielparameter „minimale Atemarbeit“ nach der Otis-Formel in den zugrunde liegenden Regel-algorithmen verankert ist.



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Nachteile. Wie bei den anderen Feed-back-Ver-fahren (▶ AutoMode, ▶ MMV, ▶ VS, ▶ BiLevel-VG) kann der Respirator nicht zwischen zunehmendem Ventilationsbedarf und Verbesserung der ventila-torischen Kapazität des Patienten durch muskulä-re Erholung differenzieren. In jedem Fall kommt es zur Reduktion des maschinellen Supports, was jedoch im ersten Fall keineswegs wünschenswert wäre. Nachteilig ist auch, dass die maschinelle Unterstützung der Spontanatmung – wie bei den anderen Verfahren auch – immer nur aus der Basis des vorangegangenen Atemzuges erfolgen kann, was insbesondere bei vigilanten Patienten mit starker Varianz ihres Atemmusters zu Desynchro-nisationsphänomenen und Atemnot führen kann.

AutoMode3.5.8


AutoMode (Maquet servo-i, Siemens Servo 300) er-möglicht den automatisierten Wechsel zwischen einem kontrollierten Beatmungsmode wie z. B. ▶ PRVC und druckunterstützter Spontanatmung wie ▶ VS bei definierten Beatmungs-/Atmungssi-tuationen. Möglich sind auch die Kombinationen zwischen herkömmlicher volumenkontrollierter Beatmung (▶ VC-CMV) und ▶ VS sowie herkömmli-cher druckkontrollierter Beatmung ▶ PC-CMV und ▶ PSV. Der Steueralgorithmus hinter diesen Proze-duren ist einfach: Erkennt der Respirator 2 aufei-nander folgende patientengetriggerte Atemzüge, wird automatisch von kontrollierter zu druckun-terstützter Beatmung gewechselt. Umgekehrt er-folgt ein Wechsel zurück in den kon trollierten Mo-dus, falls der Respirator im druckunterstützten Mo-dus eine Apnoephase von mehr als 12 s Dauer (bei Kindern von mehr als 8 s) detektiert. Beim Wechsel in die eine oder andere Richtung werden die jewei-ligen inspiratorischen Drücke übernommen.


Vorteile. Durch die Delegation einfacher Proze-duren an den Respirator werden die Reaktions-geschwindigkeiten auf akute Veränderungen der ventilatorischen Gegebenheiten des Patienten, z. B. in der postoperativen Phase, erhöht, wodurch das Personal entlastet wird.

Nachteile. Die postoperative Nachbeatmungsdauer kann durch den automatisierten Übergang auf ein Spontanatmungsverfahren zwar u. U. geringfügig verkürzt werden, für die Entwöhnung vom Re-spirator nach Langzeitbeatmung dürfte das System dagegen nicht geeignet sein.

SmartCare/PS3.5.9

Definition. �SmartCare/PS ist kein neuer Beatmungs-mode, sondern ermöglicht eine wissensbasierte, automatisierte Steuerung des Beatmungsmodus PSV zur Entwöhnung von Patienten vom Respira-tor anhand eines klinisch erprobten Protokolls.


SmartCare/PS ist eine zusätzliche Option von Drä-ger-Respiratoren, die zur Entwöhnung von Patien-ten auf der Basis von druckunterstützter Sponta-natmung ent wickelt wurde. Die automatisierte Überprüfung der Parameter Atemfrequenz, Tidal-volumen und endtidales CO2 in 10-Sekunden-In-tervallen erlaubt die Einschätzung der ventilato-rischen Kapazität des Patienten und damit seines aktuellen Entwöhnungsstadiums. Eine Analyse der erhobenen Daten wird alle 2 Minuten bzw. 5 Mi-nuten nach Verstellung der Druckunterstützung vorgenommen. Bei Detektion einer unzureichen-den Spontan atmung wird die Druckunterstützung verändert, um den Patienten mit seiner Spontan-atmung in einen stabilen Zustand (sog. respiratori-sche Komfortzone) zu führen. Wird z. B. die Spon-tanatmung als nicht ausreichend erkannt (z. B. Ti-dalvolumen akzeptabel, aber etCO2 zu hoch und Atemfrequenz zu niedrig), so wird der maschinel-le Anteil der Atem arbeit erhöht, indem die inspi-ratorische Druckunterstützung vergrößert wird. Sobald sich der Patient hinreichend lange stabil in der respiratorischen Komfortzone befindet, wird mit der Entwöhnung begonnen. Dabei wird die Druckunterstützung alle 15, 30 oder 60 Minuten um einen festgelegten Wert bis zu einem definier-ten Endpunkt reduziert. Verlässt der Patient nach einem Trainingsschritt die Komfortzone, so wird er erst wieder in die Komfortzone zurückgeholt, bevor die Entwöhnung fortgesetzt wird.

Nach erfolgreicher Verringerung der Druck-unterstützung wird automatisch ein Spontan-atemversuch (▶ SBT, Spontaneous Breathing Trial)



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durchgeführt. Wird dieser Spontanatemversuch erfolgreich absolviert, meldet SmartCare/PS den erfolgreichen Abschluss der Entwöhnung. Anhand der angezeigten Parameter kann das klinische Personal nun entscheiden, ob der Patient extu-biert werden sollte. Wird die Extubation nicht durchgeführt, so stabilisiert SmartCare/PS wei-terhin auf einem niedrigen Unterstützungsniveau und toleriert Unregelmäßigkeiten wie kurzfristige unzureichende Spontanatmung. Wird jedoch auf nachhaltig unzureichende Spontanatmung er-kannt, wird die maschinelle Unterstützung bis zum Erreichen der respiratorischen Komfortzone erhöht. Danach beginnt die Entwöhnungsproze-dur von Neuem.


Vorteile. Bei der Bewertung der ventilatorischen Eigenleistung wird auch das endtidale CO2 neben den Parametern Atemfrequenz und Tidalvolumen mit berücksichtigt. Dadurch kann der Respirator besser zwischen zunehmendem Ventilationsbedarf und Verbesserung der ventilatorischen Kapazität des Patienten durch muskuläre Erholung differen-zieren. Eine progrediente muskuläre Erschöpfung durch inadäquate Reduktion des maschinellen Supports wird hierdurch verhindert.

Nachteile. Die automatisierte Interpretation kapnometrischer Daten ist nicht unproblematisch und birgt eine Reihe von Gefahren. So führt z. B. die häufige falsch niedrige Messung des endtida-len CO2 zur Fehlinterpretation der ventilatorischen Eigenleistung und damit zu einer inadäquaten Ab-senkung des maschinellen Supports.

Klinische Bedeutung druckregulierter ■volumenkonstanter Hybridverfahren

Die klinische Bedeutung druckregulierter volu-menkonstanter Beatmungsverfahren, insbesonde-re mit ungehinderter Spontanatmungsmöglichkeit für den Patienten, dürfte in Zukunft eher zuneh-men, zumal der Aspekt der lungenprotektiven Be-atmung immer mehr an Bedeutung gewinnt. Her-kömmliche druckkontrollierte Verfahren – auch BI-PAP – können die unbemerkte und pathogenetisch unerwünschte Volumenüberdehnung der Lungen

nicht sicher verhindern. Weiter entwickelte Regel-algorithmen, die die Spontanatmung und Aspekte der Atemarbeit angemessen berücksichtigen, er-öffnen zusätzliche Optionen bei der schwierigen Entwöhnung vom Respirator.

Die klinische Bedeutung spezieller Weaning-Modes ist derzeit gering, zumal die Konzepte nicht in allen Respiratoren verfügbar sind. Am meisten ausgereift ist zweifellos das SmartCare/PS-Konzept als eines der wenigen bisher kommerziell verfüg-baren medizinischen Expertensysteme. Mittler-weile wurde es erfolgreich in größeren, multizent-rischen, klinischen Studien evaluiert.

Neurally Adjusted 3.6 Ventilatory Assist, NAVA

Definition. �Hierbei handelt es sich um eine neuarti-ge Form der ▶ druckunterstützten Beatmung, PSV, durch Steuerung des Beatmungsgerätes proporti-onal zur elektrischen Aktivierung des Zwerchfells. Ziel ist die bessere Synchronisation zwischen Pa-tient und Beatmungsgerät sowie ein bedarfsadap-tierter maschineller Support.


Die Ableitung des Zwerchfellelektromyogramms erfolgt durch eine mit einer Ringelektrode versehe-ne Magensonde, die auch zur enteralen Ernährung verwendet werden kann. Die abgeleiteten elektri-schen Signale detektieren den Beginn und auch das Ende der Inspirationsbemühungen des Patienten und ermöglichen damit nach elektronischer Auf-bereitung eine annähernd verzögerungsfreie Syn-chronisation zwischen Spontanatmungsbemühun-gen des Patienten und Gasfluss des Respirators. Die Höhe der inspiratorischen Druckunterstüt-zung resultiert aus der kontinuierlich registrier-ten elektrischen Aktivität des Zwerchfells (Electri-cal Activation of Diaphragm, EAdi), die über einen einstellbaren Verstärkungsfaktor (NAVA-Pegel) im Sinne eines zentral regulierten Regelkreises mo-difiziert werden kann: Eine Erhöhung des Faktors über den aktuellen Bedarf hinaus führt zur Reduk-tion, eine Verminderung zum Anstieg der elektri-schen Aktivität des Zwerchfells (Gegenregulati-on des Patienten). Die Exspiration wird eingeleitet,


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wenn die elektrische Aktivität unter 70 % des Spit-zenwertes (peak EAdi) abfällt. Bei Verlust des EAdi-Signals (Dislokation der Ringelektrode, Störungen in der Signalerkennung und -verarbeitung) erfolgt die Applikation der Druckunterstüzung konventio-nell flow- oder druckgetriggert. Beim Sistieren der Spontanatmung wechselt des Respirator in einen druckkontrollierten Back-up-Modus (Abb. 3.34).


Vorteile. Die Steuerung der Beatmung erfolgt di-rekt über ein zentral reguliertes Organ und ist damit unabhängig von der neuromuskulären Kopplung, die bei beatmeten Patienten beein-trächtigt sein kann. Die Probleme konventioneller Trigger- und Abschaltkriterien – mit mangelnder

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PSV NAVA

Abb. 3.34 Neurally Adjusted Ventilatory Assist, NAVA. Elektrische Aktivität, Atemwegsdrücke sowie resultierende Atemzugvolumina und mittlere Atemwegsdrücke während druckunterstützter Beatmung (PSV) und NAVA bei einem Patienten mit akutem respiratorischem Versagen. Während PSV (obere Abbildung) wird kontinuierlich eine gleich bleibende Druckunterstützung appliziert, unabhängig von der inspiratorischen Aktivität und damit den Bedürfnissen des Patienten. Im Vergleich dazu kommt es unter NAVA (untere Abbildung) zu einer Druckunterstützung, die proportional zur „electrical activation of diaphragm“ (EAdi) des Patienten ist. Hinsichtlich der Atemzugvolumina und der mittleren Atemwegsdrücke resultiert eine höhere Variabilität der Atmung (rechte Abbildungen) (Quelle: Moerer et al. 2008).



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Synchronisation zu den Atembemühungen des Pa-tienten – werden dadurch reduziert. Darüber hin-aus folgt die assistierende Druckunterstützung zu jeder Zeit proportional zur elektrischen Aktivität des Zwerchfells und damit zum aktuellen Bedarf des Patienten. Anders als bei den vorher beschrie-benen rückkoppelnden Systemen wie MMV oder VS wird ein hoher ventilatorischer Bedarf mit ei-ner hohen Unterstützung beantwortet und umge-kehrt. Die Variabilität der Atmung bleibt erhalten, der Patient bestimmt sowohl Atemfrequenz als auch die Höhe des applizierten Drucks und da-mit des Tidalvolumens. Durch entsprechende Re-gelung des NAVA-Pegels kann die inspiratorische Druckunterstützung soweit erhöht werden, dass die Atemmuskulatur zusätzlich entlastet werden kann. Zusätzliche lungenprotektive Aspekte sind durch die enge Kopplung an die physiologische Atemmechanik denkbar.

Nachteile. Derzeit wird NAVA nur von einem Her-steller (Servo-i, Fa. Maquet, Rastatt) angeboten und ist als zusätzlicher Triggermechanismus nur in Zusammenhang mit PSV verfügbar. Die Platzie-rung der Sonde bereitet in der Regel keine beson-deren Probleme, klinische Untersuchungen haben allerdings gezeigt, dass die Signalerkennung relativ störanfällig ist und eine Triggerung nur in ca. 80 % über das EAdi-Signal erfolgt.

Klinische Bedeutung von Neurally ■Adjusted Ventilatory Assist (NAVA)

Mögliche Einsatzbereiche für NAVA sind derzeit noch nicht klar definiert. Vorteile werden vor allem bei Patienten mit chronischer ventilatorischer In-suffizienz, wie z. B. Patienten mit COPD, sowie bei schwierig zu entwöhnenden Patienten nach Lang-zeitbeatmung gesehen. Aber auch beim akuten Lungenversagen könnte NAVA unter dem Aspekt der Lungenprotektion zukünftig eine Rolle spie-len. Vorteile sind vor allem auch bei der nichtinva-siven Beatmung mittels Beatmungshelm denkbar, da gerade hier aufgrund des großen kompressiblen Gasvolumens im Helms erhebliche Synchronisati-onsproblematiken zwischen Patient und Maschine bestehen, die den Einsatz konventioneller druckun-terstützter Beatmungsformen erheblich limitieren.

Biologically Variable 3.7 Ventilation, BVV

Fractal VentilationNaturally Noisy Mechanical Ventilation

Definition. �Als variable (oder fraktale) Beatmung (Biologically Variable Ventilation, BVV) wird ein neuartiger kontrollierter Beatmungsmode be-zeichnet, der sich hinsichtlich der verabreichten Atemvolumina und -frequenzen an der physiolo-gischen Variabilität der Spontanatmung orientiert. Zielparameter ist das voreingestellte Minutenvo-lumen, die Variation der Beatmungsfrequenzen und Tidalvolumina erfolgt anhand dieser Vorgabe computergesteuert, wobei Daten gesunder Pro-banden als Vorlage dienen. Die dem Konzept zu-grunde liegende Rationale basiert – ähnlich wie die ▶ Seufzer-Beatmung – auf der Vorstellung, der Neigung zur Atelektasenbildung im Rahmen der lungenprotektiven Beatmung mit kleinen Tidalvo-lumina durch die physiologische (unregelmäßige) Applikation von Tidalvolumina mit wechselnden – auch höheren – Tidalvolumina entgegenwirken zu können.

Pathophysiologischer Hintergrund ■

Gleichförmige, insbesondere volumenkontrollier-te Beatmung mit niedrigen Tidalvolumina (▶ lun-genprotektive Beatmung) kann bei Patienten mit schwerem ALI/ARDS zur Entwicklung bzw. Per-sistenz von Atelektasen führen, die auch durch die Einstellung hoher PEEP-Werte allein nicht kompensiert werden kann und häufig zur Durch-führung von intermittierenden alveolären ▶ Re-kruitmentmanövern zwingt. Deren klinischer Stel-lenwert wird jedoch, vor allem auch hinsichtlich möglicher Schädigungen, kontrovers diskutiert. Als theoretische Alternative wird das kontinuier-liche alveoläre Rekruitment durch computerge-steuerte Variation des maschinellen Beatmungs-musters anhand physiologischer Daten angesehen. Dabei wird postuliert, dass die Aufrechterhaltung der physiologischen Variabilität von Atemfrequenz und -volumen innerhalb definierter Bereiche nicht nur zur Verbesserung des pulmonalen Gasaus-tauschs beiträgt, sondern auch die Compliance der Lunge verbessert, ohne den Atemwegsmitteldruck zu erhöhen. Theoretische Vorteile werden nicht


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nur bei vorgeschädigten Lungen gesehen, sondern auch bei der Beatmung lungengesunder Patienten sowie während der Narkosebeatmung.

Klinische Bedeutung der Biologically ■Variable Ventilation (BVV)

In Tierversuchen konnte gezeigt werden, dass BVV im Vergleich zu herkömmlicher kontrollierter Beatmung zu einer signifikanten Verbesserung der Oxigenierung führte, die mit vergleichswei-se niedrigen Konzentrationen proinflammato-rischer Zytokine im Trachealaspirat und einem verringerten Shuntanteil einherging. Dieser Effekt konnte sowohl während der Narkosebeatmung ge-sunder Tiere als auch im ARDS-Modell nachgewie-sen werden und war unabhängig von den verwen-deten PEEP-Niveaus. Im Vergleich zur Beatmung mit interponierten Seufzern mit ähnlich hohen Ti-dalvolumina und Frequenzen erwies sich BVV in einigen Untersuchungen als überlegen hinsichtlich der Oxigenierung und der atemmechanischen Pa-rameter. Allerdings konnten diese Effekte in ande-ren Tiermodellen nicht bestätigt werden.

Klinische Untersuchungen am Menschen liegen derzeit nicht vor, so dass die künftige Bedeutung von BVV – trotz des theoretisch interessanten An-satzes – völlig unklar ist.

Nichtinvasive Beatmung, 3.8 NIV

NIV, Non-Invasive Ventilation

Über viele Jahrzehnte war der Begriff „ maschinelle Beatmung“ zur Therapie der akuten oder chroni-schen Ateminsuffizienz ausschließlich mit der in-vasiven Beatmung über einen Endotrachealtubus oder über eine Trachealkanüle verbunden. Erst in der jüngsten Vergangenheit hat auf diesem Gebiet ein Paradigmenwechsel stattgefunden, so dass die nichtinvasive Beatmung NIV heute bei zahlreichen Indikationen eine mögliche Alternative zur klas-sischen Beatmung darstellt. Sie erweitert somit nicht nur das Spektrum der Beatmungsmedizin, sondern wird zunehmend auch als eine eigenstän-dige Therapieform angesehen.

Pathophysiologischer Hintergrund ■

Obwohl die maschinelle Beatmung über einen Endotrachealtubus für eine Vielzahl von Patien-ten lebensrettend ist, kann sie doch zu schwerwie-genden, im Einzelfall sogar lebensbedrohlichen Ne-benwirkungen und Komplikationen führen. Ein Teil dieser Nebenwirkungen ist jedoch nicht eine Folge der Beatmung an sich, sondern wird durch den En-dotrachealtubus hervorgerufen, wie z. B. Schleim-hautschäden in Mund, Rachen und Trachea sowie Kehlkopf- und Trachealverletzungen. Aber auch die Entstehung von Pneumonien kann unter be-stimmten Voraussetzungen begünstigt werden, da der Endotrachealtubus eine ideale Leitschiene für Keime aus dem Oropharynxbereich in die unteren Luftwege darstellt (siehe auch Abb. 8.1, S. 264). Da der Tubus zudem die oberen Luftwege überbrückt, wird deren wichtige Funktion bei der Infektabwehr und ▶ Klimatisierung der Atemluft ausgeschaltet.

Der Verzicht auf die Intubation trotz der ▶ Indi-kation zur maschinellen Beatmung und die Durch-führung einer nichtinvasiven Beatmung kann zur Abnahme der hohen Inzidenz nosokomialer Pneu-monien beitragen. Dieser Aspekt ist besonders re-levant bei immunsupprimierten Patienten (Patien-ten mit Chemotherapie, Immunsuppression nach Organtransplantation, AIDS oder Neutropenie an-derer Genese), so dass bei akuter hypoxämischer Insuffizienz immer ein initialer Therapieversuch mit NIV gerechtfertigt ist.

Bei Patienten mit chronischen Erkrankungen des respiratorischen Systems wird NIV vor allem zur passageren Entlastung der Atemmuskulatur einge-setzt. Hierdurch soll die Erschöpfung der Atempum-pe mit Hypoventilation und daraus resultierender Hypoxämie vermieden werden. Gleichzeitig soll der ermüdeten Atemmuskulatur die Möglichkeit zur Er-holung gegeben werden. Häufig können die musku-lären Energiespeicher durch nächtliche Beatmung soweit aufgefüllt werden, dass tagsüber eine ausrei-chende Spontan atmung ermöglicht wird.

Durch Verwendung spezieller Beatmungsmas-ken und neuerdings auch Beatmungshelme ist bei manchen Erkrankungen, die früher die Intubation und Beatmung erforderten, heute eine assistieren-de oder sogar kontrollierte Beatmung ohne Beat-mungstubus möglich. Unabhängig von der Art des verwendeten Interfaces spricht man in diesen Fäl-len von nichtinvasiver Beatmung (NIV). Ihre Vor-teile sind in Tab. 3.1 zusammengefasst.



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Indikationen3.8.1

Ventilatorische �Insuffizienz ■

NIV eignet sich besonders für die Behandlung von Erkrankungsbildern, die nur eine intermittierende ventilatorische Unterstützung benötigen. In erster Linie sind dies Patienten mit chronisch ventilato-rischer Insuffizienz, wobei chronisch obstruktive Lungenerkrankungen (COPD) und neuromuskulä-re Erkrankungen (z. B. Myastenia gravis, critical ill-ness polyneuropathy, Guillain-Barré-Syndrom) im Vordergrund stehen.

Oftmals reicht eine stundenweise intermittie-rende Beatmung am Tag und während der Nacht zur Erholung der Atempumpe aus, die mit ein-fachen Respiratoren auch als „Heimbeatmung“ durchgeführt werden kann. Das Ziel ist somit zumeist nicht die Verbesserung des pulmonalen Gasaustausches, sondern die Entlastung der Atem-muskulatur durch partielle Übertragung der Atem-arbeit auf den Respirator.

MerkeSchwerpunkt der NIV ist die Entlastung der Atemmuskulatur bei ventilatorischer Insuffizienz.

Oxigenierungsstörungen ■

Daneben wird NIV zunehmend auch bei Erkran-kungen des Lungenparenchyms eingesetzt, die in erster Linie durch ▶ Oxigenierungsstörungen ge-kennzeichnet sind (Lungenödem, Pneumonie, In-halationstraumata, Aspirationspneumonie, ARI etc.). Allerdings liegt die Erfolgsrate bei Patien-

ten mit ▶ ARI/ARDS deutlich unter 50 %. Eine Aus-nahme bilden Patienten mit einem akuten kardi-al bedingten Lungenödem, die sehr erfolgreich mit NIV behandelt werden können. Erstens reduziert die Erhöhung des intrathorakalen Drucks sowohl die kardiale Vorlast als auch die linksventrikulä-re Nachlast und begünstigt dadurch eine schnelle Rekompensation. Zweitens kann durch die beglei-tende medikamentöse Reduktion der Vorlast (Ni-trate in Kombination mit Diuretika) das Lungen-ödem in der Regel so schnell zur Rückbildung ge-bracht werden, dass NIV nur für wenige Stunden erforderlich ist.

HinweisObwohl die Intubationsrate beim kardialen Lungenödem durch NIV gesenkt und die kardiale Rekompensation beschleunigt wird, wird die Prognose dieser Patienten durch NIV offenbar nicht verbessert. Da es bei der akuten hypoxämischen Insuffizienz pathophysiologisch in erster Linie auf die Applikation eines PEEP und weniger auf den ventilatorischen Support ankommt, ist ▶ CPAPAtmung über Maske oder Helm vermutlich genauso wirksam.

MerkeMäßige Erfolgsrate für NIV bei akuter hypoxämischer Insuffizienz mit Ausnahme des kardialen Lungenödems.

Weaning-Versagen ■

Über den Nutzen des Einsatzes von NIV nach Ex-tubation und neuerlicher respiratorischer Insuffi-zienz liegen widersprüchliche Ergebnisse vor. Ist der Therapieversuch mit NIV letztlich nicht er-folgreich, kann die verzögerte Re-Intubation so-gar zu einer Zunahme der Mortalität führen. An-dererseits konnte in zahlreichen Untersuchungen gezeigt werden, dass sich der pulmonale Gasaus-tausch beim ▶ Postextubationsversagen in vielen Fällen durch NIV, ja sogar allein durch ▶ Masken-CPAP, nachhaltig verbessern lässt. Vor allem bei Patienten mit einem hohen Risiko für das Auftre-ten eines Postextubationsversagens (multimorbi-de und alte Patienten sowie Patienten mit schwe-ren kardialen und pulmonalen Vorerkrankungen)

Tabelle 3.1 Vorteile der nichtinvasiven Beatmung.

keine tubusbedingte Erhöhung der Atemarbeit ●keine Verletzungsgefahr für Trachea, Kehlkopf, ●Stimmbänderweniger Analgosedierung nötig ●bessere Sekretelimination durch ungehindertes ●Abhustenweniger beatmungsassoziierte Pneumonien ●erhaltene Kommunikationsfähigkeit ●ungehinderte orale Nahrungsaufnahme ●verbesserter Patientenkomfort ●deutliche Verbesserung der subjektiven ● Lebensqualität



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scheint die frühzeitige, prophylaktische nichtinva-sive Beatmung vorteilhaft zu sein.

HinweisBei der schwierigen Entwöhnung von der Beatmung kann NIV zusätzliche Vorteile bieten. Da der Endotrachealtubus zu einer erheblichen Zunahme des Atemwegswiderstands führt, profitieren insbesondere Patienten mit eingeschränkter ventilatorischer Reserve von einer frühzeitigen Extubation mit anschließender Fortführung des ventilatorischen Supports über NIV.

MerkeProphylaktische Anwendung von NIV bei Patienten mit hohem Risiko für ein Postextubationsversagen.

Die intensivmedizinischen Fachgesellschaften in Deutschland haben jüngst eine S3-Leitlinie „nichtin-vasive Beatmung als Therapie der akuten respirato-rischen Insuffizienz“ (Tab. 3.2) vorgelegt, in dem das mögliche Spektrum für die nichtinvasive Beatmung dezidiert aufgeführt ist (AWMF-online).

Kontraindikationen3.8.2

Generell sollten bei der Anwendung von NIV die Kontraindikationen, Erfolgs- und Abbruchkriteri-en, wie sie von einer Arbeitsgruppe der DIVI er-arbeitet wurden, beachtet werden, damit Patien-ten durch NIV nicht zu Schaden kommen und eine wertvolle Methode nicht in Misskredit gerät. Als gesicherte Kontraindikationen für die nichtinvasi-ve Beatmung gelten danach:

akute lebensbedrohliche Hypoxie, ●

bronchoskopisch nicht korrigierbare Sekretre- ●

tention,Koma oder nicht beherrschbarer Verwirrtheits- ●

zustand, der nicht durch eine Hyperkapnie be-dingt ist,mangelnde Kooperationsbereitschaft, ●

insuffiziente Spontanatmung, ●

akuter Atem- oder Kreislaufstillstand, ●

hämodynamische Instabilität, ●

undrainierte große Pleuraergüsse, ●

mangelnde Schutzreflexe, erhöhtes Aspirations- ●

risiko (gastrointestinale Blutungen, Ileus etc.),

drohende Verlegung der oberen Atemwege ●

(Glottisödem/-obstruktion),Status epilepticus, intrazerebrale Blutungen, of- ●

fenes Schädel-Hirn-Trauma,fehlendes oder unzureichend geschultes Per- ●

sonal.

HinweisDie Einstufung des Aspirationsrisikos ist im Einzelfall schwierig und kann nur individuell erfolgen.

Durchführung3.8.3

Technische Voraussetzungen ■

Die Durchführung der nichtinvasiven Beatmung ist nicht mit jedem Beatmungsgerät problemlos mög-lich, sondern erfordert vielmehr das Vorhanden-

Tabelle 3.2 Auszug aus der S3Leitlinie „nichtinvasive Beatmung als Therapie der akuten respiratorischen Insuffizienz“ der Leitlinienkommission der intensivmedizinischen Fachgesellschaften (AWMFonline).

wenn möglich, Einsatz der NIV bei der akuten ●respiratorischen Insuffizienz zur Vermeidung von Komplikationen der invasiven Beatmung (Empfehlungsgrad A*)frühzeitiger Einsatz von NIV bei milder bis mittel ●gradiger akuter exazerbierter COPD mit pH 7,30 – 7,35 (Empfehlungsgrad A*)primärer Einsatz von CPAP ● bei Patienten mit hypoxämischer akuter respiratorischer Insuffizienz bei kardiogenem Lungenödem nach unzureichender initialer nasaler Sauerstoffgabe (Empfehlungsgrad A*)Einsatz von CPAP bzw. NIV zur Vermeidung der ●Intubation und Verbesserung der Oxigenierung bei (hämato)onkologischen, immunsupprimierten Patienten und bei Patienten mit AIDS und PneumocystisPneumonie (Empfehlungsgrad A*)möglichst frühzeitige Extubation von invasiv be ●atmeten Patienten mit COPD und Umstellung auf NIV (Empfehlungsgrad A*)prophylaktische Weiterbehandlung mit NIV in der ●Postextubationsphase nach länger dauernder invasiver Beatmung (> 48 h) von Patienten mit hyperkapnischer akuter respiratorischer Insuffizienz und Risikofaktoren für ein Extubationsversagen (Empfehlungsgrad A*)

* Evidenzlevel I „randomisierte Studien“



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sein bestimmter gerätetechnischer Vorgaben. Da Gesichts- und Nasenmasken immer eine mehr oder weniger große Leckage aufweisen, sollte der Inten-sivrespirator über einen NIV-Modus verfügen, der eine großzügige Einstellung bzw. Deaktivierung der gängigen Alarme und Sicherheitsfeatures (Lecka-ge, Beatmungsdruck, Atemzugvolumen, Atemmi-nutenvolumen, Apnoeventilation) erlaubt. So kann verhindert werden, dass Patient und Personal – ge-rade in kritischen Phasen der Anpassung an den maschinellen Support – durch akustische Alarme, automatische und unerwünschte Wechsel in einen Back-up-Beatmungsmode und dergleichen unnötig strapaziert werden. Folgerichtig sollte der NIV-Mo-de über eine Leckagekompensation verfügen und ausreichend hohe inspiratorische Flows (mindes-tens 100 l/min) liefern. Die aktuelle Leckagerate sollte gemessen und angezeigt werden, beim Über-schreiten von Grenzwerten sollte optisch und/oder akustisch alarmiert werden.

Vermehrt werden auch auf Intensivstationen für die NIV-Beatmung einfache Respiratoren einge-setzt, die speziell für den Homecare-Bereich kon-zipiert wurden. Die Atemgaslieferung erfolgt meist ohne Ventile durch schnell reagierende Turbinen, wodurch der eingestellte Beatmungsdruck auch bei größeren Leckagen gehalten werden kann. Vie-le dieser Beatmungsgeräte sind so konzipiert, dass nur ein Inspirationsschlauch verwendet wird. Die Exspiration erfolgt über ein Ausatemventil, das pa-tientennah im bzw. am Interface angebracht ist.

Personelle Voraussetzungen ■

Eine wichtige Voraussetzung für den erfolgreichen Einsatz von NIV ist der Einsatz geschulter Pflege-kräfte, die gerade in der Initialphase der Therapie ausreichend Zeit für die individuelle Patientenver-sorgung und -beobachtung haben müssen. Die ers-ten Stunden der NIV-Adaptation stellen eine be-sonders kritische Phase dar, die oft für den Erfolg oder Misserfolg der Therapie entscheidend ist. Oft ist deshalb zu Beginn der Behandlung ein 1:1-Be-treuungsverhältnis erforderlich.

Beatmungsformen ■

Im Vordergrund steht die ▶ druckunterstützte Spontanatmung mit PEEP, da sie dem üblicher-weise wachen und kooperativen Patienten ein hohes Maß an ventilatorischem Komfort bietet. Aber auch ▶ BIPAP wird von vielen Patienten gut toleriert. Vorteile werden auch für ▶ NAVA gese-hen, vor allem bei nichtinvasiver Beatmung mittels Beatmungshelm. Weil das große kompressible Gas-volumen des Helms erhebliche Probleme beim Trig-gern des Demand-Flows verursacht, kann die über die Zwerchfellaktivität des Patienten gesteuerte Variante der inspiratorischen Druckunterstützung die Synchronisation zwischen Patient und Maschi-ne erheblich verbessern und eine annähernd ver-zögerungsfreie Gaslieferung bereitstellen. Da die Stärke des Zwerchfell-EMGs proportional zu der Einatmungsbemühung des Patienten ist, kann die-ses Signal außerdem dazu benutzt werden, die ins-piratorische Druckunterstützung den aktiven Ein-atmungsbemühungen des Patienten anzupassen.

Einstellung der Beatmung ■

Bei der Maskenbeatmung hat sich die initiale Ein-stellung einer inspiratorischen Druckunterstüt-zung von ca. 10 – 15 mbar bewährt, die bei un-zureichenden Atemzugvolumina langsam bis auf 25 – 30 mbar gesteigert werden kann. Hohe Beat-mungsdrücke (> 20 mbar) führen jedoch häufig zu Aerophagie, wodurch sich u. a. auch die Aspirati-onsgefahr erhöht. Ob eine Magensonde unter die-sem Aspekt indiziert ist, wird kontrovers disku-tiert: Sie führt zur zusätzlichen Belastung für den Patienten und ist häufig der Grund für die man-gelnde Dichtigkeit des Interfaces. Das Legen einer Magensonde nur aufgrund der Anwendung einer NIV ist jedenfalls nicht erforderlich.

Während der Adaptationsphase sollte der PEEP zunächst eher niedrig (ca. 3 mbar) gewählt wer-den, danach kann er – je nach zugrunde liegender Problematik – langsam auf 6 – 8 mbar angehoben werden.



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Welche Maske? ■

Nasen- und Gesichtsmasken werden für die nichtinvasive Beatmung am häufigsten eingesetzt. Aus der Vielfalt der heute von der Industrie ange-botenen Modelle ist es in der Regel möglich, eine geeignete Maske mit guter Passform auszuwählen, die den individuellen Gegebenheiten des Patien-ten ausreichend gerecht wird. Aufgrund der zahl-reichen anatomischen Besonderheiten erscheint es durchaus sinnvoll, in der Intensivmedizin un-terschiedliche Modelle verschiedener Hersteller vorzuhalten. Nur so kann ein guter Kompromiss zwischen hohem Tragekomfort, geringem Totraum und minimaler Leckage gefunden werden – eine wichtige Voraussetzung für die Akzeptanz der nichtinvasiven Beatmung. Silikonstrips und -ste-ge in unterschiedlichen Stärken können zusätzlich verwendet werden, um die Dichtigkeit an der Na-senwurzel verbessern.

Für die nichtinvasive Langzeitbeatmung, z. B. im Rahmen der Heimbeatmung, sind nach wie vor individuell angefertigte Masken unübertroffen, da sie einen optimalen Komfort durch exzellente Passform mit minimaler Leckage und minimalem Totraum gewährleisten.

Das Fixierungssystem sollte vom Patient „im Notfall“ schnell zu öffnen sein, um das Interface rasch zu entfernen. Hierdurch können klaustro-phobische Ängste von Patienten – vor allem in der Initialphase – gemindert werden. Fixiersysteme, die mit Druckknöpfen oder Magnetverschlüssen arbeiten, erscheinen hier vorteilhaft, lösen sich aber relativ leicht bei mobileren Patienten. Auch kann hierdurch die Therapie bei mangelnder Com-pliance häufig unterbrochen werden.

Mund-Nase-MaskenSie sind vor allem bei Patienten mit ausgepräg-ter Dyspnoe indiziert, da diese vorwiegend durch den Mund atmen (Abb. 3.35). Die kommerziell er-hältlichen Modelle unterscheiden sich vor allem hinsichtlich ihres Totraums und ihrer Materialbe-schaffenheit. Silikonmasken erzielen ihre Dichtig-keit zum Teil durch Beatmungsdruck, wodurch die Fixierungsintensität geringer ist als bei Masken mit luftgefülltem Auflagepolster. Gelmasken zeich-nen sich dagegen durch ihre Flexibilität und damit ihre gute Passform aus.

BeachtePatienten mit erheblicher Luftnot empfinden das Anpassen der Maske oftmals als zusätzliche Bedrohung, gegen die sie sich wehren. Behutsames Vorgehen ist daher unbedingt notwendig, um Stressreaktionen und eine unüberbrückbare Abwehrhaltung des Patienten zu vermeiden. So kann es hilfreich sein, die Maske zunächst mit der Hand zu halten oder vom Patienten halten zu lassen, bevor diese fixiert wird. Bei extremer Intoleranz gegenüber der Maske kann eine milde Sedierung verabreicht werden.

NasenmaskenKooperative Patienten mit vorwiegender Nasenat-mung profitieren von der Nasenmaske (Abb. 3.36). Sie wird von den meisten Patienten als komfortab-ler empfunden, da sie die Kommunikation erleich-tert und das Abhusten problemloser ist. Ein we-sentliches Problem bei Nasenmasken bleibt das Entweichen der Luft über den Mund bis hin zur völligen Ineffektivität der Beatmung. Kinnbinden können hier gelegentlich Abhilfe schaffen. Pass-genaue Anfertigungen sind bei Patienten indi-ziert, die über den stationären Verlauf hinaus einer Heimbeatmung bedürfen.

Abb. 3.35 Mund-Nasen-Maske. Erläuterungen im Text.



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BeachteSchlecht sitzende Masken können leicht verrutschen und die Augen direkt schädigen! Auch das ständig an den Augen vorbei strömende Atemgas kann zu indirekten Läsionen führen: 16 – 17 % der Patienten weisen innerhalb von 2 – 3 Stunden die Zeichen einer schweren Konjunktivitis auf. 3 – 20 % der Patienten leiden unter einer Austrocknung der nasalen/oralen Schleimhäute.

VollgesichtsmaskenDie sog. Tellermasken (full-face-mask, total-face-mask) kommen besonders bei schwierigen ana-tomischen Verhältnissen zum Einsatz oder wenn bereits Hautläsionen vorliegen, die eine weitere Verwendung von Mund-Nasen-Masken verbieten. Der transparente Maskenkörper liegt mit einer breiten Silikonlippe auf der Haut des Patienten auf und erreicht eine hohe Dichtigkeit (Abb. 3.37). Da-durch bildet sich allerdings im Inneren der Mas-ke Kondenswasser, wodurch die Sicht des Patien-ten beeinträchtigt wird.

Nasal ProngsNasal Prongs schließen die Nasenlöcher luftdicht ab, so dass die Atemluft direkt in die Nasenlöcher insuffliert wird (Abb. 3.38). Die Atemunterstützung ist bis zu mittelhohen Drücken möglich, sofern dem Patienten ein ausreichender Mundschluss ge-lingt. Vorteilhaft ist die geringe Auflagefläche auf der Haut. Gerade Patienten mit Klaus trophobie können von diesem Interface profitieren. Eine re-

Abb. 3.37 Vollgesichtsmaske. Erläuterungen im Text.

Abb. 3.36 Nasenmaske. Erläuterungen im Text.

Abb. 3.38 Nasal Prongs. Erläuterungen im Text.

gelmäßige Nasenschleimhautpflege mit entspre-chenden Salben ist bei der Verwendung von Nasal Prongs empfehlenswert.

BeatmungshelmBeatmungshelme (Abb. 3.39) werden relativ gut to-leriert, so dass die NIV über viele Stunden, manch-mal auch über Nacht, ohne Unterbrechung durch-geführt werden kann. Druckulzerationen im Ge-sicht und Konjunktivitiden treten nicht auf. Die Aspirationsgefahr ist deutlich geringer, was u. a. auf die verminderte Aerophagie zurück geführt werden kann. Außerdem bleibt die Kommunikati-onsfähigkeit erhalten.



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Allerdings stellt der Beatmungshelm besonde-re Anforderungen an das Beatmungsgerät und den Anwender. Bedingt durch das hohe Innenvolumen des Helms (8 – 15 l) und seine große Compliance nimmt die ▶ Triggerlatenz von Demand-Flow-Res-piratoren erheblich zu, wodurch eine Desynchro-nisation zwischen Patient und Beatmungsgerät – vor allem bei hohen Atemfrequenzen – begünstigt wird. Modelluntersuchungen haben zudem ge-zeigt, dass die Triggerempfindlichkeit unterhalb eines PEEP von 6 mbar stark abnimmt. Da eine Dif-ferenzierung zwischen der Beatmung der Lungen des Patienten und der Beatmung des kompressib-len Volumen zwischen Kopf und Helm nicht mög-lich ist, kann die alveoläre Ventilation nur anhand indirekter Parameter, wie z. B. der Thoraxexkursio-nen, abgeschätzt werden. Ähnlich wie die Messung von ▶ Atemvolumina ist auch die geräteseitige ex-spiratorische ▶ CO2-Messung zur Überwachung der alveolären Ventilation ungeeignet.

BeachteBei unzureichendem Inspirationsflow kann es im Helm zu erheblicher CO2Akkumulation kommen. Die daraus resultierende CO2Rückatmung kann den Ventilationsbedarf des Patienten erheblich vergrößern, wobei Patienten mit hochgradig eingeschränkter ventilatorischer Reserve besonders gefährdet sind. Diese Patientengruppe (z. B. Patienten mit COPD) ist häufig für eine nichtinvasive Beatmung via Gesichts oder Nasenmaske besser geeignet, da sie hin

sichtlich Totraum, CO2Retention und Triggerproblematik Vorteile aufweist. Zudem erlaubt sie ein zuverlässiges Monitoring der ventilatorischen Parameter inklusive der ▶ exspiratorischen CO2Messung. Dagegen stellt der Helm für Patienten mit einem akuten hypoxämischen Lungenversagen (schwere Pneumonie, Lungenödem, Aspiration) eine interessante Alternative dar, da diese Patienten hauptsächlich vom PEEP und weniger von der inspiratorischen Druckunterstützung profitieren und den Beatmungshelm meist länger tolerieren. Gelegentlich ist die Kombination mit einem Highflow CPAPGerät mit hohen Flüssen vorteilhaft, womit gleichzeitig eine kontinuierliche Auswaschung von CO2 aus dem Helm erreicht wird.

MerkeBeatmungshelm vor allem bei Patienten mit Oxigenierungsstörungen, Masken bei Patienten mit ventilatorischer Insuffizienz.

Die Größe des Helmes lässt sich durch das Abmes-sen des Halsumfangs ermitteln, wobei in Anbetracht des hohen kompressiblen Volumens immer der kleinstmögliche Helm ausgewählt werden sollte. Das kompressible Volumen der kommerziell erhält-lichen Helme ist unterschiedlich hoch und kann bei einigen Modellen durch das Aufblasen von Luftkis-sen reduziert werden. Von Nachteil ist jedoch, dass sich der Helm in Gefahrensituationen schwieriger entfernen lässt. Umgekehrt verursacht die Anlage des Helms bei manchen Patienten Erstickungsängs-te, insbesondere dann, wenn nicht unverzüglich mit der Luftinsufflation begonnen wird.

Viele Patienten klagen über die hohe Geräusch-belästigung durch den Luftstrom im Helminneren. Abhilfe schaffen ▶ HME, die als „Schalldämpfer“ vor den Konnektor der In- und Exspirationsanschlüsse platziert werden, sowie Ohrstöpsel. Die kontinu-ierliche Druckbelastung während der Helmbeat-mung verursacht darüber hinaus ein Druckgefühl in den Ohren, das von den Patienten oft als un-angenehm und zum Teil schmerzhaft empfunden wird, insbesondere bei Beatmungsdrücken ober-halb von 20 mbar.

Abb. 3.39 Beatmungshelm. Erläuterungen im Text.



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Atemgasklimatisierung ■

Bei der NIV ist eine ▶ Klimatisierung der Atemga-se aus pathophysiologischer Sicht nicht notwen-dig, da diese durch den Nasen-Rachen-Raum des Patienten erfolgt und eine Gefährdung des em p-findlichen respiratorischen Epithels somit nicht zu befürchten ist. Die dauerhafte Atmung kalter und trockener Luft aus der zentralen ▶ Gasversor-gungsanlage führt jedoch zur Austrocknung der Schleimhäute in den oberen Atemwegen, was von den Patienten als unangenehm empfunden wird.

Bei dicht sitzenden Masken können zur An-feuchtung der Atemluft ▶ HME eingesetzt werden, die direkt auf der Maske platziert werden. Beachtet werden muss jedoch, dass HME die Atemwegswi-derstände sowie das Totraumvolumen erhöhen, wodurch die in- und exspiratorische Atemarbeit zunimmt. Es sollten daher nur HME mit geringen Durchflusswiderständen und kleinem Innenvolu-men verwendet werden, was allerdings in der Re-gel zu Lasten der Anfeuchtungsleistung geht. Die geringere Befeuchtungsleistung ist aus pathophy-siologischer Sicht jedoch akzeptabel, da die Funk-tion der oberen Luftwege des Patienten – anders als beim intubierten Patienten – nicht ausgeschal-tet ist.

Alternativ ist auch die aktive Anfeuchtung und Erwärmung der Atemluft möglich, wo-bei die Temperatur- und Feuchteeinstellung mit dem Patienten abgestimmt werden sollte. Bei der Helmbeatmung ist die aktive Klimatisierung da Atemluft dagegen nicht möglich. Die warme und feuchte Luft wird von den meisten Patienten als unangenehm empfunden, zudem kommt es zum Kondenswasserniederschlag im Helm.

HinweisDas Anbringen von HME bei der Helmbeatmung dient nicht der Atemgasklimatisierung, sondern der Geräuschdämpfung der laut einfließenden Atemgase (s. o.).

Ernährung ■

Bei ausreichender Vigilanz des Patienten und er-haltenen Schutzreflexen kann und sollte die orale Nahrungsaufnahme beibehalten werden. Dies gilt insbesondere für die Aufnahme von Flüssigkeiten,

wobei hochkalorischen Trinklösungen eine beson-dere Bedeutung zukommt. Auch die Zufuhr leicht-verdaulicher fester Speisen kann im Einzelfall, z. B. bei moderater Unterstützung der Atmung, gestattet werden. Allerdings sollte darauf geachtet werden, dass die Nahrungszufuhr in kleinen Portionen er-folgt. Flüssigkeiten sollten keine Kohlensäure ent-halten und ebenfalls nur in kleinen Mengen verab-reicht werden. Bei länger dauernder NIV-Beatmung kann eine Ernährungssonde hilfreich sein, wobei die kontinuierliche Verabreichung der Sondennah-rung der Bolusgabe vorzuziehen ist.

Patientenlagerung ■

Bewährt hat sich die halb sitzende Position. Sie er-leichtert die Zwerchfellatmung, insbesondere bei adipösen Patienten, und hat damit einen positiven Einfluss auf die funktionelle ▶ Residualkapazität. Zudem trägt sie zur verbesserten Sekreteliminati-on durch erleichtertes Abhusten bei. Bei sichtba-rem Einsatz der Atemhilfsmuskulatur kann eine Entlastung des Schultergürtels durch Lagerungs-mittel sinnvoll sein.

Monitoring ■

Die Überwachung des Patienten richtet sich nach dem Schweregrad seiner Erkrankung. Engmaschig überwacht werden müssen

Atemexkursionen, Atemmuster und Atemfre- ●

quenz,Einsatz der Atemhilfsmuskulatur, ●

Synchronisation der Atemexkursionen mit dem ●

Gerät,Bewusstseinslage, psychischer Zustand, ●

Umfang und Effizienz der Sekretelimination. ●

Neben dem Monitoring der Herz-Kreislauf-Situati-on (EKG, RR-Messung) ist die kontinuierliche Über-wachung des arteriellen Sauerstoffstatus mittels ▶ Pulsoximetrie unabdingbar. Aufgrund der oben beschriebenen Probleme bei der Überwachung der Atemvolumina empfiehlt sich das Monitoring des pCO2 durch ▶ transkutane Messung, da die Mes-sung des endexspiratorischen petCO2 bei der Mas-kenbeatmung und erst recht der Helmbeatmung nicht verwertbar ist (s. o.). Liegen beim Patienten schwere respiratorische, metabolische und/oder



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hämodynamische Beeinträchtigungen vor, muss das Monitoring ggf. erweitert werden, z. B. durch regelmäßige arterielle Blutgasanalysen. Wichtig ist, dass der Patient die Möglichkeit hat, sich jeder-zeit bemerkbar zu machen, z. B. durch eine Klin-gel, ohne das Interface entfernen zu müssen. Eine Kommunikationshilfe (Wort-/Buchstabentafel) kann während der NIV sehr hilfreich sein.

BeachteEine initiale Verbesserung der pulmonalen Situation darf nicht zum Anlass genommen werden, die Überwachung des Patienten zu vernachlässigen, da sich die pulmonale Situation des Patienten auch noch nach Stunden erneut verschlechtern kann.

Erfolgskriterien ■

Unter NIV muss eine zügige Besserung der klini-schen Symptomatik mit Abnahme der Dyspnoe eintreten. Patienten mit NIV müssen vor allem in der Anfangsphase engmaschig überwacht werden. Eine Fortsetzung von NIV ist gerechtfertigt bei

subjektiver Zustandsverbesserung, ●

Zunahme der alveolären Ventilation (Abnahme ●

des paCO2),Entlastung der Atempumpe, erkennbar an der ●

Abnahme der Herz- und Atemfrequenz sowie Sistieren des Einsatzes der Atemhilfsmuskula-tur,Verbesserung der Oxigenierung (SaO ● 2 > 90 %).

HinweisBei massiver Sekretproduktion und zunehmender Sekretretention ist zur Verbesserung der Bronchialtoilette die passagere Intubation zu erwägen.

Abbruchkriterien ■

In Abhängigkeit vom klinischen Zustand des Pati-enten und der Erfahrung des behandelnden Teams wird die Rate des Therapieversagens auf 25 – 40 % geschätzt. Durch eine engmaschige Überwachung des Patienten und konsequente Beachtung der Ab-bruchkriterien können solche Patienten frühzeitig

erkannt und umgehend intubiert werden, bevor es zu einer vitalen Gefährdung des Patienten kommt.

Zu den Abbruchkriterien gehören:unzureichende Ventilation durch persistierende ●

Leckage (häufigste Ursache für die vorzeitige Beendigung der NIV), keine Verbesserung der O ● 2-Sättigung unter ho-her O2-Zufuhr in den ersten 15 Minuten,persistierende Hypoxämie nach 2 Stunden ●

(SaO2 < 85 % trotz FiO2 > 0,5),hypoxiebedingte hämodynamische Instabilität/ ●

Arrhythmien,Anstieg des paCO ● 2 über den Ausgangswert mit Abfall des pH-Wertes,keine Besserung des klinischen Status (Zunah- ●

me der Atemfrequenz und Dyspnoe, Abnah-me des Tidalvolumens, sichtbare Steigerung der Atemanstrengung, Verschlechterung der Vigi-lanz),mangelnde Kooperation und zunehmende Into- ●

leranz mit aktiver Gegenwehr, Agitiertheit,progrediente Bewusstseinsverschlechterung, ●

nicht beherrschbare Aerophagie, ●

Sekretretention, ●

nicht beherrschbare Maskenprobleme ●

(Druckulzerationen),schwere Aspiration. ●

HinweisBei mutmaßlich Hyperkapniebedingter Bewusstseinsstörung muss der Patient unter NIV zügig aufklaren. Ist dies nicht der Fall, sollte die NIV sofort beendet und der Patient intubiert werden.

Klinische Bedeutung ■

Der Stellenwert der nichtinvasiven Beatmung hat in den vergangenen Jahren bei allen Formen der respiratorischen Insuffizienz zugenommen. Kli-nische Schwerpunkte liegen vor allem bei der in-termittierenden Behandlung der ventilatori-schen Insuffizienz durch Versagen der Atempum-pe sowie beim kardial bedingten Lungenversa-gen. Deutlich schlechter sind die Erfolgsaussichten bei der Behandlung der akuten hypoxämischen Atem insuffizienz, wenngleich ein Therapieversuch insbesondere bei Risikopatienten immer gerecht-fertigt erscheint. Eine weitere Einsatzmöglich-



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keit ist die Stabilisierung der Lungenfunktion nach dem ▶ Weaning vom Respirator. Unbedingte Vor-aussetzung für einen erfolgreichen Einsatz der NIV ist speziell geschultes ärztliches und pflegerisches Personal, damit sich die unbestreitbaren Vorteile der NIV nicht zu einem unkalkulierbaren Sicher-heitsrisiko für den Patienten entwickeln. Vor dem routinemäßigen Einsatz der NIV ist daher die Erar-beitung eines therapeutischen Konzepts inklusive der Indikationen und Kontraindikationen erfor-derlich, das alle am Patienten tätigen Berufsgrup-pen einschließt. Ein äußerst wichtiger Faktor für den erfolgreichen Einsatz der nichtinvasiven Beat-mung ist neben den technischen Voraussetzungen vor allem die Erfahrung und Motivation der Mit-arbeiter.

CPAP3.9 -Therapie bei Schlafapnoe-Syndrom

Nichtinvasive Beatmung (NIV) ist nicht gleichbe-deutend mit der „CPAP-Therapie“, wie sie im Rah-men der Heimtherapie zur Behandlung vorüber-gehender Atemstillstände während des Schlafens, der sog. Schlafapnoe, angewendet wird. Dabei wird dem Schlafenden – in der Regel via Nasen-maske (nCPAP-Maske, n = nasal) – durch ein tech-nisch einfaches, spezielles CPAP-Gerät kontinuier-lich Atemluft (meist Umgebungsluft) mit leichtem Überdruck zugeführt. Je nach Anamnese und vor-liegenden Beeinträchtigungen der Lungenfunktion kann die zugeführte Luft auch erwärmt und ange-feuchtet werden. Das im Schlaf entspannte Gewebe im Nasen- und Rachenraum des Schlafenden wird durch den leichten Überdruck stabilisiert und of-fen gehalten („pneumatische Schienung“). Da-durch können Apnoen und Hypopnoen bei den meisten Patienten verhindert werden. Als Be-gleiteffekt wird auch das Schnarchen weitge-hend unterdrückt. Die Diagnose wird meist in ei-nem Schlaflabor gestellt, wo Anzahl und Dauer der Atemstillstände sowie die O2-Sättigung kontinu-ierlich gemessen werden. Nach Diagnosestellung erfolgt die schrittweise Annäherung an den indi-viduellen therapeutischen Druck. Zu hoher Druck bewirkt ein störendes Ausströmen der Druckluft durch den Mund, führt zu Aerophagie (Luftschlu-cken) und kann im schlimmsten Fall die Spontan-atmung stören.

Heimbeatmung3.9.1 mit BiLevel und BiPAP

Hierbei handelt es sich um weitere, vor allem aus der Heimtherapie bekannte Modifikationen der CPAP-Atmung, die nicht mit den aus der Intensiv-beatmung bekannten druckkontrollierten zeitge-steuerten Beatmungsmodes (▶ BiLevel, ▶ BIPAP) verwechselt werden dürfen. Sie werden mit spezi-ellen Geräten für die nichtinvasive Heimbeatmung durchgeführt und offerieren dem CPAP-atmenden Patienten einen zusätzlichen ventilatorischen Sup-port via Maske im Sinne einer ▶ druckunterstütz-ten Beatmung. Der Inspirationsdruck ist hierbei innerhalb definierter Grenzen variabel und passt sich bei jedem Atemzug den Bedürfnissen des Pa-tienten an. Darüber hinaus verfügen einige Geräte über eine Komfortfunktion, die bei hohen Exspi-rationsdrücken eine endexspiratorische Druckab-senkung durchführt und damit ein Druck- oder gar Atemnotgefühl beim Ausatmen vermindert.

Der weitverbreitete BiPAP-Ventilator der Fa. Re-spironics Inc. ist ein Beatmungsunterstützungssys-tem speziell für die nichtinvasive Heimbeatmung. Die Unterstützung der Eigenatmung des Patienten erfolgt auf der Basis der ▶ druckunterstützten Be-atmung, wobei 3 Optionen zur Auswahl stehen:

S-mode: Einstellung von inspiratorischer ●

Druckunterstützung und PEEP/CPAP,T-mode: kontrollierter Beatmungsmodus durch ●

Einstellung von inspiratorischer Druckunter-stützung Atemfrequenz und I/E-Verhältnis,ST-mode: Kombination aus S-mode und T-mo- ●

de. Bei Unterschreiten einer definierten Sicher-heits-Atemfrequenz setzt Apnoe-Ventilation (T-mode) mit einstellbaren Parametern ein.

Alternative Beatmungs-3.10 verfahren: Hochfrequenz-beatmung, HFV

HFV, High Frequency Ventilation

Definition. � Unter dem Begriff Hochfrequenzbeat-mung (HF-Beatmung) wird eine Vielzahl oftmals sehr unterschiedlicher Beatmungsverfahren zu-sammengefasst, die durch hohe Atemfrequenzen, minimierte Tidalvolumina sowie unkonventionelle


3.10 Alternative Beatmungs verfahren: Hochfrequenzbeatmung, HFV 155

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Gastransportmechanismen charakterisiert sind. Letztere grenzen hochfrequente Techniken gegen-über konventionellen Beatmungstechniken ab: Bei intermittierender Überdruckbeatmung füllen und verlassen die Atemgasportionen die Alveolarkom-partimente in periodischen Abständen, was eine zwingende Voraussetzung für den Gasaustausch in den Alveolen ist. Bei Beatmung mit hohen Frequenzen kommt es demgegenüber nicht zur pe-riodischen Expansion und Reduktion der Alveolar-räume. Stattdessen verläuft der Gasaustausch auf-grund von Diffusions- und Auswaschphänomenen ohne Verschiebung nennenswerter Tidalvolumina, die oftmals wesentlich kleiner sind als der anato-mische Totraum. Sie liegen bei 1 – 3 ml/kg KG.


Üblicherweise werden die Atemgasportionen durch Jet-Technik verabreicht. Unter dem Begriff „Jet“ versteht man die gerichtete Verabreichung eines komprimierten Gasvolumens mit hoher Ge-schwindigkeit durch eine Düse. Ist das System offen, treten dabei am Ende der Düse sog. Ventu-ri-Effekte auf, die nach dem Prinzip der Wasser-strahlpumpe zur Erhöhung des Volumens durch Sogwirkungen führen. Das hierbei aus der Umge-bung angesaugte zusätzliche Gasvolumen wird als Entrainment bezeichnet.

Bei der Hochfrequenzbeatmung wird die Beat-mungsfrequenz in Hertz [Hz] angegeben: 1 Hz = 1 Schwingung/Sekunde.

Lungenmechanik ■

HF-Beatmung führt zum Anstieg der Lungenvo-lumina, da die Zeitkonstanten der Lungen meist deutlich länger sind als die Zeit zwischen den Jet-Impulsen, die für die Exspiration zur Verfügung steht. Dabei bildet sich ein intrinsic PEEP aus, dessen Höhe zwar durch die Jet-Frequenz vor-gegeben wird, jedoch kaum abgeschätzt werden kann. In gleichem Maße steigen dabei die Atem-wegs- und Alveolardrücke an, wodurch – gerä-tespezifisch unterschiedlich – u. U. ausgepräg-te Ventilations-Perfusions-Störungen entstehen bzw. unterhalten werden können. Vorteile bie-tet hier das biphasische Injektor/Ejektor-Prinzip wie bei HFJO, das ebenso wie mechanische Mem-

branoszillatoren zur exspiratorischen Entlastung der Lungenvolumina beiträgt. Allerdings besteht hierbei die Gefahr, dass die resultierenden Unter-drücke zum exspiratorischen Kollaps der Atem-wege führen.

Monitoring ■

Im Gegensatz zur konventionellen Beatmung sind Monitoring und Alarmstrategien bei allen Formen der HF-Ventilation wesentlich weniger ausgereift. Die sonst üblichen Messsysteme zur Messung von Drücken, Volumina und Atemgaskonzentration sind unter HF-Beatmung nicht ohne weiteres ein-setzbar. So sind Druckmessungen am proximalen Tubus nicht aussagekräftig, da sie die Atemwegs-drücke bei Abstrahlung der Jet-Impulse am dis ta-len Tubus nicht ausreichend repräsentieren. Zur Kontrolle der Atemwegsdrücke muss daher ein zweiter Katheter in der Trachea platziert werden, dessen Öffnung allerdings nicht in unmittelba-rer Nähe der Düsenöffnungen liegen darf. Speziel-le Tuben für die Jet-Beatmung verfügen über einen eigenen Kanal für die Atemwegsdruckmessung, der mindestens 5 cm unterhalb der HF-Injektions-stelle endet.

Aufgrund des Entrainments ist die genaue Be-stimmung der applizierten Tidal- und Minutenvo-lumina schwierig. Wird die Jet-Ventilation im of-fenen System durchgeführt, wie beispielsweise bei der Bronchoskopie oder unter Verwendung des Jet-Laryngoskops, ist die Bestimmung der Tidalvo-lumina überhaupt nicht möglich. Die klinische Be-obachtung der Thoraxexkursionen sowie die re-gelmäßige Palpation der Thoraxvibrationen und die Auskultation der Lungen sind daher obligat.

Die Oxigenierung des Patienten kann durch die ▶ Pulsoximetrie überwacht werden. Ein weitaus größeres Problem ist die Überwachung der Venti-lation. Die ▶ Kapnometrie zur Messung des end-exspiratorischen CO2 ist nur bedingt geeignet, da sich bei hochfrequenter Jet-Ventilation keine end exspiratorischen Plateaus ausbilden und zu-dem die Ansprechgeschwindigkeit der Methode zu niedrig ist. Bei länger dauerndem Einsatz ist daher die engmaschige Kontrolle des CO2 im Blut notwendig.



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Inspiration Exspiration

Abb. 3.40 HFPPV (High Frequency Positive Pressu-re Ventilation). Erläuterungen im Text.

Jet-Katheter

Entrainment

Abb. 3.41 HFJV (High Frequency Jet Ventilation). Erläuterungen im Text.

Atemgasklimatisierung ■

Nach wie vor ungelöst ist das Problem der Atem-gasbefeuchtung bei der Jet-Ventilation. Für den kurzzeitigen Einsatz in der Anästhesie ist dieses Problem von untergeordneter Bedeutung, nicht je-doch bei länger dauernder Beatmung. Hier kann es durch die trockenen Atemgase zu schwersten Ver-änderungen der Tracheal- und Bronchialschleim-häute bis hin zu tiefen Schleimhautnekrosen kom-men. Steht kein adäquates und für den Einsatz bei Jet-Ventilation konzipiertes Befeuchtersystem zur Verfügung, darf die Jet-Ventilation zur Lang-zeitbeatmung nicht eingesetzt werden. Dagegen ist bei der HF-Oszillation (HFO) eine ausreichen-de ▶ Atemgasklimatisierung durch HME (Heat and Moisture Exchanger) auch bei Langzeitbeatmung zu erzielen.

Die meisten der im Folgenden vorgestellten HF-Techniken werden vorwiegend in der Anästhesie bei kurzzeitigen diagnostischen und operativen Eingriffen im Larynxbereich eingesetzt. Statt eines Tubus werden hier häufig spezielle Jet-Broncho-skope und -Laryngoskope verwendet.

HF-Überdruckbeatmung, HFPPV 3.10.1 (High Frequency Positive Pressure Ventilation)

Das Jet-Gas wird über ein Y-Stück am proximalen Tubusende eingespeist, gleichzeitig wird das tu-busnahe pneumatische Ventil verschlossen. Ein En-trainment findet daher nicht statt. Die applizierten Volumina betragen 2 – 4 ml/kg KG, die Beatmungs-frequenzen 1 – 2 Hz. Während der Exspiration öff-net das pneumatische Ventil, so dass das Exspirati-onsgas passiv abströmen kann (Abb. 3.40).

HF-Jetbeatmung, HFJV 3.10.2 (High Frequency Jet Ventilation)

In das Lumen des offenen Trachealtubus wird eine Injektorkanüle eingebracht, über die das Jet-Gas mit Beatmungsfrequenzen von 1–5 Hz und Volumina von 2–4 ml/kg KG eingespeist wird. Während der Jet-Phasen wird zusätzlich Gas angesaugt (Entrain-ment). Die Exspiration erfolgt passiv in der Pause zwischen den Druckgasimpulsen (Abb. 3.41).



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Hochfrequenzpulsation, HFP 3.10.3 (High Frequency Pulsation)

In ähnlicher Weise wie bei HFJV werden die Jet-Im-pulse über einen Injektor am proximalen Tubusen-de direkt in den Trachealtubus appliziert. Durch das Patientensystem wird ein Biasflow geleitet, aus dem das Volumen für das Entrainment gezo-gen wird. Die Sauerstoffkonzentrationen von Bias-flow und Jet-Gas sind gleich. Die Volumina betra-gen 1 – 2 ml/kg KG, die Beatmungsfrequenzen 4 – 10 Hz. Die Exspiration erfolgt passiv (Abb. 3.42).

Hochfrequenz-Jet-Oszillation, 3.10.4 HFJO (High Frequency Jet Oscillation)

Das System arbeitet mit 2 Jet-Düsen. Über die In-jektordüse werden Volumina von 1 – 2 ml/kg KG mit Frequenzen von 5 – 12 Hz verabreicht. Das En-trainment wird aus dem Biasflow bezogen, der die gleiche Sauerstoffkonzentration aufweist wie der Jet-Flow. Distal der Injektordüse befindet sich die Ejektordüse, über die Jet-Gas während der Exspira-tionsphase appliziert wird. Da die Spitze der Ejek-tordüse aus den Atemwegen heraus in Richtung

Entrainment

Jet-Düse

Bias-Flow

Abb. 3.42 HFP (High Frequency Pulsation). Erläuterungen im Text.

Tubuseingang weist, wird das Entrainment aus den Atemwegen bezogen. Dadurch wird die Exspi-ration forciert. Zur Unterstützung der Venturi-Ef-fekte ist das Venturi-Rohr mit einer zusätzlichen sog. Venturi-Taille ausgestattet. Durch die Kombi-nation von Injektor- und Ejektordüse können hö-here Frequenzen bei niedrigeren Volumenportio-nen appliziert werden (Abb. 3.43).

Forcierte �Diffusionsventilation, �3.10.5 FDV �(Forced �Diffusion �Ventilation)

Die Druckgasimpulse werden über 2 Leitungen ap-pliziert, die in die Wand eines speziellen Jet-Tubus integriert sind. Die Ausgänge der Jet-Leitungen en-den an der distalen Tubusspitze. Das System ist of-fen, so dass es während der Inspiration zu einem Entrainment kommt. Idealerweise sitzen die Dü-sen kurz oberhalb der Karina, so dass die beiden Gasstrahlen direkt in die Hauptbronchien geleitet werden. Die FDV erlaubt die Applikation sehr klei-ner Volumenportionen (0,2 und 0,4 ml/kg KG) mit hohen Frequenzen (2,5 – 33 Hz) (Abb. 3.44).

Inspiration

aktive Jet-Düse

aktive Jet-Düse

Entrainment

Entrainment

Exspiration

Abb. 3.43 HFJO (High Frequency Jet Oszillation). Erläuterungen im Text.



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Bias-Flow

Membran-Oszillator

Abb. 3.45 HFOV (High Frequency Oscillation Venti-lation). Erläuterungen im Text.

HF-Oszillation, HFOV (High 3.10.6 Frequency Oscillation Ventilation)

Eine mechanische Kolbenpumpe erzeugt sinuso-idale Schwingungen mit Frequenzen von 2 – 100 Hz, die über eine Membran auf den Atemgasflow übertragen werden. Die verschobenen Volumi-na sind durch die mechanischen Membranauslen-kungen definiert und daher volumenkonstant. Die Rückwärtsbewegungen der Membran bewirken eine aktive Exspiration. Hierdurch wird eine bes-sere CO2-Elimination erreicht als durch die ande-ren Verfahren (Abb. 3.45).

HinweisDieses Beatmungsprinzip wird seit Jahren mit Erfolg in der ▶ Neonatologie eingesetzt.

Jet-Katheter

Exspiration

Jet-Katheter

Abb. 3.44 � FDV �(Forced �Diffusion �Ventilation). Erläuterungen im Text.

Kombinierte HF-Systeme, CHFV 3.10.7 (Combined High Frequency Ventilation)

Diese Technik verknüpft die Vorteile der kon-ventionellen Beatmung mit den Vorteilen der Hochfrequenzoszillation. Durch Einführen eines Jet-Schlauches in den Trachealtubus können die unterschiedlichsten volumen- und druckkontrol-lierten Beatmungsformen mit hohen Jet-Frequen-zen überlagert werden. Auch die Überlagerung von partieller und vollständiger Spontanatmung, z. B. im S-IMV oder CPAP-Modus, ist möglich. Die Jet-Anteile können mit Frequenzen von 1 – 50 Hz ap-pliziert werden (Abb. 3.46).

Superponierte Jet-Ventilation, 3.10.8 SHFJV (Superimposed High Frequency Jet Ventilation)

Der CHFV vergleichbar ist diese Technik, bei der 2 Jet-Ventilationsformen mit unterschiedlichen Fre-quenzen miteinander kombiniert werden. Bei-



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de Jet-Schläuche liegen in unterschiedlicher Höhe im Lumen des Trachealtubus. Der niederfrequente Jet-Anteil wird – ähnlich wie bei konventioneller Beatmung – mit Frequenzen bis 40/min, der über-lagerte hochfrequente Anteil mit Frequenzen zwi-schen 1 und 15 Hz verabreicht (Abb. 3.47).

Jet-Katheter

konventioneller Respirator

Abb. 3.46 CHFV (Combined High Frequency Venti-lation). Erläuterungen im Text.

Entrainment

Jet-Katheter

Bias-Flow

Abb. 3.47 SHFJV (Superimposed High Frequency Jet Ventilation). Erläuterungen im Text.

Technische Bewertung der 3.10.9 HF-Beatmung

Trotz technischer Unterschiede handelt es sich bei der HF-Beatmung grundsätzlich um eine Beatmung im offenen System. Damit erfüllt die Technologie bereits von der Konzeption her eine wesentliche Anforderung an ein modernes Beatmungsverfah-ren, nämlich die Möglichkeit der jederzeitigen und freien Spontanatmung für den Patienten, unab-hängig von der maschinellen Unterstützung.

Von Nachteil ist jedoch, dass das Druck-Flow-Verhalten und damit auch die Höhe der applizier-ten Volumina ganz wesentlich von der Charakte-ristik des Injektors abhängen. Dies ist besonders ausgeprägt bei Systemen, deren Injektoren inner-halb des Tubus liegen. Hier hängt das zugeführte Gasvolumen pro Jet-Impuls (Impulsvolumen) vom Durchmesser des Jet-Katheters und des Tracheal-tubus sowie von der Position der Gaseintrittsstel-le innerhalb des Tubus ab und ist deshalb schwer abschätzbar und noch schwieriger zu messen. Das Gleiche gilt für die Höhe des Entrainments.

Etwas günstiger sind Anordnungen wie bei HFP und HFJO, bei denen die Injektoren in das Tubusan-satzstück integriert sind. Generell gilt jedoch, dass druckgasbetriebene HF-Formen wie HFPPV, HFJV, HFP oder FDV druck- und volumeninkonstant sind. Bei gleichbleibender Lungenmechanik führt eine Erhöhung der Frequenz stets zu einer Abnahme der einzelnen Volumenportionen, während das Atemminutenvolumen dabei annähernd konstant bleibt. Veränderungen der Lungenmechanik füh-ren dagegen zu Veränderungen der Ventilations-parameter, deren Größe und Richtung sowie Kon-sequenz für den pulmonalen Gasaustausch im Ein-zelfall kaum abzuschätzen sind.

MerkeDruckgasbetriebene HFBeatmung ist druck und volumeninkonstant.

Mechanisch betriebene Oszillatoren sind in ihrem Druck-Flow-Verhalten besser definiert. Die appli-zierten Volumenportionen bei HFO entsprechen den Membranauslenkungen der Pumpe; sie sind daher konstant und weitgehend unabhängig von der Lungenmechanik. Dementsprechend führt die Erhöhung der Oszillationsfrequenz zur Zunahme des Atemminutenvolumens.



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MerkeMechanisch betriebene Oszillatoren arbeiten volumenkonstant.

Indikationen für HF-Beatmung3.10.10

Indikationen in der Intensivmedizin ■

Entgegen den Erwartungen nach ihrer Einführung in den 80er Jahren konnte sich die HF-Beatmung in der Intensivmedizin bisher nicht durchsetzen. Die durch die Minimierung der zur Beatmung not-wendigen Einzelgasportionen theoretisch zu er-wartenden Vorteile – Verringerung der Lungen-bewegungen, Minimierung der Druckbelastung der Lunge, verbesserte Sekretmobilisation, ver-ringerte Auswirkungen der Beatmung auf andere Organsysteme – konnten in der klinischen Praxis nicht eindeutig bestätigt werden. Bei der Behand-lung des schweren akuten Lungenversagens wird dennoch in einigen Zentren die HFO mit dem Ziel angewendet, die Oxigenierung zu verbessern und gleichzeitig beatmungsassoziierte Lungenschäden (VALI = Ventilator Associated Lung Injury) zu re-duzieren. In der Tat kann durch den im Vergleich zur konventionellen Beatmung höheren mittleren Beatmungsdruck während der HFO bei der Mehr-zahl der Patienten eine klinisch relevante Verbes-serung der Oxigenierung erreicht werden. Dabei ist in aller Regel auch die CO2-Elimination gut oder zumindest soweit ausreichend, dass eine schwe-re respiratorische Azidose vermieden werde kann. Zahlreiche Fragen bleiben dennoch ungelöst, wie z. B. die Ermittlung des optimalen kontinuierlichen alveolären Distensionsdrucks (CADP = Continuous Alveoar Distension Pressure) oder der optimale Zeitpunkt des Übergangs von konventioneller Be-atmung auf HFO und umgekehrt. Problematisch ist weiterhin, dass ein direktes Monitoring der alve-olären Ventilation nicht möglich ist. So kann z. B. eine komplette Tubusokklusion zunächst unbe-merkt bleiben und erst durch Hyperkapnie und ggf. Abfall der O2-Sättigung evident werden.

Zusammenfassend handelt es sich bei der HFO nach wie vor um ein experimentelles Verfahren, das nur in wenigen spezialisierten Zentren am Pa-tienten angewendet werden kann. Neben unge-lösten technischen Problemen verhindern fehlen-de Leitparameter bei der Systemeinstellung sowie

kaum vorhersehbare funktionelle Auswirkungen bei der Variation der Einstellgrößen (Impulsfre-quenz, Antriebsdruck, Impuls-Pause-Verhältnis) einen breiteren Einsatz dieser Methoden. Obgleich die Ergebnisse bei der Behandlung des schweren ARDS mancherorts ermutigend sind, konnte der wissenschaftliche Beweis, dass diese Beatmungs-form auch zu einer Verbesserung der Prognose beim schweren Lungenversagen führt, bisher nicht erbracht werden.

Anwendungsbereiche der HF-Beatmung werden da-gegen im Rahmen der ▶ seitengetrennten Beatmung (ILV) gesehen, z. B. zur Behandlung bronchopleuraler Fisteln. Hierbei wird die betroffene Lunge mit HFV be-atmet, die gesunde dagegen konventionell.

Auch bei der Behandlung des schweren ▶ Atem-notsyndroms des Neugeborenen (RDS, Respiratory Distress Syndrome) hat sich die Hochfrequenzos-zillation (HFO) vielerorts als Alternative zu kon-ventionellen Beatmungsformen etabliert.

Indikationen in der Anästhesie ■

Im Gegensatz zur Intensivmedizin bestehen gesi-cherte Indikationen für die HF-Beatmung in der Anästhesie, z. B. bei diagnostischen und therapeu-tischen laryngoskopischen Eingriffen. Da der Chi-rurg einen möglichst ungehinderten Zugang zum Larynx benötigt, stellt die Jet-Beatmung eine Al-ternative zur üblichen endotrachealen Intubation dar. Bei der niederfrequenten Jet-Beatmung wird das Atemgas mit Frequenzen zwischen 8 und 20/min infra- oder subglottisch über einen Spezialtu-bus appliziert. Die Exspiration erfolgt passiv durch die offenen Stimmbänder. Alternativ können die Atemgase über einen speziellen dünnlumigen Jet-Katheter zugeführt werden, der translaryngeal eingebracht wird. Eine weitere Alternative ist die Applikation der Atemgase über einen oder meh-rere Injektoren im Arbeitskanal des Endoskopie-rohrs. Diese Techniken sind besonders geeignet für laserchirurgische Eingriffe, da keine Tuben oder Beatmungskatheter notwendig sind und dadurch die Gefahr eines Tubusbrandes oder einer Explo-sion geringer wird.

Für die Jet-Beatmung über einen Katheter gilt generell, dass die applizierten Tidalvolumina min-destens 1,2-mal so groß sein müssen wie der ana-tomische Totraum. Die Compliance der Lunge be-einflusst sowohl den intrapulmonalen Druckauf-


3.11 EinLungenVentilation und seitengetrennte Beatmung 161

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bau als auch den Gasreflux während der In- und Exspiration. Durch das Entrainment von Raumluft reduziert sich die FiO2 der verabreichten Atem-gasportionen. Bei Behinderung der Exspiration kommt es zum Ansteigen der Atemwegsdrücke. Bei Kindern und Patienten mit laryngealer Ob-struktion sollte daher die Inspirationszeit 50 % des Atemzyklus nicht überschreiten.

Bei der transtrachealen Technik erfolgt die Ap-plikation der Jet-Gase durch eine Spezialnadel, die in Lokal- oder Allgemeinanästhesie perkutan durch das Ligamentum cricoideum eingeführt wird. Über diese Kanüle kann eine HFPPV durchgeführt wer-den. Indikationen für diese Beatmungsform sind ausgedehnte Tumoren im Larynxbereich, Operatio-nen im Bereich der Stimmbänder u. ä. Beachtet wer-den muss, dass das Entrainment bei dieser Methode nur gering ist. In jedem Fall muss der freie Abfluss der Exspirationsgase durch den Larynx gesichert sein, da sonst das Risiko eines ▶ Barotraumas droht.

HinweisBei der Unmöglichkeit der endotrachealen Intubation kann diese Technik in Notfällen die pulmonale Ventilation sicherstellen. Nach der Platzierung der JetNadel kann ein ausreichender Gasaustausch bis zur Durchführung einer Tracheotomie oder fiberoptischen Intubation aufrechterhalten werden.

Ein-Lungen-Ventilation und 3.11 seitengetrennte Beatmung

Differenzierte Operationsverfahren in der Tho-raxchirurgie erfordern häufig die Durchführung der Ein-Lungen-Ventilation (One-lung ventilati-on). Notwendig sind die absolute Seitentrennung der Beatmung und die sichere Ruhigstellung der zu operierenden Lunge z. B. bei der offenen Versor-gung von Thoraxtraumen mit schweren Lungenpa-renchymverletzungen, bei Lungensegmentresekti-onen im Rahmen der Tumorchirurgie oder auch bei der videoassistierten Thorakoskopie (VAT) bzw. Thoraxchirurgie (VATS). Auch die operative Sanie-rung von schweren einseitigen Lungenerkrankun-gen kann gelegentlich die Ein-Lungen-Ventilation erfordern, um z. B. den Übertritt von Blut oder ent-zündlichem Sekret aus Abszessen oder Bronchi-

ektasen von einer Lunge in die andere zu vermin-dern oder sogar ganz zu verhindern (Tab. 3.3). Zur Vermeidung einer alveolo-pulmonalvenösen und dadurch systemarteriellen Luftembolie kann bei Thoraxtraumen mit schweren Zerreißungen des Lungenparenchams gelegentlich die sofortige Ein-Lungen-Ventilation indiziert sein.

Ein-Lungen-Ventilation3.11.1

ELV, Ein-Lungen-Ventilation (One lung Ventilation)

Material und Durchführung ■

TubenAlle derzeit gebräuchlichen Doppellumentuben be-sitzen eine proximale und eine distale Blockman-schette. Während sich die proximale Manschette immer in der Trachea befindet, wird die distale im linken oder rechten Hauptbronchus positioniert. Aufgrund der anatomischen Besonderheiten des Tracheobronchialsystems wird zwischen links- und rechtsschwingenden Doppellumentuben unterschieden: Beim klassischen, linksschwin-genden Carlens-Tubus aus wiederverwendbarem Gummimaterial wird der Tubus im linken Haupt-bronchus platziert, wobei ein Karinasporn die Ein-lage erleichtern soll. Der rechtsschwingende White-

Tabelle 3.3 Indikationen für EinLungenVentilation und seitengetrennte Beatmung.

Thoraxchirurgische �Eingriffe:videoassistierte Thorakoskopie (VATS) ●minimal invasive intrathorakale kardiochirurgi ●sche OperationenLungentransplantation ●thorakale Aortenchirurgie ●onkologische Lungen/Thoraxchirurgie ●Versorgung tracheobronchialer Verletzungen ●Versorgung bronchopleuraler Fisteln ●Versorgung von Lungenabszessen, Bronchiekta ●sen, PleuraempyemVersorgung traumatischer Lungenparenchym ●verletzungen

Maschinelle Beatmung bei:persistierender bronchopleuraler Fistel ●persistierender Bronchusstumpfinsuffizienz ●massiven Hämoptysen ●raumfordernden Zysten ●großen Emphysembullae ●



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Tubus zur Intubation des rechten Hauptbronchus besitzt eine zusätzliche Besonderheit: Da der rech-te Oberlappenbronchus nur etwa 2,5 cm distal von der Karina abgeht, verfügt der Tubus über ein sog. Murphy-Auge zur Belüftung des rechten Oberlap-penbronchus (Abb. 3.48).

Heutige Doppellumentuben wie der Robertshaw-Tubus werden ausschließlich ohne Karinasporn an-geboten, um das tracheobronchiale Verletzungs-risiko zu reduzieren. Sie bestehen aus flexiblem Kunststoff und sind in der Regel aus Einmalmateri-al. Es gibt sie in Größen von Ch 26 – Ch 41.

HinweisIn der Intensivmedizin wird die längerfristige seitengetrennte Beatmung der Lungen in der Regel über doppellumige Trachealkanülen durchgeführt. Sie erlauben eine sicherere Positionierung der Tubuslumina im Tracheobronchialsystem als die routinemäßig bei lungenchirurgischen Eingriffen verwendeten, oral eingeführten Doppellumentuben.

Überprüfung der korrekten TubuslageNach Intubation und Positionierung des Doppel-lumentubus sollte als erstes die tracheale Man-schette geblockt und auskultatorisch die seiten-gleiche Belüftung beider Lungen überprüft wer-den. Nach Blockung der bronchialen Manschette

sollte die Prozedur wiederholt werden, um eine Herniation (Verlegung der Tubusöffnung durch die Manschette) sofort zu erkennen. Üblicherwei-se benötigt die bronchiale Manschette nicht mehr als 2 ml Luft für eine suffiziente Abdichtung. An-schließend kann die richtige Platzierung des Tu-bus im rechten oder linken Hauptbronchus durch Abklemmen des trachealen Lumens überprüft werden. Bei korrekter Position ist nur noch die be-treffende Lungenseite ventiliert. Sind auskultato-risch weiterhin beide Lungen belüftet, liegt das bronchiale Lumen des Tubus noch oberhalb der Karina. Weist die Beatmung der rechten und lin-ken Lunge deutliche Druckunterschiede auf, ver-schließt der bronchiale Schenkel vermutlich einen Oberlappen, so dass der Tubus entblockt und in 5-mm-Schritten so weit zurück gezogen werden muss, bis die Beatmungsdrücke in beiden Lungen vergleichbar hoch sind.

Trotz aller Sorgfalt besteht intraoperativ und erst recht auf der Intensivstation ein hohes Risiko der Fehlpositionierung mit partieller Verlegung der Atemwege (Abb. 3.49), was unter Umständen zu ei-nem erheblichen intrapulmonalen ▶ Rechts-Links-Shunt führt. Häufige fiberoptische Lagekontrollen sind daher – zumindest nach jeder Lageverände-rung des Patienten – unerlässlich, zumal die Aus-kultation bei einseitigen Lungenschädigungen kei-ne zuverlässigen Hinweise über die korrekte Tubus-lage bietet.

a b

Abb. 3.48 Prinzip des Doppellumentubus.a CarlensTubus zur Intubation des linken Hauptbron

chus. Der Tubus ist der Anatomie der Luftwege angepasst.

b WhiteTubus zur rechtsseitigen Intubation mit schlitzförmiger Öffnung im Bereich der Manschette zur Beatmung des rechten Oberlappens.

a b

Abb. 3.49 Störungen der Ventilation durch Dislo-kation des Doppellumentubus.a Obstruktion des rechten Hauptbronchus durch zu

weit vorgeschobenen linksseitigen Doppelumentubus.

b Obstruktion des linken Hauptbronchus durch zu weit vorgeschobenen rechtsseitigen Doppelumentubus.



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BeachteGelegentlich sind zur Abdichtung des trachealen oder bronchialen Cuffs hohe Drücke erforderlich, insbesondere bei niedriger Compliance und/oder hoher Resistance der geschädigten Lunge. Dementsprechend hoch ist das Risiko der Drucknekrose oder Perforation im Cuffbereich. Intraoperativ auftretende Tubusdislokationen oder Verlegungen durch Sekret sind häufig. Klinisch können sich Tubusdislokationen und Sekretverlegungen frühzeitig durch das Auftreten eines erhöhten Atemwegdrucks und/oder die Ausbildung eines intrinsischen PEEP manifestieren. Da die Bronchialtoilette tubusbedingt deutlich eingeschränkt ist, werden u. U. sekundäre pulmonale Komplikationen begünstigt.

MerkeSofortige Überprüfung der Tubuslage bei jeder Verschlechterung der Oxigenierung!

Pathophysiologische Auswirkungen ■der Ein-Lungen-Ventilation

Durch den Kollaps einer Lunge werden 30 – 70 % des gesamten Lungengewebes von der Ventilati-on ausgeschaltet. Innerhalb von Sekunden wird Blut aus regional schlecht belüfteten Lungenbe-zirken in besser ventilierte Areale umgeleitet, wo-durch sich die Durchblutung der nicht ventilier-ten Lunge auf etwa ein Drittel reduziert. Diese hy-poxische pulmonale Vasokonstriktion (HPV) ver-bessert das Ventilations-Perfusions-Verhältnis, wodurch die Folgen des ▶ Rechts-Links-Shunts gemindert werden (▶ Euler-Liljestrand-Reflex). Ein kritischer Abfall des paO2 kann dadurch häu-fig verhindert werden. Seitenlage des Patienten führt zu einer zusätzlichen, gravitationsbeding-ten Umverteilung des Blutflusses in die unten lie-gende beatmete Lunge. Dadurch ist die Oxigenie-rung bei der ELV in Seitenlagerung wesentlich weniger beeinträchtigt als in Rückenlage, obwohl die FRC der ventilierten, unten liegenden Lunge in Seitenlage durch die zusätzliche mechanische Kompression durch das Media stinum weiter re-duziert ist.

HinweisTheoretisch dürfte der RechtsLinksShunt bei der EinLungenVentilation unter Berücksichtigung aller Gegenregulationsmechanismen und unter der Annahme einer maximal ausgeprägten HPV kaum mehr als 20 % betragen. In klinischen Studien wurden jedoch teilweise erheblich höhere Shuntfraktionen bestimmt. Ursächlich hierfür ist u. a. die Beeinflussung der HVP durch kreislaufwirksame Substanzen sowie Narkosemittel: Während intravenöse Anästhetika und Opioide offenbar keinen direkten Einfluss auf die HPV zu haben scheinen, ließen sich vor allem für die älteren Inhalationsanästhetika wie Halothan und Enfluran dosisabhängige inhibitorische Effekte nachweisen. Unklar ist allerdings die klinischer Relevanz dieser Befunde, so dass hieraus keine Empfehlung zum Verzicht auf Inhalationsanästhetika während der EinLungenVentilation abgeleitet werden kann.

MerkeDie hypoxische pulmonale Vasokonstriktion (HPV) verbessert das VentilationsPerfusionsVerhältnis und vermindert den RechtsLinksShunt.

Beatmungsstrategie ■bei Ein-Lungen-Ventilation

Generell sollte die ▶ druckkontrollierte Beatmung bevorzugt werden, da sie unerwünschte Drucker-höhungen in der Lunge sicher vermeidet. Eine gute oder sogar die bessere Alternative sind druckkon-trollierte volumenkonstante Beatmungsverfahren wie ▶ AutoFlow oder ▶ BiLevel-VG.

MerkeLungenprotektive Strategien auch bei der EinLungenVentilation.

Die Einstellung der Beatmungsparameter sollte sich auch bei der Ein-Lungen-Ventilation an den Grundsätzen der lungenprotektiven Beatmung ori-entieren. Da gerade bei vorgeschädigten Lungen ein hohes Risiko für die Entwicklung eines Baro- und/oder Volutraumas besteht, sollte der inspira-torische Spitzendruck angesichts der halbierten



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FRC auf maximal 30 mbar begrenzt werden. Eben-so wichtig ist die Reduktion der Atemzugvolumi-na (< 5 ml/kg KG), da ja nur eine Lunge beatmet wird. Selbstverständlich wird die Einstellung des Tidalvolumens auf das ideale Körpergewicht be-zogen. Auf eine ausreichende Exspirationszeit ist zu achten, da bei der Ein-Lungen-Ventilation häu-fig intrinsic-PEEP-Phänomene beobachtet werden. Wenn möglich, sollte der intrinsische PEEP daher engmaschig gemessen werden. Die Beatmungsfre-quenz sollte so gewählt werden, dass das resultie-rende Atemminutenvolumen eine ausreichende CO2-Elimination gewährleistet. Da eine Hypo-kapnie eine Vasodilatation in der nicht ventilier-ten Lunge verursacht, sollte sie nach Möglichkeit ebenso vermieden werden wie eine Hyperkapnie, die zur Vasokonstriktion in der ventilierten Lunge führt: Beides bewirkt eine Zunahme des Rechts-Links-Shunts. Dennoch sollte, wenn die Normo-ventilation nur durch eine Steigerung der Venti-lation unter Vernachlässigung lungenprotektiver Grundsätze zu erreichen ist, eher die Hyperkapnie in Kauf genommen werden. Trotz der pathophy-siologischen Nachteile wird sie meist gut toleriert und normalisiert sich postoperativ schnell wieder.

BeachteWegen des gestörten VentilationsPerfusionsVerhältnisses bei der EinLungenVentilation kann der arterielle paCO2 anhand der endexspiratorisch gemessenen CO2Konzentration in der Atemluft (petCO2) nur unzureichend abgeschätzt werden.

MerkeEngmaschige Überwachung des intrinsischen PEEP.

Beatmung mit PEEP?Die Beatmung mit PEEP kann die Oxigenierung so-wohl positiv als auch negativ beeinflussen. Der Ef-fekt hängt im Wesentlichen davon ab, ob die FRC der ventilierten Lunge optimierbar ist. In jedem Fall muss eine Überblähung der Lunge durch einen inadäquat hohen PEEP vermieden werden, da sie zur Kompression kleinerer Lungengefäße mit Blut-umverteilung in die nichtventilierte Lunge führt. Liegt dagegen eine Reduktion der FRC durch Atel-ektasen/Dystelektasen vor, kann die Applikation

eines PEEP zwischen 5 und 10 mbar zur Optimie-rung der funktionellen Residualkapazität und da-mit zur Verbesserung der Oxigenierung beitragen. Allgemein wird empfohlen, die ventilierte Lunge generell mit einem niedrigen PEEP von 5 mbar bis maximal 10 mbar zu beatmen.

MerkeDie Entscheidung zum Einsatz und zur Höhe des PEEP muss individuell erfolgen.

Die Beaufschlagung der nicht ventilierten Lunge mit einem niedrigen PEEP über ein separates, ein-faches CPAP-System kann ebenfalls zu einer deut-lichen Verbesserung der Oxigenierung (siehe auch Kapitel „Seitengetrennte Beatmung“, S. 165) bei-tragen. Der PEEP verhindert den Totalkollaps der nichtventilierten Lunge und ermöglicht eine zu-sätzliche Sauerstoffaufnahme über die nichtventi-lierte Lunge (apnoische Oxigenierung).

HinweisVon einigen Autoren wird empfohlen, bei unzureichender Oxigenierung zunächst die nicht ventilierte Lunge und erst in einem zweiten Schritt auch die ventilierte Lunge mit einem PEEP von 5 mbar zu beaufschlagen. Ist der Effekt immer noch unzureichend, soll dann eine Anhebung des PEEPNiveaus auf 10 mbar in beiden Lungen erfolgen. Dabei muss allerdings beachtet werden, dass die Beaufschlagung der nichtventilierten Lunge mit einem höheren PEEP die Operationsbedingungen erheblich verschlechtern kann.

Die einfachste und effektivste Methode zur Auf-rechterhaltung einer suffizienten Oxigenierung ist die Ventilation der beatmeten Lunge mit 100 % Sauerstoff. Sie gewährleistet in der Regel nicht nur eine ausreichende arterielle Oxigenierung, son-dern bewirkt über die Vasodilatation der Pulmo-nalgefäße auch eine Zunahme der Perfusion der ventilierten Lunge. Allerdings wird gleichzeitig die Entstehung von ▶ Resorptionsatelektasen begüns-tigt, wodurch möglicherweise die Shuntfraktion wieder erhöht wird.



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MerkeSicherstellung der Oxigenierung durch Beatmung mit einer FiO2 von 1,0.

Seitengetrennte Beatmung 3.11.2

ILV, Independent Lung Ventilation

Die seitengetrennte Beatmung der Lungen mit 2 separaten Respiratoren (Independent Lung Venti-lation, ILV) ist das intensivmedizinische Äqivalent zur ▶ Ein-Lungen-Ventilation während der Narko-se. Durch die sparate Beatmung beider Lungen soll den spezifischen atemmechanischen Eigenschaf-ten der erkrankten Lungen besser Rechnung getra-gen werden als durch die gemeinsame Beatmung beider Lungen mit einem Respirator (Abb. 3.50). In-dikationen für die seitengetrennte Beatmung wer-den daher bei unilateralen oder ausgeprägt seiten-betonten bilateralen Lungenschädigungen gese-hen, bei denen eine unterschiedliche Compliance beider Lungen vorliegt. Durch ILV und angepass-te Beatmung beider Lungen soll die Umverteilung der Beatmungsvolumina von der „steiferen“ Lunge mit geringerer Compliance zugunsten der gesun-deren Lunge mit besserer Compliance verhindert werden. Dadurch soll die volumenbedingte, alveo-läre Überdehnung und damit die iatrogene Schädi-gung noch intakter Lungenbezirke (▶ Volutrauma) vermieden werden.

Indikationen bestehen daher bei (vorwiegend) einseitigem Auftreten von

schwerer Lungenkontusion, ●

schwerer Aspiration, ●

ausgedehnten Atelektasen. ●

HinweisIn Anbetracht der Schwierigkeiten bei der technischen Umsetzung sowie der Tubusproblematik werden außer bei den o. g. Krankheitsbildern heute kaum noch als Indikationen für die ILV gesehen. Auch die Ausdehnung einer einseitigen Pneumonie auf die gesamte Lunge bei langzeitbeatmeten Patienten kann durch ILV dauerhaft nicht verhindert werden. Dagegen kann die zeitlich begrenzte ILV bei schweren einseitigen – z. B. traumatischen – Lungenblutungen durchaus vorteilhaft sein.

Zu den wichtigsten Indikationen für die ILV zäh-len heute die Behandlung großer bronchopulmo-naler Fisteln sowie die persistierende postoperati-ve Bronchusstumpfinsuffizienz nach Trauma oder Operation (Tab. 3.3). Meist wird die Lunge mit der Leckage mit deutlich geringeren Drücken/Volumi-na oder auch nur mit CPAP beaufschlagt, um einen totalen Kollaps der Lunge zu verhindern. Idealer-weise wird in diesen Fällen der CPAP knapp un-terhalb des Öffnungsdrucks der Fistel eingestellt. Hierdurch wird die Heilung der Fistel unterstützt, ohne die Ventilation der anderen Lunge wesentlich zu beeinträchtigen.

Beatmungsstrategien ■

Die Applikation der Tidalvolumina sowie die Ein-stellung von I/E-Verhältnis und selektivem PEEP mit 2 Respiratoren kann synchron oder asynchron durchgeführt werden. Bei der synchronen Venti-lation werden die Respiratoren nach dem „Mas-ter and slave“-Prinzip elektronisch gekoppelt. Dabei steuert der Inspirationsimpuls des einen Respirators den anderen. Voraussetzung sind zwei typengleiche Respiratoren. Bei der asynchronen Ventilation können zusätzlich die Beatmungs-frequenzen beider Respiratoren, die nicht typen-gleich sein müssen, unabhängig voneinander va-riiert werden. Von den meisten Klinikern wird die synchronisierte Form bevorzugt, obgleich die-se offenbar keine wesentlichen Vorteile aufweist. Wichtiger als die Art der technischen Realisierung der ILV scheint die Verteilung der Tidalvolumina

Ventilator IMASTER

Ventilator IISLAVE

Abb. 3.50 Seitengetrennte Beatmung. Synchronisation zweier Respiratoren nach dem „Slave and master“Prinzip.



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auf die Lungen sowie die Einstellung des selekti-ven PEEP zu sein. Beide Parameter müssen indi-viduell an die unterschiedlichen pulmonalen Ge-gebenheiten der Lungen angepasst werden, wobei generell die druckkontrollierte Beatmung bevor-zugt werden sollte.

Eine weitere Variante ist die alternierende Ven-tilation. Hierunter versteht man eine synchroni-sierte Beatmung nach dem „Slave and master“-Prinzip, bei der die beiden Ventilatoren zeitversetzt arbeiten. Durch die elektronische Verbindung der Respiratoren lässt sich jede beliebige Phasenver-schiebung erreichen. Im Einzelfall kann durch die niedrigeren intrathorakalen Drücke eine geringere Beeinträchtigung der Hämodynamik resultieren.

Klinische Bedeutung ■

Trotz einiger theoretischen Vorteile lässt sich die Prognose einseitiger Lungenerkrankungen durch ILV in der Regel nicht positiv beeinflussen. Dies gilt insbesondere für den Einsatz von ILV bei der schweren respiratorischen Insuffizienz. Zusätzlich muss berücksichtigt werden, dass die Intubation mit einem Doppellumentubus sowie die Betreu-ung und Überwachung des Patienten erhebliche Erfahrung beim ärztlichen und pflegerischen Per-sonal voraussetzen. Ein wesentlicher Nachteil ist die erschwerte Bronchialtoilette aufgrund der klei-nen Tubuslumina. Da die akzidentelle Dislokation des Tubus in kürzester Zeit zur vitalen Bedrohung für den Patienten werden kann, müssen die Patien-ten immer tief sediert, ggf. sogar relaxiert werden. Diese methodenspezifischen Nachteile müssen im Einzelfall den zu erwartenden Vorteilen kritisch gegenübergestellt werden. Die schwere einseitige Pneumonie und das ARDS sind daher keine Indika-tion für die seitengetrennte Beatmung.

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AA/C, Assist Control Ventilation 107fAbsorberkanister

Atemkalk 329f –Füllungsvolumen 329 –

Acute Lung Injury (ALI) 180ffAcute Respiratory Distress Syndrome

(ARDS) 204ffAdaptive Lung Ventilation (ALV) 140fAdaptive Pressure Ventilation (APV) 137fAdaptive Support Ventilation (ASV) 140fAir mix 304Air-Trapping 71, 110, 111, 112Airway-Management, Neonatologie 272ffAirway Pressure Release Ventilation (APRV) 122fAirway Resistance Compensation (ARC) 130ffakute respiratorische Insuffizienz (ARI, ALI) 180ff

Behandlung schwerster Formen 209ff –Indikation zur Beatmung 185f –O – 2-Insufflation 181f

akutes Lungenversagen (ARDS) 21, 24, 204ffBeatmung 209ff –Behandlung schwerster Formen 209ff –Definition 205 –Flüssigkeitsbilanzierung 219 –Glukokortikoide 216 –NO-Therapie 214 –Pathophysiologie 206f –radiologische Zeichen 208 –Stadien 207 –Symptome 207 –Ursachen 206 –

Alfentanil 386, 388ALI (Acute Lung Injury) siehe akute

respiratorische InsuffizienzAlkalose 11

hypochlorämische 15 –metabolische 15 –respiratorische 13, 53 –

Alpha2-Agonisten 382ALV (Adaptive Lung Ventilation) 140f

Alveolardruck 68, 210unter Spontanatmung 40 –

alveoläre Füllungszeit 44alveoläres Rekruitment 80, 144, 192, 193, 209ff

durch Lagerungsbehandlung 217f –Open-Lung-Manöver 210ff –und Spontanatmung 200ff –während der Narkose 358 –

Alveolarkollaps 185, 213Alveolarluft-Formel 47Alveole 3f

Eröffnungsdruck 211 –Alveolitis 34AMV (Augmented Minute Volume) siehe

mandatorische MindestventilationAnaconda-System 384Analgetika 385ff

Applikationsformen 394ff –Analgosedierung 369ff

Abschätzung des Bedarfs 394 –bei erhöhtem intrakraniellem Druck 236 –Konzepte 369ff –Stufenkonzept 394ff –

Anästhetika siehe Inhalationsanästhetika, Narkosemittel

Aniline 392Anionenlücke (Anion-gap) 14fApnoe, Definition 10Apnoetoleranz 359Apnoeventilation 118APV (Adaptive Pressure Ventilation) siehe

kontrolliert adaptive BeatmungArbeitsdruck 338ARDS (Acute Respiratory Distress Syndrome) siehe

akutes LungenversagenASB (Assisted Spontaneous Breathing) siehe

druckunterstützte SpontanatmungAsbestose 34Asphyxie, Definition 10Aspiration, stille 263Assist-Controler 108

Sachverzeichnis


Sachverzeichnis418

Assist-Control Ventilation, assistierte Beatmung (A/C) 107fwährend der Narkose 353 –

Assisted Spontaneous Breathing (ASB) 114ff- während der Narkose 353Asthma bronchiale 3, 17, 33, 35f, 68, 193Asthmaanfall, O2-Gabe 299ATC (Automatic Tube Compensation) 130ff Atelektasen 5

nach Narkoseeinleitung 356 –radiologische Zeichen 44 –

Atelektrauma 187Atemantrieb

bei COPD 9 –physiologischer 7ff –und CO – 2-Partialdruck 9und O – 2-Partialdruck 10und pH-Wert 9 –

Atemarbeit 24ff, 248bei ARDS 207 –Definition 25 –Determinanten 252 –inspiratorische 81 –isometrische 118 –Normalwerte 25 –postoperativ 233 –spezifische 25 –unter PSV 116f –

Atemfrequenz 29Atemgasanalyse 92Atemgasbefeuchter, aktive 170ff

bei Kindern 282 –Kontamination mit Keimen 267 –

Atemgasbefeuchter, passive 173ffAtemgasfilter 349ffAtemgasklimatisierung

bei Hochfrequenzbeatmung 156 –bei Kindern 282f –bei nichtinvasiver Beatmung 152 –in der Intensivmedizin 169ff –in der Rettungsmedizin 303 –physiologische 6f –während der Narkose 336, 348 –

Atemgastemperatur, Monitoring 173Atemkalk 329ff

Absorptionskapazität 329 –Keimretention 349 –korrekter Umgang 330f –Nutzungsdauer 329 –Reaktion mit Inhalationsanästhetika 330 –

Atemleistung, Normalwerte 25

Atemluft 41Temperatur bei Beatmung 170 –Temperatur bei HME 174 –Temperatur bei Nasenatmung 169 –Wassergehalt bei Beatmung 170, 171 –Wassergehalt bei HME 174 –Wassergehalt bei Nasenatmung 169 –

Atemmechanik 15ffinspiratorische Kraft 250 –

Atemminutenvolumen 29fbei volumenkontrollierter Beatmung 104 –Definition 60f –

AtemmuskulaturAnatomie 1, 24 –Energieverbrauch 25 –Erschöpfung 10, 27, 247, 248, 253, 254 –Schwäche 230, 248 –

Atemnotsyndrom (RDS)des Frühgeborenen 287ff –radiologische Stadien 289 –Surfactant-Mangel 5 –

Atempumpe 15, 16, 179Atemregulation 7ffAtemstoßwert (ASW) 29Atemsystemfilter 349ff

Anforderungen für den Einsatz bei Narko- –sen 351

Atemvoluminabei Lungenerkrankungen 33ff –Monitoring 400 –

Atemwegsdruck 111mittlerer 69 –

Atemwegskollaps 17Atemwegsobstruktion 35

dynamische 17 –Atemwegswiderstand siehe ResistanceAtemzeitverhältnis (I/E-Ratio) 61f, 110

Definition 62 –intrinsic PEEP 71 –primäre Einstellung 192 –umgekehrtes (Inverse Ratio Ventilation) 62, –110f, 212während der Narkose 339 –

Atemzugvolumen (AZV) 28Atemzyklus 15Äther 317Äther-Tropfnarkose 311Atmung 1

Kontrolle 9f –Zentren 8 –

Augmented Minute Volume (AMV) 134


Sachverzeichnis 419

AutoFlow 138fAutomatic Tube Compensation (ATC) 130ff AutoMode 141Azidose 11

hyperchlorämische 15 –metabolische 13ff, 54 –respiratorische 9, 12f, 53 –

AZV, Atemzugvolumen siehe Tidalvolumen

Bbaby lung 190, 208Bag in Bottle-Prinzip 338, 339Bakterienfilter 267Barbiturate 381Barotrauma 68, 112, 187, 189Basendefizit 12, 198Basenüberschuss (Base Excess) 12, 198Basisflow 96Bauchlagerung 217fBeatmung

bei COPD 230 –bei Schädel-Hirn-Trauma 235 –bei Thoraxtrauma 241ff –Drucksteuerung 94 –Flowsteuerung 94 –Grundformen 103ff –Hybridverfahren 134ff –Indikationen bei ventilatorischer Insuffizi- –enz 37, 231in der Notfallmedizin 300 –Monitoring 65ff –postoperativ 234 –Terminologie 103 –Volumensteuerung 95 –von Früh- und Neugeborenen 280ff –von Kindern 271ff –während der Narkose 352ff –Zeitsteuerung 95 –

Beatmungsdruckinspiratorische Druckbegrenzung 105 –Messverfahren 407 –mittlerer 68 –Monitoring 407 –primäre Einstellung 191 –und Compliance 21 –

BeatmungsfrequenzDefinition 59 –Einstellbereich 60 –primäre Einstellung 192 –

Beatmungshelm 150fbeatmungsinduzierte Lungenschäden 186ff

Beatmungsmuster 57ff, 103initiale Einstellung 195 –

BeatmungsparameterKorrektur 196f –primäre Einstellung 190ff –

Beatmungszyklus 57fDauer 58 –Druck-Flow-Volumen-Diagramm 58 –Phasen 57 –

Befeuchter siehe AtemgasbefeuchterBegrenzungsdruck, inspiratorischer 105Behavioral Pain Scale (BPS) 373fBellows in Bottle 339Belüftungsstörungen 46Benzodiazepinantagonisten 378Benzodiazepine 374ffBest-PEEP 193Bestrahlungslunge 34Biasflow 96, 157Bikarbonat

aktuelles 11 –Standardwert 12 –

BiLevel Pressure Controlled Ventilation siehe Biphasic Positive Airway Pressure

BiLevel-VG (Pressure Controlled Ventilation-Volu-me Guarantee) siehe druckregulierte volumen-konstante Beatmung

Biologically Variable Ventilation (BVV) 144fBiot-Atmung 54Biotrauma 187f BiPAP (Bi-Level Positive Airway

Pressure) 123ff, 154BIPAP (Biphasic Positive Airway Pressure) 123ff

Beatmungsformen 126ff –Einsatzbereiche 128 –Geräteeinstellung 124f –inspiratorische Rampe 124 –ohne Spontanatmung (PCV-BIPAP) 126f –originäres 126 –originäres mit ungehinderter Spontan- –atmung 127plus PSV (IMV-BIPAP) 126 –postoperative Phase 234 –Sedierungsbedarf 124 –Weaning 253 –

BIS-Index 372Bispektral-Index 372BiVent 123ffBlähmanöver während der Narkose 356, 359Blende, variable 401Blendenspirometer 401


Sachverzeichnis420

Block, alveolo-kapillärer 43Blue Bloater 36Blut/Gas-Verteilungskoeffizient 317Blutgasanalyse 12Bodyplethysmographie 20, 31Bohr-Effekt 50Boyle-Mariotte-Gesetz 99Bradypnoe 54Brennstoffzelle 408fBronchialkollaps 17Bronchialsystem, Anatomie 2fBronchiektasen 35Bronchiolitis 35, 275

bei COPD 230 –bei Neugeborenen 293f –bei VAP 263 –im Kindesalter 271 –radiologische Zeichen 294 –

Bronchitis 19, 35, 36bronchopulmonale Dysplasie (BPD) 290ffBronchospasmolysetest 33BVV siehe Biologically Variable Ventilation

CCarboxyhämoglobin (COHb) 50, 51Carlens-Tubus 161, 162CE-Kennzeichnung 98Cheyne-Stokes-Atmung 54CHFV (Combined High Frequency Ventilation)

siehe Hochfrequenzbeatmung, kombinierte Systeme

Clark-Sensor 409Clonidin 376, 382, 396

in der Weaning-Phase 249 –Closed-Loop-Feedback-Systeme 341Closing Capacity (CC) 23

während der Narkose 354 –Closing Volume (CV) 23CMV (Continuous Mandatory Ventilation)

siehe volumenkontrollierte BeatmungCO siehe KohlenmonoxidCO2 siehe KohlendioxidCOHb siehe CarboxyhämoglobinCompliance 20ff

bei druckkontrollierter Beatmung 77 –beim akuten Lungenversagen 208 –Berechnung bei druckkontrollierter – Beatmung 71Berechnung bei volumenkontrollierter – Beatmung 67Definition 20 –

dynamische 24, 76 –Einfluss auf den Beatmungsdruck 105 –Messung 22 –spezifische 22 –statische 22, 73, 77 –Supersyringe-Methode 74 –Verlauf 74 –

Compliancedruck 67Continuous Mandatory Ventilation

(CMV) 103, 104ffContinuous Positive Airway Pressure siehe CPAPContinuous Positive Pressure Ventilation

(CPPV) 104ffCOPD (Chronic Obstructive Pulmonary Disease) 9,

34, 35ff, 146akute Exazerbation 37 –Beatmung 230 –Blue Bloater 36 –Definition 35 –nichtinvasive Beatmung 147 –O – 2-Gabe in Notfallsituationen 299pathophysiologische Veränderungen 230 –Pink Puffer 36 –radiologische Veränderungen 231 –

CPAP (Continuous Positive Airway Pressure) 61, 127, 132ff, 192bei BiLevel-VG 139 –bei BIPAP 124, 127 –bei Neugeborenen 288 –bei NIV 147 –bei respiratorischer Insuffizienz 185 –bei Schlafapnoe-Syndrom 154 –bei Thoraxtrauma 242 –bei ventilatorischer Insuffizienz 146 –continuous Flow 133 –Definition 61, 132 –Demand-Flow 133 –in der Rettungsmedizin 301 –Maskenatmung 185 –Nasal Prongs 290 –Spontanatmungsversuch 247 –

CPPV (Continuous Positive Pressure Ventilation) siehe volumenkontrollierte Beatmung

Cyclooxygenase-(COX-2-)Inhibitoren 390f

DDaltonsches Gesetz 407Dampfdruck 171Darmdekontamination, selektive 269Davis-Meyer-Insufflationsspatel 320, 328Demand-Flow-CPAP 133


Sachverzeichnis 421

Demandventil 299Desfluran 310, 317Desfluran-Verdampfer 315, 316Diazepam 375, 376, 377Differenzdruckverfahren 401Diffusion 41ffDiffusionsabscheidung 350Diffusionsgeschwindigkeit 42Diffusionskapazität 43Diffusionskoeffizient 42Diffusions-Perfusions-Verteilungsstörung 35Diffusionsstörungen 43Diffusionsstrecke 42DIN/EN/ISO-Normen

für Inhalations-Narkosegeräte 342Distribution der Atemgase 43Dochtverdunster 171, 172Doppellumentubus 161

Dislokation 162 –Lagekontrolle 162 –

Dräger Kreissystem 7a/8 ISO 337fDraw-over-Apparaturen 312fdriving pressure 357Druck

intrakranieller 235ff –intrapleuraler 16, 21, 22, 25 –intrapulmonaler 19, 20, 21, 25 –subatmosphärischer 16 –transpulmonaler 16, 21, 25 –

Druckbegrenzung, inspiratorische 105f, 109Druckeinheiten 70Druck-Flow-Volumenbeziehung

Spontanatmung versus Beatmung 57 –Druckgasflaschen 98

in der Notfallmedizin 299 –Sicherheitsregeln 99 –

druckgesteuerte Beatmung 94druckkontrollierte Beatmung (PC-CMV) 69,

108ff, 190während der Narkose 352 –Abfall der Atemvolumina 70 –Druckbegrenzung 109 –Druck-Flow-Volumen-Verlauf 70 –Druckkurven 69 –Einfluss von Compliance und Resistance 70 –Einsatzbereiche 109 –Flowverlauf 71 –Gegenatmung 109 –in der Neonatologie 275ff –Volumen-Zeit-Diagramm 73 –

druckkontrollierte intermittierende mandatorische Beatmung (PC-S-IMV) 119ff

drucklimitierte Beatmung 105fDruckmanometer, pneumatische 407druckregulierte volumenkonstante Beatmung

(BiLevel-VG) 139fdruckregulierte volumenkontrollierte Beatmung

(PRVC) 136fDrucksteuerung 94Drucktransducer, elektronische 407Drucktrigger 63druckunterstützte Spontanatmung (PSV) 114ff

Atemarbeit 116 –bei chronisch ventilatorischer Insuffizienz 232 –bei Kindern 277 –Einsatzbereiche 119 –Funktionsprinzip 114 –Geräteeinstellung 116 –während der Narkose 353 –Weaning 251 –

Druckunterstützung, inspiratorische 79, 114ff, 135Geräteeinstellung 116 –

Druck-Volumen-Diagramm bei Continuous-Flow-Beatmung 275

Druck-Volumen-Loop 25, 73Atemarbeit 78 –bei Änderungen der Compliance 76 –bei Änderungen der Resistance 76 –bei Belastung 26 –bei druckkontrollierter Beatmung 76f –bei hohen elastischen Widerständen 26 –bei hohen Tidalvolumina 77 –bei inspiratorischer Druckunterstützung 78 –bei kontrollierter Beatmung 76f –bei obstruktiver Lungenerkrankung 26 –bei Ruheatmung 26 –Einzelschrittverfahren 74 –Interpretation bei Beatmung 75 –Interpretation bei Spontanatmung 77f –klinische Bedeutung 79f –Low-Flow-Manöver 74 –statische 73f –Supersyringe-Verfahren 73 –unter Beatmungsbedingungen 74 –

Druck-Zeit-Kurve 66ffDruck-Zeit-Produkt 26Düsenvernebler 171, 172


Sachverzeichnis422

EECCO2-R (Extracorporeal CO2-Removal) 220ECMO (Extracorporeal Membrane

Oxygenation) 220Einschlusskriterien 221 –

Ein-Lungen-Ventilation (ELV) 161ffBeatmung mit PEEP 164 –Beatmungsstrategie 163f –Einstellung der Beatmungsparameter 162 –Indikationen 161 –Rechts-Links-Shunt 163 –Tuben 161f –

Einsekundenkapazität (FEV1.0) 32Eiserne Lunge 113ELA (Extracorporal Lung Assist) 220ffElastance, Definition 21Elektretfilter 350ELV (One-lung Ventilation) siehe Ein-Lungen-

VentilationEMMV (Extended Mandatory Minute Volume)

siehe mandatorische Mindest-VentilationE.M.O.-Inhalator 312fEmphysematiker 36Emphysem, pulmonal-interstitielles 281fEnergiebedarf des Intensivpatienten 257Enfluran 317

MAK 347 –Entrainment 155Entwöhnung siehe Respiratorentwöhnung,

WeaningEntzugserscheinungen

in der Weaning-Phase 249 –nach Langzeitsedierung 396 –

Epiglottitis 295Equal Pressure Point 17Ernährung

bei nichtinvasiver Beatmung 152 –bei Respiratorentwöhnung 256ff –bei respiratorischer Insuffizienz 258 –parenterale 258 –

ERV siehe Reservevolumen, exspiratorischesErwartungszeitfenster 120, 123Euler-Liljestrand-Reflex 38, 163, 180Exspirationsvolumen 29exspiratorischer Hold 65Extracorporeal Membrane Oxygenation (ECMO)

220ffextrakorporale Lungenersatzverfahren 220ffExtubation 245

FFarbkodierung medizinischer Gase 97Farmerlunge 34fast compartements 44FDV (Forced Diffusion Ventilation) siehe forcierte

DiffusionsventilationFederventil siehe PEEP-VentilFentanyl 386, 387fFestkollektor-Massenspektrometer 415Fettzufuhr 257Feuchtspirometer 31fighting the respirator (Gegenatmung) 111fFiltration siehe AtemsystemfilterFiltrationslücke 351Flow-Akzeleration 63Flow-Dezeleration 63flowgesteuerte Beatmung 94Flowlimitierung, exspiratorische 71Flowmessung 400ff

bidirektionale 402 –mit bidirektionalem Staudrucksensor 402 –mit Hitzdrahtanemometer 404 –mit Lamellenspirozeptor 403 –mit Pneumotachographen 403 –mit Turbinenflowmeter 405 –mit Ultraschall-Spirometer 406 –mit Wirbelzähler 406 –mit Wright-Spirometer 406 –

Flowmeter 308Flowmuster

inspiratorische 62 –sinusförmige 63 –

Flowphase 57Flowsteuerung 94Flowtrigger 63Flow-Volumen-Kurve 30

nach Bronchospasmolysetest 33 –Flow-Volumen-Loops 80Flow-Zeit-Kurve 62, 70fFlow-Zerhacker-Prinzip 304Flumazenil 378Flunitrazepam 375, 376, 377Flüssigkeitsbilanzierung bei ARDS 219forcierte Diffusionsventilation (FDV) 157Fractal Ventilation 144fFRC siehe funktionelle ResidualkapazitätFrischgasentkoppelung 340Frischgasflow-Kompensation 338ffFrischgaszufuhr, Dosierung 307ffFrühgeborene

Algorithmus zum Management des RDS 290 –


Sachverzeichnis 423

Beatmungsindikation 271 –Ersteinstellung des Respirators 291 –Komplikationen bei der Beatmung 280f –maschinelle Beatmung 289 –nichtinvasive Beatmung 288 –Ventilationsparameter 360 –Weaning 289f –

funktionelle Residualkapazität (FRC) 23, 34Definition 32 –postoperativ 233 –während der Narkose 354 –

GGamma-Hydroxybuttersäure (GHB) 376, 381Gänsegurgel 176Ganzkörperplethysmographie 20, 31Gasaustausch 37ffGasaustauschstörungen 41, 44ff

Differenzialdiagnose 46 –Grenzwerte 186 –

Gasdruck in Gasflaschen 98Gase, medizinische 97ff

Farbkodierung 97 –Gasentnahme 97Gasflaschen 98

in der Notfallmedizin 299 –Sicherheitsregeln 99 –

Gasflussröhren 308Gaskonzentration, Messverfahren 407ffGasversorgung

dezentrale 98 –zentrale 97 –

Gasvolumen, intrathorakales 31Gasvorrat, Berechnung 299Gegenatmung 111f

bei druckkontrollierter Beatmung 109 –bei volumenkontrollierter Beatmung 112 –

Gegenstromverfahren 171, 172Gerätecheck für Narkosegeräte 360ffgeschlossene Systeme 321, 322, 326, 334, 336f Gewebewiderstand 28Giebel-Rohr 184Globalinsuffizienz, respiratorische 27, 54Glockenspirometrie 31Glukokortikoide bei ARDS 216Guedel-Schema 311f

HHagen-Poiseuille-Gesetz 18halbgeschlossene Systeme 321, 322, 326halboffene Systeme 321, 326

Halbwertszeit, kontextsensitive 374, 375Haloperidol 376, 396Halothan 310, 317, 319

MAK 347 –Hämatothorax 237

Drainage 239 –Handbeatmung, Kreissystem 337fHandbeatmungsbeutel 298Hauptbronchien 2Hauptstromverfahren zur Atemgasanalyse 92Heat and Moisture Excanger siehe HMEHeated Humidifier (HH) 170ffHeimbeatmung 149, 154

BiLevel 154 –BiPAP 154 –

Heizkammervergaser 315Helium, physikalische Eigenschaften 400Henderson-Hasselbalch-Gleichung 10HEPA-Filter 350, 351Hering-Breuer-Reflex 9Herz-Kreislauf-Monitoring 219Herzzeitvolumen und PEEP 194HFJO (High Frequency Jet Oscillation) siehe

Hochfrequenz-Jet-OszillationHFJV (High Frequency Jet Ventilation) siehe

Hochfrequenz-JetbeatmungHFOV (High Frequency Oscillation Ventilation)

siehe Hochfrequenz-OszillationHFP (High Frequency Pulsation) siehe Hoch-

frequenzpulsationHFPPV (High Frequency Positive Pressure Ventila-

tion) siehe Hochfrequenz-ÜberdruckbeatmungHFV (High Frequency Ventilation) siehe Hoch-

frequenzbeatmungHirnödem, Beatmungsstrategie 235ffHitzdrahtanemometer 404HME (Heat and Moisture Exchanger) 173ff

Atemgasfiltration 267 –Atemgaswiderstand 71 –bei Helmbeatmung 151 –bei HF-Oszillation 156 –bei Maskenbeatmung 152 –in der Narkosebeatmung 348 –in der Rettungsmedizin 303 –mit Bakterien- und Virenfiltern 267 –

Hochfrequenzbeatmung (HFV) 154ffAtemgasklimatisierung 156 –Indikationen 160f –kombinierte Systeme (CHFV) 158 –Monitoring 155 –transtracheale 161 –über einen Katheter 160 –


Sachverzeichnis424

Hochfrequenz-Jetbeatmung (HFJV) 156Hochfrequenz-Jet-Oszillation (HFJO) 157Hochfrequenz-Oszillation (HFOV) 158

in der Neonatologie 278ff –Hochfrequenzpulsation (HFP) 157Hochfrequenz-Überdruckbeatmung (HFPPV) 156Homöostase-Störungen 11Houndsfield-Einheiten (HU) 208Hüfnersche Zahl 48, 52Hybridbeatmungsformen 134ff

bei Kindern 278 –Hyperinflation

alveoläre 112, 187, 190 –dynamische 232, 253 –

Hyperkapnie 53, 197, 198Atemregulation 10 –Definition 53 –permissive 13, 197ff, 200 –Kontraindikationen 200 –Nebenwirkungen 199 –respiratorische Azidose 12 –systemische Wirkungen 235 –

Hyperoxämie 198Monitoring 86 –

Hyperventilation 61Definition 53 –hypoxische 10, 13 –Kapnogramm 91 –kompensatorische 13 –Korrektur 197 –

Hyperventilationssyndrom 13, 53Hypokapnie 13, 35, 53, 198

bei Lungenembolie 46 –Definition 53 –zerebrale Effekte 235 –

Hypoventilation 61bei druckkontrollierter Beatmung 70 –bei metabolischer Alkalose 11 –Definition 53 –Kapnogramm 91 –Korrektur 197 –

Hypoxämie 36, 52f, 180, 198anämische 52, 53 –bei Lungenembolie 45 –bei Notfallpatienten 299 –bei ventilatorischer Insuffizienz 27, 54 –Definition 52 –Differenzialdiagnose 46 –hypoxische 52, 53 –Kontrolle der Atmung 10 –Pulsoximetrie 84 –respiratorische 52, 53 –

Symptome 51 –Therapie 13, 36 –toxische 52, 53 –

Hypoxie 14, 28, 35, 52falveoläre 54 –bei Asthma 300 –Definition 52 –

Hypoxigenation 52

II/E-Ratio siehe AtemzeitverhältnisIA (Inspiratory Assist) siehe druckunterstützte

SpontanatmungIdealgewicht 191IFA (Inspiratory Flow Assistance) siehe druck-

unterstützte SpontanatmungIK (inspiratorische Kapazität) 28ILA (Interventional Lung Assist) 220, 222fIloprost 215ILV (Independent Lung Ventilation) siehe seiten-

getrennte BeatmungIMPRV (Intermittent Mandatory Pressure Release

Ventilation) 127IMV (Intermittent Mandatory Ventilation) siehe

intermittierende mandatorische BeatmungIMV-BIPAP 127Independent Lung Ventilation (ILV) 165finadvertent PEEP bei Früh- und Neugebore-

nen 277Infektabwehr, pulmonale 7Infektionskontrolle 266Inflection Point 23, 74, 77Infrarotspektrometer 412Infrarotspektroskopie 92, 411Inhalationsanästhetika 307, 310ff, 384

Applikation 310 –alveolärer Partialdruck 316 –Anflutungsgeschwindigkeit 316 –Dampfdruck 310, 317 –Draw-over-Apparaturen 312 –Infrarot-Absorptionsspektren 413 –Kennfarben 310 –MAC – 50 317Messung mit Infrarotspektroskopie 411 –Messung mit photoakustischer Spektro- –skopie 414physikalische Eigenschaften 310 –Sättigungskonzentration 311, 317 –Siedepunkt 317 –Umgebungsbelastung 346ff –Zumisch-Systeme 315 –


Sachverzeichnis 425

Inhalationsnarkose, quantitative 341Inspirationsflow

bei volumenkontrollierter Beatmung 104 –Definition 62f –

Inspirationskapazität (IK) 28inspiratorische Pause 62inspiratorische Rampe

bei BIPAP 124 –bei PSV 117f –

inspiratorischer Hold 65Inspiratory Assist (IA) 114Inspiratory Flow Assistance (IFA) 114Inspiratory Pressure Support (IPS) 114Intermittent Mandatory Pressure Release Ventila-

tion (IMPRV) 127Intermittent Positive Pressure Breathing (IPPB),

intermittierende Überdruckbeatmung 183fIntermittent Positive Pressure Ventilation

(IPPV) 104ffIntermittent Mandatory Ventilation (IMV), inter-

mittierende mandatorische Beatmung 119ffdruckkontrollierte (PC-S-IMV) 120 –Geräteeinstellung 120 –synchronisierte (S-IMV) 120 –volumenkontrollierte (VC-S-IMV) 120 –

Interventional Lung Assist (ILA) 220, 222fintrinsischer PEEP siehe PEEPiIntubation

bei Notfallpatienten 300 –bei Thoraxtrauma 238 –und Kommunikation 259 –

intubierter Patient, Pflege 259ffInverse Ratio Ventilation 62, 71inzentive Spirometrie 182IPPB (Intermittent Positive Pressure Breathing)

siehe intermittierende ÜberdruckbeatmungIPPV (Intermittent Positive Pressure Ventilation)

siehe volumenkontrollierte BeatmungIPS (Inspiratory Pressure Support) siehe druck-

unterstützte SpontanatmungIR-Spektroskopie 92, 411IRV (Inverse Ratio Ventilation) 110f, 212f

bei druckkontrollierter Beatmung 110 –bei volumenkontrollierter Beatmung 110 –Definition 110, 212 –Einsatzbereiche 111 –

IRV-BIPAP 127IRV-BIPAP und APRV 127Isofluran 310, 317

MAK 347 –Isoshuntlinie 48

JJet-Technik 155Jet-Ventilation siehe Hochfrequenzbeatmung

KKalziumhydroxidkalk (siehe auch Atemkalk) 329Kapnographie 88

Kurveninterpretation 89, 91 –Kapnometer, technische Voraussetzungen 93Kapnometrie 88ff

als Verlaufsparameter 89 –Messgenauigkeit 93 –

Kaskadenverdunster 171, 172Keimausbreitung in Beatmungssystemen 266ffKeimbarriere 349Ketamin 386, 389Kinder

Beatmungsindikation 271 –Intubation 272ff –Narkosebeatmung 345f –respiratorische Kenngrößen 272 –

Kohlefilter 347Absorption 329ff –Diffusionskoeffizient 42 –Elimination 53 –Gradient 88 –Messung im Atemgas 92f –Messung mit Infrarotspektroskopie 411 –Messung mit photoakustischer Spektro- –skopie 414Monitoring 87, 411 –

Kohlendioxid-AbsorberAufbereitung 349 –Keimretention 349 –

Kohlendioxidpartialdruck (pCO2) 41, 42, 53im arteriellen Blut (paCO2) 9 –Monitoring bei Kindern 284 –transkutane Messung 87f –

Kohlenmonoxid (CO) 51fGehalt in der Atemluft 51 –Intoxikation 50f, 84 –Symptome 51 –Therapie 51 –

Kohlensäure/Bikarbonat-Puffer 10Kommunikationshilfen 259fKompressionsatelektasen 355Konditionierung der Atemgase siehe Atemgas-

klimatisierungKonstantflow 62, 67Kontamination

Befeuchtersysteme 267 –


Sachverzeichnis426

Kontamination, Narkosesysteme 348ffRisiken 352 –Schlauchsysteme 267 –

kontextsensitive Halbwertszeit 374, 375kontrolliert adaptive Beatmung (APV) 137f

postoperative Phase 234 –kontrollierte Beatmungsverfahren 104ffKonvektion, Definition 1Körperplethysmographie 20, 31Kreissystem

Dräger 7a/8 ISO 337f –Gasflüsse 338 –Handbeatmung 337 –inspiratorische Druckbegrenzung 338 –Spontanatmung 337 –

Kreuzinfektion durch Narkosesysteme 348ffKreuzkontamination 349Krupp-Syndrom 294fkünstliche Nasen 173Kurzzeitbeatmung 234Kurzzeitsedierung 395Kussmaul-Atmung 54

LLachgas (N2O) 317, 331

Bevorratung 97 –MAK 347 –Messung mit Infrarotspektroskopie 411 –Messung mit photoakustischer Spektro- –skopie 414physikalische Eigenschaften 400 –

Lachgassperre 308, 344Lachgasvorrat, Berechnung 99Lagerungsbehandlung 217fLaktazidose 14Lamellenspirozeptor 403Laminarströmung 18Langzeitanalgosedierung 396LaPlace-Gesetz 210Larynx 1, 2, 3LFPPV (Low Frequency Positive Pressure Ventila-

tion) 221Linksverschiebung siehe SauerstoffbindungskurveLippenbremse 17Lochblende 401Lorazepam 376, 378Low-Flow-Narkose 334fLuft für Beatmungszwecke 97Luftfeuchte, Definition 169Luftröhre 2fLuftwege 1

Lunge3-Zonen-Modell 40 –Anatomie 5f –Belüftung 39 –Durchblutung 1, 37, 38f –Kontusion 242 –Minderbelüftung 44, 45 –Überblähung 34 –

Lungenembolie 45Lungenemphysem 34, 35, 36

bei Frühgeborenen 281 –Lungenerkrankungen

ARDS 204ff –Asthma bronchiale 3, 17, 33, 35, 68, 193 –Atemvolumina 33ff –chronisch obstruktive (COPD) 35 –obstruktive 35ff –restriktive 34f –

Lungenfibrose 34Lungenfunktionsmessungen 29ffLungenfunktionsparameter 32ffLungengranulomatose 34Lungenkapazität, totale 28Lungenödem 34, 112

nichtinvasive Beatmung 146 –lungenprotektive Beatmung 186ff

während der Narkose 356 –Lungenvolumina 28ffLungenwasser, extravaskuläres 219

MMAC 318MAC50-Wert 318MAC-gesteuerte Anästhesie 341mandatorische Beatmung 103Mandatory Minute Ventilation (MMV), mandato-

rische Mindest-Ventilation 134fMantelpneumothorax 238Manual Breath 65manuelle Beatmung während der Narkose 353Maskenbeatmung 145f, 149fMassenspektrometrie 414Medizinproduktebetreiberverordnung 360Medizinproduktegesetz 343Mehrventilation

durch Stoffwechselsteigerung 53 –hypoxisch bedingte 48 –

Mekonium-Aspirations-Syndrom (MAS) 275, 280, 292fBeatmung 293 –pulmonale Hypertonie 293 –


Sachverzeichnis 427

Membranoxigenator 220Metamizol 391Methämoglobin (MetHb) 51, 84

Antidot 52 –Intoxikation 51 –

Methämoglobinämie 51fMethanakkumulation 336Methohexital 376, 381Midazolam 375, 376, 377f, 396Mikroaspiration 263Minderperfusion, alveoläre 46Minimal-Flow-Narkose 335fMMV (Mandatory Minute Ventilation) siehe man-

datorische Mindest-VentilationMMV (Minimal Minute Volume) siehe mandatori-

sche Mindest-VentilationMonitoring

Atemvolumina 400 –Beatmungsdrücke 407 –CO – 2 87, 411Flow 400 –Inhalationsanästhetika 411 –Kapnographie 88 –Lachgas 411 –Messmethoden 399ff –Sauerstoff 408 –

Morphin 386, 387Motor Activity Assessment Scale (MAAS) 371, 372Mukoviszidose 35mukoziliäre Clearance 7, 170Munday-Zelle 410Mund-Nase-Masken 149Murphy-Auge 162Muskelrelaxanzien 397Muskelrelaxation bei erhöhtem intrakraniellem

Druck 236

NN-Acetylcystein 392Nachbeatmung, postoperative 233ffNadelventil 309Naloxon 389Narkose 307ff

Beatmungsformen 352ff –Besonderheiten bei Kindern 359f –Definition 307 –FRC 354 –initiale Beatmungseinstellung 357 –Low-Flow-Technik 334f –lungenprotektive Beatmung 356 –Minimal-Flow-Technik 334, 335 –

Normal-Flow-Technik 334 –pulmonaler Gasaustausch 354 –Rekruitmentmanöver 358 –Spontanatmungsformen 353 –Ventilationsbedarf 356 –Ventilationsparameter 356 –

Narkosebeatmung 307ff, 352ffassistierte 353 –Besonderheiten 354ff –Closing Capacity 354 –druckkontrollierte 352 –manuelle 353 –PEEP 358 –volumenkontrollierte 352 –

Narkosegase, Arbeitsplatzkonzentration 347Narkosegasfortleitung 346fNarkosegeräte 307ff

Aufbereitung 352 –Funktionsprüfung 360ff –mit Frischgasflow-Kompensation 340 –ohne Frischgasflow-Kompensation 338 –sicherheitstechnische Anforderungen 342 –

Narkosemittel 310ffalveoläre Konzentration 318, 335 –Anflutungsgeschwindigkeit 316 –Dosierung 318 –Trägergas 331ff –

Narkosemittelverdampfer, Abgabegenauig-keit 314

Narkosemittelverdunster 310ffDruckausgleich 314 –im Bypass-System 313f –pumping effect 314 –Sicherheitsvorschriften 318 –

Narkosemittelvergaser 315Narkoseschlauchsystem, Wechselintervall 352Narkosesysteme 319ff

für Säuglinge 345f –geschlossene 321, 322, 326, 334, 336f –halbgeschlossene 321, 326 –halboffene 321, 326 –Handbeatmungssysteme 341 –Klassifizierung 321 –Kreissysteme 325 –Nicht-Rückatemsysteme 321ff, 327ff –offene 326 –ohne Reservoir 320, 328 –Pendelsysteme 325 –Rückatemsysteme 322, 323, 325, 327 –Spontanatmungssysteme 341 –


Sachverzeichnis428

Narkosetechnik 334fflow flow 334f –minimal flow 335f –normal flow 334 –

Narkosetiefe 318, 335Nasal Prongs 150Nasenmasken 149Natriumkalk (siehe auch Atemkalk) 329NAVA siehe Neurally Adjusted Ventilatory AssistNebenstromverfahren zur Atemgasanalyse 92Nekrose 188Neugeborene

Algorithmus zum Management des RDS 290 –Beatmung 271ff –Beatmungsindikation 271 –Ersteinstellung des Respirators 291 –Erstversorgung 286 –Fehlbildungen 287 –Hypothermie 286 –Intubation 272ff –postnatale Adaptation 284 –respiratorische Parameter 272 –Ventilationsparameter 360 –

Neurally Adjusted Ventilatory Assist (NAVA) 142ff, 233Einsatzbereiche 144 –Weaning 254 –

Neuroleptika 380nichtinvasive Beatmung (NIV) 145ff

Abbruchkriterien 153 –Atemgasklimatisierung 152 –BIPAP 148 –Durchführung 147ff –Erfolgskriterien 153 –in der Notfallmedizin 301ff –Indikationen 146 –inspiratorische Druckunterstützung 148 –Kontraindikationen 147 –Monitoring 152 –PEEP 148 –personelle Voraussetzungen 148 –technische Voraussetzungen 147 –Weaning 255 –

Nichtopioid-Analgetika 390ffNicht-Rückatemsysteme 321ff, 327ff

flowgesteuerte 322, 327 –Klassifizierung nach Mapleson 321, 322 –ventilgesteuerte 323, 328 –

Nicht-Rückatmungsventil 301nichtsteroidale Antirheumatika 390Niedrigfluss-Inhalationsnarkosen 309, 333ff

NIST-Verbindungsstück 98NO siehe StickstoffmonoxidNo-Flow-Phase 58, 62Normal-Flow-Narkose 334Normokapnie, Definition 53Normoventilation, Definition 53Notfallpatienten, Beatmung 297ffNotfallrespiratoren 303f

mikroprozessorgesteuerte 304 –pneumatisch betriebene 303 –

NO-Therapie 214Novalung 222

OO2 siehe SauerstoffOberkörperhochlagerung 268Obstruktion, pulmonale 33Okklusionsdruck, p0.1-Messung 250Okklusionsmanöver 72, 111, 213, 250Okklusionstest 22Öl/Gas-Verteilungskoeffizient 317On-demand-Analgesie 394Open-Lung-Concept 210ffOpiatantagonisten 389Opioide 253, 385ffORC (Oxygen Ratio Controller) 344Osborn-Sensor 401Ösophagusdruck 22Oxigen Cost of Breathing 26Oxigenierung, hyperbare 51Oxigenierungsstörungen 146

alveoläres Rekruitment 185 –Lagerungsbehandlung 217 –physikalische Maßnahmen 182 –

Oxygen Ratio Controller (ORC) 344

PpaCO2 siehe Kohlendioxidpartialdruck, arteriellerpaO2 siehe Sauerstoffpartialdruck, arteriellerParacetamol 392Partialdrücke

im Blut 42 –in den Alveolen 41f –in den Atemgasen 41 –in der Atemluft 42 –

Partialinsuffizienz, respiratorische 47Patientensicherheit

und Narkosebeatmung 342ff –Pausenphase 57PAV siehe Proportional Assist Ventilation


Sachverzeichnis 429

PC-CMV (Pressure Controlled Continuous Man-datory Ventilation) siehe druckkontrollierte Beatmung

PC-IRV (Pressure Controlled Inverse Ratio Ventila-tion) siehe IRV

pCO2 siehe KohlendioxidpartialdruckPC-S-IMV (Pressure Controlled S-IMV) siehe inter-

mittierende mandatorische BeatmungPCV (Pressure Controlled Ventilation) siehe

druckkontrollierte BeatmungPCV-BIPAP 126Peak Flow 30

maximaler exspiratorischer Fluss (PEF) 30 –maximaler inspiratorischer Fluss (PIF) 30 –

Peak-Flow-Meter 30PEEP (Positive Endexpiratoric Pressure) 23, 61,

111, 192ff, 194bei APRV 122 –bei der postoperativen Beatmung 234 –bei erhöhtem intrakraniellem Druck 236 –Best-PEEP 193 –Definition 61 –Funktion des PEEP-Ventils 61, 301 –Funktionsprinzip PEEP-Ventil 61, 301 –in der Notfallmedizin 300 –primäre Einstellung 192ff –und Hämodynamik 194 –und intrakranieller Druck 195 –und Leberfunktion 195 –und Nierenfunktion 194 –während der Narkose 358 –Weaning 195 –

PEEPi (intrinsic PEEP) 65, 71f, 111, 122, 212, 253bei COPD 117 –Messung durch Okklusionsmanöver 72, 111 –

PEEP-Trials 193Pendelluft 24, 62Pendelsysteme 325Perfusionsdruck, pulmonaler 37, 39Perfusionsstörungen, pulmonale 46Pethidin 386Pflege des intubierten Patienten 259ffPharynx 1Phasenverschiebung bei PSV-Beatmung 118, 253pH-Wert 9, 10fPICCO-Technologie 219piezoelektrische Messverfahren 414Pink Puffer 36Piritramid 252, 253, 386pK-Wert 11Plateau, endinspiratorisches 94

Plateaudruck 67f, 81Plateauphase 62Plenum-Verdunster 313Pleura

parietalis 5, 6 –visceralis 5, 6 –

PLV (Pressure Limited Ventilation) siehe druck-limitierte Beatmung

Pneumohämatothorax, Drainage 240Pneumokoniose 35Pneumomediastinum 189Pneumonie 180

nosokomiale 263 –antibiotische Therapie 265 –Diagnostik 265 –Risiko 245 –Ventilator-assoziierte (VAP) 263ff –präventive Maßnahmen 268 –Erregerspektrum 264 –

Pneumoperikard bei Frühgeborenen 282Pneumotachograph 402Pneumothorax 17, 189

Diagnose 237 –Drainage 240 –Entlastung 239 –offener 238 –

PNPV (Positive Negative Pressure Ventilation) siehe Wechseldruckbeatmung

pO2 siehe SauerstoffpartialdruckPoliomyelitis 34Positive Negative Pressure Ventilation

(PNPV) 112fpositiv endexspiratorischer Druck siehe PEEPPostextubationsversagen, nichtinvasive

Beatmung 146postoperative Phase, Beatmungsstrategie 234PPS (Proportional Pressure Support) 128fPräoxigenierung 59

bei Notfallpatienten 300 –Pressure Controlled Ventilation (PCV) 108ffPressure Controlled Ventilation-Volume

Guarantee (BiLevel-VG) 139fPressure Regulated Volume Controlled Ventilation

(PRVC) 136fPressure Support (PS) 114Pressure Support Ventilation (PSV) 104, 114ffPressure Time Product (PTP) 26Pressure-Volume-Loops (PV-Loops) siehe Druck-

Volumen-LoopsPropofol 249, 376, 379f, 395, 396


Sachverzeichnis430

Proportional Assist Ventilation (PAV) 128ffbei Kindern 277 –Einsatzbereiche 130 –Parametereinstellung 129 –Steuergrößen 129 –

Prostazykline beim ARDS 215PRVC (Pressure Regulated Volume Controlled

Ventilation) siehe druckregulierte, volumen-kontrollierte Beatmung

PS (Pressure Support) siehe druckunterstützte Spontanatmung

PSV (Pressure Support) Ventilation siehe druck-unterstützte Spontanatmung

PSV-BIPAP 127Puffer 10, 14Pufferkapazität 11pulmonaler Gasaustausch 1, 37ff

während der Narkose 354 –pulmonal-interstitielles Emphysem (PIE) 181fPulsoximetrie 82ff

Ansprechzeit 85 –bei Kindern 284 –bei CO-Intoxikation 51 –Einsatzbereiche 86 –Fehlbestimmung der O – 2-Sättigung durch Dyshämoglobine 83Messfehler 83f –Messort 85 –Messwertgenauigkeit 84 –

Pumpversagen, Ursachen 230Punktionstracheotomie 256PV-Loop siehe Druck-Volumen-LoopPyrazolderivate 391

QQuadrupol-Massenspektrometer 415

RRaman-Spektroskopie 413Rampe, inspiratorische 117f, 124Ramsay-Score 371Rapid Shallow Breathing Index 82Rauchen 35RDS (Respiratory Distress Syndrome) siehe Atem-

notsyndromRechts-Links-Shunt 5, 46f, 50, 180, 193

Berechnung 47 –Rechtsverschiebung siehe Sauerstoffbindungs-

kurveReibungswiderstände 24Rekruitment siehe alveoläres Rekruitment

Relaxierung 200, 201Remifentanil 386, 388, 395Reservevolumen

exspiratorisches (ERV) 28, 29, 32 –inspiratorisches (IRV) 28, 29 –

Reservoirbeutel 298Residualkapazität siehe funktionelle Residual-

kapazität (FRC)Residualvolumen der Lunge (RV) 28, 29, 32, 37Resistance 17ff, 28, 31, 68

bei Obstruktionen 19 –Berechnung nach der Verschlussmethode 81 –Definition 17 –Einfluss auf den Beatmungsdruck 105 –Einfluss des Tubusdurchmessers 78, 81 –Messung 19f –Normalwerte für Erwachsene und Kinder 18 –unter Beatmung 81f –

Resistancedruck 66Resorptionsatelektasen 59, 182, 354Respirationstrakt, Anatomie 1ffRespirator

Einstellparameter 58ff –Einstellung bei Früh- und Neugeborenen 275 –Steuerung 93ff –

Respiratorentwöhnung 245ffautomatisierte 255 –diskontinuierliche 254 –einfache 246f –mit BIPAP 253 –mit BIPAP und PSV 254 –mit MMV 136 –mit NAVA 254 –mit NIV 255 –mit PAV 254 –mit PSV 251 –mit S-IMV 251 –schwierige 247ff –

respiratorische Insuffizienzakute 179ff –chronische 27, 229 –des Frühgeborenen 287ff –Globalinsuffizienz 198 –Ursachen 179 –

respiratorischer Quotient (RQ) 257respiratorisches Epithel 7, 8Respiratory Distress Syndrome (RDS)

des Frühgeborenen 287ff –radiologische Stadien 289 –Surfactant-Mangel 5 –

Respiratory Muscle Fatigue 26f


Sachverzeichnis 431

Retinopathia praematurorum 283Reynolds-Zahl 18Rhabdomyolyse 379Robertshaw-Tubus 162Rotameter 308Rotationsbett 218Rückatemsysteme 323, 327, 333Rückatmungsanteil 334rückkoppelnde Systeme 134ffRuhedehnungskurve 20, 23RV siehe Reservevolumen bzw. Residualvolumen

SSättigungsdampfdruck 173Sättigungskonzentration 311Sauerstoff

als Trägergas 332f –Bedarf des Organismus 1 –Bevorratung 97 –Diffusionskoeffizient 42 –Gehalt im Blut 47, 52, 84, 181 –Monitoring 343, 408 –physikalische Eigenschaften 400 –Reserveversorgung durch Gasflaschen 98 –Toxizität 181 –Transportkapazität 52 –Verbrauch des Neugeborenen 359 –Verbrauch in Ruhe 300 –

Sauerstoffangebot, arterielles 52Sauerstoffbindung 49ffSauerstoffbindungskurve 49f

Linksverschiebung 50 –Rechtsverschiebung 50 –

Sauerstoffbypass, Narkosegerät 344Sauerstoff-Flush 344Sauerstoff-Insufflation 181f

Notfallmedizin 297 –Sauerstoffkonzentration

inspiratorische (FiO – 2) 59Korrektur 196f –

Sauerstoffkonzentrator zur dezentralen O2-Ver-sorgung 99f

Sauerstoffmangelsignal 308, 343fSauerstoffmessung 408ff

magnetoakustische Spektroskopie 411 –elektrochemisch 408 –paramagnetisch 410 –polarographisch 409 –

Sauerstoffpartialdruck (pO2) 41, 42arterieller (paO – 2) 10, 49, 54Monitoring bei Kindern 283 –transkutane Messung 85f –

Sauerstoffpartialdruckdifferenz, alveo-arterielle 46f

Sauerstoffsättigung 49ffarterielle 49 –fraktionelle 49, 50 –gemischtvenöse 53 –Grenzen bei Frühgeborenen 289 –Monitoring 82 –partielle 49 –zentralvenöse 53 –

Sauerstoffsensorparamagnetischer 410 –polarographischer 409 –

Sauerstoffversorgung, dezentrale 99Sauerstoffvorrat, Berechnung 98Säuglinge, Beatmungsindikation 271Säure-Basen-Haushalt 10ffSchädel-Hirn-Trauma, Beatmungsstrategie 235ffSchimmelbusch-Maske 311, 320Schlafapnoe-Syndrom 229

CPAP-Therapie 154 –Schmerzscores 373Schnappatmung 54Schwebekörper 308

Ablesestellen 309 –Schwingungsspektroskopie 411, 413S-CMV (Synchronized Continuous Mandatory

Ventilation) siehe assistierte Beatmungsecond gas effect 316Sedativa 112, 374ffSedierung 200, 201

bei BIPAP 124 –kurzzeitige 395 –längerfristige 396 –mittellange 395 –Quantifizierung mit der Motor Activity Assess- –ment Scale (MAAS) 372Quantifizierung mit der Sedation Agitation –Scale (SAS) 371, 372Quantifizierung nach Ramsay 371 –

Sedierungs-Scores 370ffseitengetrennte Beatmung (ILV) 165ff

Indikationen 161, 165 –Synchronisation der Respiratoren 165 –

Seitenlagerung 218Sekretabsaugung, supraglottische 268Sekundenkapazität (FEV1.0) 29Selbsttriggerung 64Seufzerbeatmung 65, 213fSeveringhaus-Elektrode 87Sevofluran 310, 317


Sachverzeichnis432

SHFJV (Superimposed High Frequency Jet Ventila-tion) siehe superponierte Jet-Ventilation

Shunt 90anatomischer 47 –funktioneller 47 –intrapulmonaler 44 –pathologischer 47 –physiologischer 47 –shunt in time 23, 212 –

Silikose 34S-IMV (Synchronized Intermittent Mandatory

Ventilation) siehe intermittierende mandatori-sche Beatmungbei Kindern 277 –Einsatzbereiche 122 –Einstellung 120f –Weaning 251 –

S-IPPV (Synchronized Intermittent Positive Pres-sure Ventilation) siehe assistierte Beatmung

slow compartements 44SmartCare/PS 141f

Weaning 255 –SMI-Trainer 183Spannungspneumothorax 189, 238, 239

Diagnose 237 –Therapie 239 –

SpektroskopieInfrarotspektroskopie 411 –magnetoakustische 410 –photoakustische 414 –Schwingungsspektroskopie 411, 413 –

Spirometrie 29ffSpitzendruck 81, 67fSpontanatmung 104, 130ff

bei APRV 122 –bei erhöhtem intrakraniellem Druck 237 –gerätetechnische Voraussetzungen 202 –im BIPAP-Modus 203, 205 –im S-IMV-Modus 202, 204 –Kreissystem 337 –maschinell unterstützte 103, 114ff –mit PEEP 132ff –postoperative Phase 234 –unter druckkontrollierter Beatmung 202, 203 –unter volumenkontrollierter Beatmung 202, –203

Spontanatmungsversuch 251Sprudler 172, 173Stagnationshypoxämie 52Standard-Bikarbonat 12Staudrucksensor 402Steifigkeit siehe Elastance

Stickstoffmonoxid (NO) 214fbeim Atemnotsyndrom 280 –

Stickstoffmonoxid-Therapie 214Stressulkusprophylaxe 268Stridor 19Strömung

laminare 18 –turbulente 18 –

Strömungsgeschwindigkeit 18Strömungswiderstand siehe ResistanceSubtraktionsazidose 15Sufentanil 386, 388, 395superponierte Jet-Ventilation (SHFJV) 158fSupersyringe-Verfahren 73Surfactant 4f

Mangel 5 –Substitution 288 –Substitution beim ARDS 216 –

Sustained Maximal Inspiration (SMI) 182Synchronized Continuous Mandatory Ventilation

(S-CMV) 107Synchronized Intermittent Mandatory Ventilation

(S-IMV) 119Synchronized Intermittent Positive Pressure Ven-

tilation (S-IPPV)

TTachypnoe, Definition 54Tankrespirator 113Tellermasken 150Thoraxchirurgie, Beatmungsstrategie 161Thoraxcompliance 22Thorax-Saugdrainage 239fThoraxtrauma 237ff

Analgesie 241 –Beatmungsstrategie 241f –Diagnostik 237 –Intubation 238 –

Tidalvolumen (VT) 27, 28, 29, 104, 116bei Hochfrequenzbeatmung 155 –Definition 60 –primäre Einstellung 191 –

Tiefenfilter 350Tiffeneau-Index 30Tiffeneau-Test 32Totalkapazität der Lunge (TK) 28, 29, 32Totraum

anatomischer 27 –funktioneller 28 –Volumen 27 –Vergrößerung 184 –

Totraumquotient 27


Sachverzeichnis 433

Totraumventilation 27f, 89, 90alveoläre 28, 46 –beim ARDS 207 –durch Perfusionsstörungen 40, 45, 48 –Zunahme bei Tachypnoe 134 –Zunahme durch Beatmungszubehör 345 –Zunahme unter PEEP 192 –

T-Piece-Trial 247Trachea 2fTracheotomie 256Trägergas für Narkosemittel 331fftranskutane pCO2-Messung 87transkutane pO2-Messung 85Trenddarstellungen 80Triazolam 375Triggerempfindlichkeit 63ffTriggerlatenz, Definition 64Triggerschwelle 63, 64Triggerung der Inspiration 95Tris-Puffer 14Tropfnarkose 311fTubus

Durchmesser 78 –für Kinder 273 –Lagekontrolle durch Kapnometrie 90 –Strömungswiderstand 67, 71, 78, 130ff –

Tubuskompensation, automatische (ATC) 116, 130ffEinsatzbereiche 132 –Geräteeinstellung 131 –mit PSV 131 –

Turbinenflowmeter 405

UÜberdruckbeatmung

intermittierende 183f –Unterschied zur Spontanatmung 57 –

Überschusssystem 322Ultraschall-Spirometer 406Ultraschallvernebler 171, 172umgekehrtes Atemzeitverhältnis 212Umrechnung der Messbedingungen 400

VVALI (Ventilator Associated Lung Injury) 186VAP siehe Pneumonie, Ventilator-assoziierteVariable Pressure Support (VPS) 135Vasokonstriktion, hypoxisch pulmonale 38, 39VC-CMV (Volume Controlled Continuous Manda-

tory Ventilation) siehe volumenkontrollierte Beatmung

VC-IRV (Volume Controlled Inverse Ratio Ven-tilation) siehe Betamung mit umgekehrten Atemzeitverhältnis

VC-S-IMV (Volume Controlled S-IMV) siehe inter-mittierende mandatorische Beatmung

Ventilationalveoläre 27f, 42 –Monitoring durch Kapnometrie 88 –

Ventilationskoeffizient 32Ventilationsparameter 360Ventilations-Perfusions-Störung 46

Auswirkungen auf petCO – 2 88Kapnometrie 90 –Partialdruckänderung 46 –während der Narkose 200 –Ursachen 46 –

Ventilations-Perfusions-Verhältnis 39, 46, 193, 200Störungen 46 –unter Beatmung 41 –

Ventilationsstörung, obstruktive 25, 27Fluss-Volumen-Kurve 30 –

Ventilationsstörung, restriktive 25, 27Fluss-Volumen-Kurve 30 –

Ventilator Associated Lung Injury (VALI) 186ventilatorische Insuffizienz 146

Akutbehandlung 230f –Beatmungsstrategie 232 –chronische 230ff –Indikation zur Beatmung 231 –Intubationskriterien 232 –klinische Zeichen 231 –Therapie 229ff –Ursachen 229 –

Venturi-Effekt 155, 304Venturi-System 315Verdunster 171ffVernebler 171Verschlusskapazität 23Verschlussvolumen 23Verteilungsstörungen

ventilatorische 44f –zirkulatorische 45f –

VIDD (Ventilator Induced Diaphragm Dysfunc-tion) 186

VILI (Ventilator Induced Lung Injury) 186visuelle Analogskala (VAS) 373Vitalkapazität (VK) 28, 29

forcierte 250 –verminderte 33 –

Vogelzüchterlunge 34Vollgesichtsmasken 150


Sachverzeichnis434

volumengesteuerte Beatmung 95volumenkonstante Beatmung 104volumenkontrollierte Beatmung

(VC-CMV) 104ff, 190Atemminutenvolumen 104 –Änderungen der Beatmungsdrücke 70 –bei Kindern 278 –Druck-Flow-Volumen-Verlauf 66 –Druckkurven 69 –Druck-Volumen-Loop 75 –Druck-Zeit-Diagramm 67 –Einfluss von Compliance und Resistance 68 –Einsatzbereiche 107 –Flowverlauf 70 –Flow-Zeit-Kurve 72 –Gegenatmung 112 –Inspirationsflow 104 –inspiratorische Druckbegrenzung 105 –mit PEEP 105 –Volumen-Zeit-Diagramm 73 –zur Lungenprotektion 107 –

volumenkontrollierte intermittierende mandatorische Beatmung (VC-S-IMV) 120

Volumen-Zeit-Diagramm 71fVolume Support (VS) 135fVolutrauma 187Vortex-Flowmeter 406VPS (Variable Pressure Support) siehe Volume

Support

WWaldarbeiterlunge 34Wasserdampfpartialdruck 169Wassergehalt der Atemluft 169, 170Weaning 245ff

automatisiertes 255 –diskontinuierliches 254 –einfaches 246f –

Ernährung 256 –Kategorien 245 –mit ASV 140 –mit AutoFlow 138 –mit BiLevel-VG 139 –mit BIPAP 253 –mit BIPAP und PSV 254 –mit MMV 136 –mit NAVA 254 –mit NIV 255 –mit PAV 254 –mit PSV 251 –mit S-IMV 251 –mit SmartCare/PS 141 –nichtinvasive Beatmung 146 –Prädiktoren 250 –Protokoll 251 –schwieriges 247ff –Versagen 255ff –

Wechseldruckbeatmung (PNPV) 112fWechselintervalle von Beatmungssystemen 267White-Tubus 162Wirbelzähler 406Wright-Spirometer 405Work of Breathing (WOB) 25

Zzeitgesteuerte Beatmung 95, 96Zeitkonstante (τ) 44zentrale α2-Agonisten 382Zeolithe 99Ziliarepithel 8Zonenmodell der Lunge 40Zwerchfellelektromyogramm 142Zwerchfellruptur 238Zyanose 50, 51

periphere (Ausschöpfungs-Zyanose) 50 –zentrale (Mischungs-Zyanose) 50 –


vorwort zur 1. auflage 1 - bilder.buecher.de · vii 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 vorwort zur 1. auflage...

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